一种基于plc的太阳能跟踪控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及PLC控制技术领域，尤其是涉及一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统。
【背景技术】
[0002]如何提高太阳能的利用率一直是国内外学者的研宄热点。太阳能跟踪系统使集热器装置始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能，精确地跟踪太阳，可以大大提尚集热器的接收率，进而提尚太阳能的利用率。
[0003]目前，太阳能跟踪方法有光电跟踪和视日运动轨迹跟踪两大类。现有技术中有一种基于的单轴跟踪系统，采用光敏电阻光强比较法，利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理来控制电机的转动，从而带动集热器跟踪太阳，但该跟踪方法受天气影响大，无法在阴雨天气正常工作，而且该跟踪系统采用单轴跟踪，只能在一个方位上对太阳进行跟踪。还有一种基于二维太阳跟踪装置的控制系统，该系统采用视日运动轨迹跟踪方法计算出太阳高度角和方位角，进而通过PC机控制步进电机，从而带动集热器实现对太阳的跟踪。该方法成本低，但是采用视日运动轨迹跟踪存在累计误差，而且自身不能消除。
[0004]此外，以上光电跟踪和视日运动轨迹跟踪中没有设计时间显示调整模块，无法显示实时时间和对时间进行调整。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，本实用新型提出了一种基于PLC的碟式太阳能热发电的跟踪控制系统的设计方案-混合跟踪方法，当太阳辐射光线达到一定阈值时，首先通过视日运动轨迹跟踪，然后采用光电传感器跟踪校正，同时本系统中还设计时间显示调整模块，能够显示实时时间，同时也可以对时间进行实时调整，并设计了伺服驱动器及电机与PLC的连接电路。本实用新型结构简单、设计合理、精确度高、灵活性好、可靠性好、性能优越、成本较低，有效解决了现有技术的不足。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:包括光电检测模块、PLC控制器、数码管显示电路、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一伺服电机、第二伺服电机、方位角运动装置、高度角运动装置，所述光电检测模块输出端与PLC控制器连接，所述PLC控制器输出端与数码管显示电路、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器分别相连，所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器输出端与第一伺服电机、第二伺服电机分别相连，所述第一伺服电机、第二伺服电机输出端与方位角运动装置、高度角运动装置分别相连。
[0007]上述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述PLC控制器内部包括时钟模块和与时钟模块相连的太阳轨迹运算模块、光电检测运算模块。
[0008]上述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述光电检测模块由4个完全相同的光敏电阻组成。
[0009]上述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述4个完全相同的光敏电阻置于一个高壁圆筒内，均匀分布在东南西北4个方位处。
[0010]上述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述数码管显示电路采用型号为⑶4543B⑶的七段译码驱动器。
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0012]本实用新型提出了一种基于PLC的碟式太阳能热发电的跟踪控制系统的设计方案-混合跟踪方法，当太阳辐射光线达到一定阈值时，首先通过视日运动轨迹跟踪，然后采用光电传感器跟踪校正，同时本系统中还设计时间显示调整模块，能够显示实时时间，同时也可以对时间进行实时调整，并设计了伺服驱动器及电机与PLC的连接电路。本实用新型结构简单、设计合理、精确度高、灵活性好、可靠性好、性能优越、成本较低，有效解决了现有技术的不足。
[0013]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的跟踪控制系统结构框图；
[0015]图2为本实用新型的光电检测模块结构示意图；
[0016]图3为本实用新型的光电检测模块电压采样电路原理图；
[0017]图4为本实用新型的数码管显示电路与PLC控制器连接电路原理图；
[0018]图5为本实用新型的伺服驱动器和伺服电机与PLC控制器连接电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:包括光电检测模块1、PLC控制器2、数码管显示电路4、第一伺服驱动器5、第二伺服驱动器3、第一伺服电机7、第二伺服电机6、方位角运动装置9、高度角运动装置8，所述光电检测模块I输出端与PLC控制器2连接，所述PLC控制器2输出端与数码管显示电路4、第一伺服驱动器5、第二伺服驱动器3分别相连，所述第一伺服驱动器5、第二伺服驱动器3输出端与第一伺服电机
7、第二伺服电机6分别相连，所述第一伺服电机7、第二伺服电机6输出端与方位角运动装置9、高度角运动装置8分别相连。
[0020]如图2所示，本实施例中，所述PLC控制器2内部包括时钟模块和与时钟模块相连的太阳轨迹运算模块、光电检测运算模块。所述光电检测模块I由4个完全相同的光敏电阻组成。所述4个完全相同的光敏电阻置于一个高壁圆筒内，均匀分布在东南西北4个方位处，接收来自不同角度的入射光。当东西方位或南北方位的两个光敏电阻感受到的光强差值小于某个限定值时，PLC不发出让电机动作的信号；当光强差值超过一定范围时，PLC控制电机转动。图中，CDSl和CDS2两个光敏电阻用于检测东西方向光线变化，调整太阳能集热器东西方向角，即方位角；CDS3和CDS4两个光敏电阻用于检测南北方向光线变化，调整太阳能集热器南北方向角，即高度角。采样不同光敏电阻上的模拟信号，经过运放及相应保护电路，然后经过A/D转换后发送到PLC处理，最后PLC驱动电机动作。PLC采样输入端口选择 X4、X5、X6、X7 端口。
[0021]如图3所示，为采样光敏电阻⑶SI电压、进入PLC端口 X4D的采样电路，其他三路电路原理相同。
[0022]如图4所示，是数码管显示电路与PLC外部接线图。本实施例中，所述数码管显示电路4采用型号为⑶4543B⑶的七段译码驱动器。数码显示调整模块主要用于显示PL采集到的时间，以方便对时间进行调整。由于PLC的I/O 口有限，采用直接驱动方式占用大量I/O 口，因此本文采用⑶4543B⑶的七段译码驱动器。通过译码来驱动4位数码管的显示，PLC通过Y10-Y3输出B⑶码，将B⑶码送到七段译码锁存器⑶4543进行译码后再送到数码管上显示。而4位数码管的接通分别由Y14-Y17来控制。由于计算程序所需采集的时间有年、月、日、时、分、秒，若一次全部显示则需要12位LED数码管，超出⑶4543驱动能力，因此，本文的设计中只显示时和分。
[0023]如图5所示，为伺服驱动器及电机与PLC的连接电路示意图。执行机构主要包括伺服驱动器、伺服电机和双轴跟踪装置，其中双轴跟踪装置有高度角运动装置和方位角运动装置。伺服驱动器接收控制器的输出脉冲，根据输出脉冲的个数和脉冲频率来决定伺服电机应转动的角度以及伺服电机的转速，从而通过电机来驱动双轴跟踪装置调节太阳能聚光器在方位角方向的偏差和高度角方向的偏差，使太阳能聚光器始终与太阳光线垂直。
[0024]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:包括光电检测模块(I)、PLC控制器(2)、数码管显示电路(4)、第一伺服驱动器(5)、第二伺服驱动器(3)、第一伺服电机(7)、第二伺服电机(6)、方位角运动装置(9)、高度角运动装置(8)，所述光电检测模块(I)输出端与PLC控制器(2)连接，所述PLC控制器(2)输出端与数码管显示电路(4)、第一伺服驱动器(5)、第二伺服驱动器(3)分别相连，所述第一伺服驱动器(5)、第二伺服驱动器(3)输出端与第一伺服电机(7)、第二伺服电机(6)分别相连，所述第一伺服电机(7)、第二伺服电机(6)输出端与方位角运动装置(9)、高度角运动装置⑶分别相连。
2.按照权利要求1所述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述PLC控制器(2)内部包括时钟模块和与时钟模块相连的太阳轨迹运算模块、光电检测运算模块。
3.按照权利要求1所述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述光电检测模块(I)由4个完全相同的光敏电阻组成。
4.按照权利要求3所述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述4个完全相同的光敏电阻置于一个高壁圆筒内，均匀分布在东南西北4个方位处。
5.按照权利要求1所述的一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于:所述数码管显示电路(4)采用型号为⑶4543B⑶的七段译码驱动器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于PLC的太阳能跟踪控制系统，其特征在于：包括光电检测模块、PLC控制器、数码管显示电路、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一伺服电机、第二伺服电机、方位角运动装置、高度角运动装置，光电检测模块输出端与PLC控制器连接，PLC控制器输出端与数码管显示电路、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器分别相连，第一伺服驱动器、第二伺服驱动器输出端与第一伺服电机、第二伺服电机分别相连，第一伺服电机、第二伺服电机输出端与方位角运动装置、高度角运动装置分别相连。本实用新型结构简单、设计合理、精确度高、灵活性好、可靠性好、性能优越、成本较低，有效解决了现有技术的不足。
【IPC分类】G05D3-12
【公开号】CN204331475
【申请号】CN201420739609
【发明人】陈一鸣
【申请人】陈一鸣
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月2日