智能型太阳自动跟踪系统的PLC设计
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计Design of Solar Water Heater Automatic Control System Based on PLC学院：电气工程学院专业班级：自动化1005班学号：100302516学生姓名：魏天野指导教师：白山（教授级高工）2014 年6 月摘要现在，城市居民绝大部分都使用了太阳能热水器，农村也有相当一部分人使用。
太阳能热水器在技术上比较成熟、造价比较低廉，同时由于给人民提供绝对安全的热水而受到人们的欢迎，且具有节能、环保、安全、便利、长久等优点，所以它的应用会越来越广。
因此，研究和开发先进的太阳能热水器控制系统变得越来越重要。
本设计阐述了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器控制系统中的应用,重点研究了系统的硬件构成及软件的设计过程。
指出了PLC设计的关键是能满足基本的控制功能,并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。
本设计利用西门子S7-200PLC，进行了太阳能热水器自动控制系统的I/O分配和PLC选型，编写了PLC程序梯形图和接线图，实现了自动上水排水、自动循环、自动加热、PID闭环控制恒温出水、手动与自动模式切换等功能。
并在此基础上，利用S7-200的仿真软件对系统进行了仿真，利用WinCC Flexible 软件组态了人机界面，使用MPI通信协议实现了PLC与触摸屏的通信连接。
把可编程控制器PLC作为太阳能热水器的控制系统，增加了系统的方便性与可靠性，减少了其它元器件的使用。
它使系统接线简单，检修维护方便快捷，增进了系统的先进性。
论文分为四章：第一章介绍了太阳能热水器发展背景及设计意义；第二章介绍了太阳能热水器的工作原理；第三章介绍了硬件选型及系统流程；第四章介绍了系统程序的编写、系统的仿真、人机界面（WinCC Flexible）组态过程。
关键词：太阳能热水器；PLC；自动控制系统AbstractNow, vast majority of urban residents use solar water heaters, so do a considerable number of rural people. Solar water heaters are technically more mature, relatively low cost. Meanwhile, since it provide absolute security to the people of hot and people are welcome, and it has some advantages of energy saving, environmental protection, safety, convenience, long, etc. So it will be widely applied. Therefore, the research and development of controlling system of advanced solar water heater are becoming increasingly important.This design expounds the application of PLC in solar water heater automatic controlling system, especially the designing process of hardware and software of the system. Furthermore, the project shows that the key of PLC designing is to satisfy the basic controlling function, considering the convenience of maintenance and scalability. In this design, the address of I/O is resigned and the suitable PLC is chosen. The electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn, according to the requirement. Automatic water drainage, automatic cycle, automatic heating, PID loop control temperature water, manual and automatic mode switching function have been realized. And on this basis, the system was simulated using the simulation software for S7-200, produced a man-machine interface by using WinCC Flexible software. As the controlling system of solar water heater, PLC greatly reduces the number of other components. Moreover, it has the feature such as simple interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and advancement of the system.The paper is divided into four chapters: the first chapter describes the background of the development and design of solar water heaters significance; Second chapter describes the working principle of solar water heaters; Third chapter describes the hardware selection and system processes; The fourth chapter describes the procedures for the preparation of the system, system simulation, HMI (WinCC Flexible) configuration process.Keywords: Solar water heater; PLC; Automatic control system目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2国内外研究现状简述 (2)1.3太阳能热水器市场分析 (3)1.4本设计特点及主要内容 (5)第2章太阳能热水器的组成及工作原理 (6)2.1太阳能热水器的基本结构 (6)2.2太阳能热水器的工作原理 (8)2.3本设计要实现的功能 (10)第3章太阳能热水器硬件的选型及设计 (11)3.1 PLC的工作原理 (11)3.2硬件设备的选型 (13)3.2.1 PLC的选型 (13)3.2.2其他硬件的选型 (15)3.3太阳能热水器的整体设计 (18)3.3.1 PID闭环控制 (18)3.3.2 PLC与外部设备连接方案 (20)3.3.3水工艺流程设计 (22)第4章系统软件框架的构建与系统仿真 (23)4.1系统的I/O口地址及相关的软元件功能设置 (23)4.2系统的程序流程图 (25)4.3设计控制系统的梯形图程序 (28)4.4系统仿真 (35)4.5组态人机界面 (39)第5章结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)附录S7-200仿真监控图 (46)第1章绪论1.1课题研究的背景太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，生物质能，潮汐能、水的势能等等。
《2024年太阳能自动跟踪系统的设计与实现》范文
《太阳能自动跟踪系统的设计与实现》篇一一、引言随着环境保护和可再生能源的日益重视，太阳能的利用成为了全球关注的焦点。
太阳能自动跟踪系统作为一种提高太阳能利用效率的重要手段，其设计与实现显得尤为重要。
本文将详细阐述太阳能自动跟踪系统的设计原理、实现方法和应用前景。
二、系统设计目标本系统的设计目标是为了提高太阳能的利用率和发电效率，通过自动跟踪太阳的运动，使太阳能电池板始终面向太阳，从而最大限度地接收太阳辐射。
同时，系统应具备操作简便、稳定可靠、成本低廉等特点。
三、系统设计原理太阳能自动跟踪系统主要由传感器、控制系统和执行机构三部分组成。
传感器负责检测太阳的位置，控制系统根据传感器的数据控制执行机构进行相应的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
1. 传感器部分：传感器采用光电传感器或GPS传感器，实时检测太阳的位置。
光电传感器通过检测太阳光线的强度和方向来确定太阳的位置，而GPS传感器则通过接收卫星信号来确定地理位置和太阳的位置。
2. 控制系统部分：控制系统是太阳能自动跟踪系统的核心部分，负责接收传感器的数据，并根据数据控制执行机构的动作。
控制系统采用微处理器或单片机等控制器件，通过编程实现控制算法。
3. 执行机构部分：执行机构主要负责驱动太阳能电池板进行动作。
常见的执行机构有电机、齿轮、导轨等，通过控制执行机构的动作，使太阳能电池板能够自动跟踪太阳。
四、系统实现方法1. 硬件实现：太阳能自动跟踪系统的硬件主要包括传感器、控制系统和执行机构。
传感器和执行机构的选择应根据实际需求和预算进行选择，而控制系统的硬件则需根据所采用的微处理器或单片机等器件进行设计。
2. 软件实现：软件实现主要包括控制算法的编写和系统调试。
控制算法的编写应根据传感器的数据和执行机构的动作进行编程，通过控制算法实现太阳能电池板的自动跟踪。
系统调试则需要对整个系统进行测试和调整，确保系统的稳定性和可靠性。
五、应用前景太阳能自动跟踪系统的应用前景广阔，可以广泛应用于太阳能发电、太阳能热水器、太阳能干燥等领域。
基于PLC的太阳能板自动跟踪控制系统的设计
基于PLC的太阳能板自动跟踪控制系统的设计作者：何燕阳来源：《智能计算机与应用》2015年第04期摘要：太阳能电池板若采用自动跟踪太阳，能大大提高发电量，降低发电成本。
首先，本文根据晴天、多云和阴雨三种不同天气进行了追日自动跟踪方案的设计，而后根据系统功能，对跟踪控制系统的主要硬件和软件进行了设计。
硬件部分包括光强检测与转换电路、太阳方位检测与转换电路、PLC控制等模块；而软件部分设计了太阳能电池板追日自动跟踪系统的主程序、追日自动跟踪子程序、数据采集子程序、光电跟踪子程序、太阳运动轨迹跟踪子程序，实现了各个硬件模块的功能。
关键词：太阳能板；自动跟踪；PLC；硬软件设计中图分类号：TP391 文献标识号：ADesign of Automatic Tracking Control System For Solar Panels based On PLCHE Yanyang（Quanzhou Institute of Information Engineering. Quanzhou Fujian 362000， China ）abstract： The use of solar panels to automatically track the sun， can greatly increase the power output and reduce electricity costs. Firstly， Based on the sunny， cloudy and rainy weather has been designed in three different automatic tracking program， then according to the system function， the major hardware and software tracking control system is designed. Hardware includes light intensity detection and switching circuit， solar orientation detection and switching circuit， PLC control modules； and the software part of the design of the main solar panel-tracking automatic tracking system， automatic tracking routine DAY， data collection routines， optical tracking subroutines，sun trajectory tracking routines to achieve the function of each hardware module.Key words： Solar Panels； Automatic Tracking； PLC；Hardware and Software Design0引言目前，人类最为普遍使用的化石能源即将枯竭，同时，化石燃料的大量使用又严重污染了人类生存环境[1]。
基于PLC太阳能追踪器设计
安徽水利水电职业技术学院毕业论文（设计）题目：基于PLC太阳能追踪器设计系部：机电工程系班级：0932专业：机电一体化学号：0932332学生姓名：吴新彪指导老师：赵松2012年4月25 日2012年4月基于PLC太阳能追踪器设计吴新彪（安徽水利水电职业技术学院机电工程系合肥 231600）摘要：在太阳能发电是将太阳能转化为电能的系统技术，它是一种干净的可再生的清洁新能源。
为了使太阳能发电高效，因此本论文研究设计一种利用PLC （Programmable logic Controller）为控制器核心器件、步进电机为驱动装置的太阳能追踪器，使太阳能电池板始终与太阳光保持直射以达到最佳发电状态，并通过实际调试运行给出结果分析关键词：太阳能跟踪系统PLC控制器目录一引言二控制系统硬件电路的设计2.1 PLC控制器的基本原理2.2 光敏传感器硬件系统设计2.3 步进驱动硬件系统设计三软件系统设计3.1 软件系统构成3.2 光敏信号处理3.3 步进驱动程序设计3.4 结果分析四参考文献一.引言太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，已经和风能成为各国竞相开发的绿色能源之一。
但是太阳能存在着密度低,间歇性，光照方向和强度随时间不断变化的问题。
如果能始终保持太阳板和光照的垂直，使其最大化地接受太阳能，则能充分利用丰富的太阳能资源。
因此，设计开发能自动追踪太阳光照的步进电机系统，是非常有价值的研究课题。
太阳能追踪系统能增加太阳集能器或光伏模块接受的太阳能，能提高日用功率和年输出功率，比固定式系统成本高，且更复杂。
然而，太阳能追踪器能增加年输出功率而有效地降低成本，据国外研究，单轴太阳能追踪系统比固定式系统能增加25%的功率输出，而双轴太阳能追踪系统比固定式系统能增加41%的功率输出。
在商业领域，太阳能追踪系统有单轴和双轴机械跟踪定位系统。
单轴系统只能自东向西追踪太阳，而双轴系统能在自东向西追踪太阳的同时，太阳能板倾斜从而跟着太阳的高度变化。
基于PLC的太阳自动跟踪系统的设计与实现
第32卷第3期2010-3【127】基于PLC 的太阳自动跟踪系统的设计与实现Design of solar tracking system based on PLC张文涛ZHANG Wen-tao（北京电子科技职业学院 自动化工程学院，北京 100176）摘 要：太阳跟踪系统在光伏发电系统中应用广泛，本文作者通过设计基于ＰＬＣ控制技术的驱动系统，自动跟踪太阳光直射方向，提高光伏电池的运行效率。
本设计以北京地区为例，充分利用地理和气象原理，通过自动控制技术设计太阳跟踪系统。
该系统以ＰＬＣ为控制器为核心控制器，通过利用ＰＬＣ技术、变频调速技术、人机界面、工业网络等高新技术实施太阳跟踪，并具体论述了太阳跟踪系统的组成、原理、数学模型、应用经验等。
关键词：太阳追踪系统；ＰＬＣ；太阳能发电；数学模型；应用经验中图分类号：ＴＰ２７３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－０１３４（２０１０）０３－０１２７－０３收稿日期：２００９－１２－０３作者简介：张文涛（１９７６－），男，北京人，主任，硕士，研究方向为机电一体化。
0 引言太阳追踪系统的主要功能是实现最大限度地获得输出功率，通过跟踪太阳光直射方向来提高光伏电池的效率，并采用一定算法来寻找光伏电池的最大功率点。
系统在不同时间、地点能够自动控制光伏电池方向，获得最大输出功率。
实践证明，通过实施自动跟踪太阳，可以提高光伏电池的发电效率达30%以上。
1 系统概述1.1 太阳追踪系统现状太阳追踪系统通常分为单轴太阳能追踪系统和双轴太阳能追踪系统两种。
单轴太阳能自动跟踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角可手动进行调整，使太阳能电池保持较大的发电功率。
双轴太阳能追踪系统通过自动控制系统自动跟踪太阳方位角和高度角，方位角和高度角均依靠不同原理自动实施调整。
目前太阳追踪系统依据控制原理划分，分为带传感器闭环控制系统和不带传感器开环控制系统。
两种系统各有优缺点，闭环系统理论上精度更高，获得效率最大，但受到天气、温度、环境因素影响大，特殊环境会导致系统运行不正常。
基于PLC的太阳能光伏系统设计
基于PLC的太阳能光伏系统设计简介本文档旨在介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的太阳能光伏系统设计。
太阳能光伏系统是一种利用太阳光进行能源转换的系统，通过光伏电池板将太阳光转化为电能。
PLC作为控制器，在太阳能光伏系统中起到关键作用，实现对系统的自动化控制和监测。
系统架构基于PLC的太阳能光伏系统主要包括以下组成部分：1. 光伏电池板：负责将太阳光转化为电能。
根据实际需求，可使用单晶硅、多晶硅或薄膜太阳能电池板。
2. 光伏逆变器：将光伏电池板产生的直流电转换为交流电，以供给电网或直接供电给负载。
3. PLC控制器：作为系统的中枢控制器，接收传感器数据、监测系统状态，控制光伏逆变器和其他关键设备的运行。
4. 电池储能系统：可选的组件，用于存储多余的电能，以备不时之需。
系统设计基于PLC的太阳能光伏系统设计需要考虑以下几个关键方面：1. 传感器选择：选择适合光伏系统监测的传感器，如温度传感器、光照传感器、电流传感器等，以获取系统的实时数据。
2. PLC编程：使用PLC编程软件，根据系统需求设计逻辑控制程序，实现对光伏逆变器和其他设备的控制。
3. 安全保护：设计系统的安全保护措施，如过压保护、过流保护等，以确保系统的可靠运行和人身安全。
4. 通信接口：设计PLC与其他设备之间的通信接口，实现数据的传输和监测，可以采用常见的通信协议如Modbus、Ethernet等。
5. 可视化界面：设计人机界面，通过监测和控制界面直观显示系统状态，方便操作员进行系统管理和故障排除。
总结基于PLC的太阳能光伏系统设计充分利用PLC的控制和监测功能，实现对太阳能光伏系统的自动化控制和优化。
通过合理选择传感器、编写逻辑程序、配置通信接口和设计人机界面，可以使系统更加安全可靠，并提高光伏系统的发电效率。
智能型太阳自动跟踪系统的PLC设计
收稿日期:2009-09-15作者简介:耿 欣(1985),男,江苏徐州人,硕士研究生,研究领域为数据库在电厂中的应用。
智能型太阳自动跟踪系统的P L C 设计耿 欣,林中达(东南大学能源与环境学院,南京210096) 摘要:介绍了一种新型的极轴式智能型太阳自动跟踪系统。
该系统是基于三菱Q 型P L C 构建平台,选取极轴式跟踪方式,同时采用以时钟跟踪为主调、传感器跟踪为辅调的混合调节策略,使用视日轨迹跟踪的方法自动计算出不同地点和时间太阳的高度角和方位角,通过P L C 控制步进电机作为执行机构,同时采用聚光技术,从而提高了跟踪精度,实现了全天候、全自动跟踪。
关键词:太阳自动跟踪;极轴;P L C ;步进电机中图分类号:T P 273 文献标志码:A 文章编号:1000-0682(2010)03-0030-04D e s i g no f i n t e l l i g e n t a u t o m a t i c s u nt r a c k i n gs y s t e m b a s e do n P L CG E N GX i n ,L I NZ h o n g d a(C o l l e g e o f E n e r g ya n dE n v i r o n m e n t ,S o u t h e a s t U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210096,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r i n t r o d u c e s a n e wt y p e o f i n t e l l i g e n t a u t o m a t i c p o l a r a x i s s u n t r a c k i n g s y s t e m .T h e s y s t e m ,w h i c h i s b a s e d o n t h e M i t s u b i s h i Q -P L Ct o b u i l d a p l a t f o r m ,s e l e c t s t h e w a y o f p o l a r a x i s t r a c k i n g a n d a c o m p o s i t e a d j u s t m e n t m o d e c o m b i n i n g c l o c k t r a c k i n g a s m a i n a d j u s t m e n t w i t h s e n s o r t r a c k -i n g a s s e c o n d a r y a d j u s t m e n t .B y t h e m e t h o d o f s o l a r p o s i t i o n c a l c u l a t i o n ,t h i s s y s t e mc a n a u t o m a t i c a l l y c a l -c u l a t e e l e v a t i o n a n g l e a n d a z i m u t h a n g l e o f t h e s u n i n d i f f e r e n t p o s i t i o n s a n d t i m e s .M e a n w h i l e i t s e l e c t s s t e p p i n g m o t o r a s t h e a c t u a t o r t h o u g h P L Ca s w e l l a s u s i n g c o n c e n t r a t i n g t e c h n o l o g y t o i m p r o v e t r a c k i n g a c c u r a c y a n d r e a l i z e t h e a l l -w e a t h e r a n d f u l l y a u t o m a t i c t r a c k i n g .K e y w o r d s :a u t o m a t i c s u n t r a c k i n g ;p o l a r a x i s ;P L C ;s t e p p i n g m o t o r0 引言 随着社会经济的发展、能源危机以及生态环境的恶化,太阳能作为一种清洁无污染和可持续产生的能源,有着矿物能源不可比拟的优越性,发展前景非常广阔[3]。
基于plc的太阳能电池板追踪器
国家职业资格全国统一鉴定维修电工论文国家职业资格一级论文题目：用PLC控制器控制太阳能电池板与太阳光同步设计方案姓名：陈文龙身份证号：440520************所在省市：广东省潮州市所在单位：潮州市高级技工学校用PLC控制器控制太阳能电池板与太阳光同步设计方案姓名：陈文龙单位：潮州市高级技工学校摘要：利用PLC控制步进电机进行工作，带动太阳能电池板与太阳光同步，予设步进电机正反转工作时间及停止时间，根据自动控制工作原理从而达到自动跟踪太阳光的目的。
关键词：太阳能电池板、PLC控制器、步进电机。
1 引言太阳能电池是一组对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N 结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。
这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
现在的太阳能电池板是固定在于建筑物或其他旷野物的表面上，对太阳光的吸收转换能量的效率特别低下。
根据光学的基本原理，当光线直接照射于物体时，光线被物体吸收的效率较好，只有较少的光线出现反射现象；如果光线侧面照射于物体时，光线被物体的吸收效率较差，只有较少的光线被物体吸收，且大部分光线被折射。
为了解决大部分光线的折射，所以本人利用PLC控制器及步进电机原理对太阳能电池板的安装进行改造，确保太阳光的光线对太阳能电池板构成直射关系，从而提高光电能量转换的效率。
PLC（可编程序控制器）及步进电机体积小重量轻、工作能源消耗低，且一个控制器可同时控制多台太阳能电池板工作，安装方便快捷。
一经安装使用，整体部件全部进入自动跟踪工作，调试简单，维护方便，可以进行全面推广，达到高效无污染的理想能源。
2 太阳能电池板自动跟踪太阳光工作原理地球每天都有白天和黑夜，当阳光普照大地时太阳能电池板才有蓄贮电能，所以说太阳能电池板实际工作时间只有约12个小时。
基于PLC的二维极轴太阳光自动追踪系统的设计
郑 晓斌 林 立 生 （ 福建船政交 ７ ）
摘 要
太 阳 光 自动 追 踪 系统 的追 踪 策 略 采 用程 序 控 制 和 传 感 器控 制 相 结合 的方 法 ， 使 用粗 追 踪 和 精 确 追 踪 两种 模 式 ， 实现 对
ｔ ａ ｇｅ ｓ ｓ ｕ ｃｈ ａｓ Ｋ ｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｐｒ ｏｇｒ ａｍｍ ａ ｂｌ ｅ ｌ ｏｇｉ ｃ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ， ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ， ｉ ｎ ｔ ｅｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎｔ ｌ ｉ ｇｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏｒ
太 阳 光 线 方位 角与 高度 角 的精 确 追踪 。将 全 年 每 半 个 月的 太 阳追 踪 参数 为标 准值 ， 粗追踪就是利用 Ｐ Ｌ Ｃ 查表 的 方 式 来 实 现； 同 时也 对 光 强智 能 传 感 器 硬 件 合 理 设 计 以及 电机 拖 动 模 块 进 行 了重 点 的探 讨 ， 使 得 系统 具 有 较 小 的 追踪 精 度 误 差 ， 抗
干扰 能 力越 强等 诸 多优 点 。 关键 词 ： 可 编程 序 控 制 器 ， 自动 追 踪 系统 ， 光 强智 能 传 感 器
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｓ ｏｌ ａｒ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｃｋ ｉ ｎｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏｒ ｔ ｒ ａｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅｇ ｙ ａ ｄｏ ｐｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄｕ ｃｅ ｒ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏｄｓ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ａｒ ｓ ｅ ｔ ｒ ａｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａｎ ｄ ｐｒ ｅ ｃｉ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｗｏ ｋ ｉ ｎ ｄｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄｅ， ｒ ｅａ ｌ ｉ ｚ ｅｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｙ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｎ ａ ｚ ｉ ｍｕ ｔ ｈ ａｎ ｄ ｅｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａｎ ｇｌ ｅ ｐｒ ｅ —
基于PLC的太阳能电池板自动跟踪系统的研究
基于PLC的太阳能电池板自动跟踪系统的研究本文研究的是一种新型的可编程逻辑控制器PLC的太阳光自动跟踪系统，不仅能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板的朝向，结构简单、成本低，而且在跟踪过程中能自动记忆和更正不同时间的坐标位置，不必人工干预，特别适合天气变化比较复杂和无人值守的情况，有效地提高了太阳能的利用率，有较好的推广应用价值和市场应用前景。
太阳能以其不竭性和环保优势已成为当今国内外最具发展前景的新能源之一。
光伏（PV）发电技术在国外已得到深入研究和推广,我国在技术上也已基本成熟，并已进入推广应用阶段[1]。
但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。
目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，不能充分利用太阳能资源，发电效率低下[2]。
如果能始终保持太阳能电池板和光照的垂直，使其最大化地接收太阳能，则能充分利用丰富的太阳能资源。
根据据实验，在太阳能发电中，相同条件下，采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35 %左右[3]。
因此，设计开发能自动追踪太阳光照的控制系统，是非常有价值的研究课题。
1 自动跟踪系统的组成及工作原理太阳能电池板自动跟踪控制系统由PLC主控单元、传感器和信号处理单元、光伏模块、电磁机械运动控制模块和电源模块组成。
系统的组成框图如图1所示。
太阳能光伏发电设备自动跟踪系统的光敏探测头（传感器）是用来检测太阳光强的。
当有偏差发生时，偏差信号经过跟踪PLC主控单元（控制器）,采用模拟差压比较原理进行运算、比较和发出指令，使电动执行器动作，驱动机械部分转动推动整个装置旋转，调整偏差，保证太阳能电池方阵正对太阳光，达到自动跟踪太阳的目的。
太阳能电池方阵在阳光的照射下光伏发电，通过控制器向蓄电池充电。
系统配有自动保护线路，当风力达到8级时自动启动，切断跟踪太阳系统，使电池方阵快速收平，在风力降下来时延时10 min，解除防风系统，恢复跟踪过程。
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万方数据
万方数据
・３２・工业仪表与自动化装置２０１０年第３期统结构如图５所示。
图５系统结构图
２．１四象限传感器‘４】
Ａ
光线—一，／／／—、。
Ｊ、｜／“ｊ型．｜—～四象限光‘矗入，一－Ｐ＿Ｎ１１１＇、
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ｂ四象限光强不一致
图６四象限传感器原理图
四象限光电探测器是由４个光电探测器构成，每个探测器一个象限，目标光信号经光学系统后在四象限光电探测器上成像，它们之间由一个“十”字形沟道相隔。
结构原理图如６所示。
当成像不在光轴上时，４个象限上探测器输出的光电信号电压幅值不相同，比较４个光电信号的电压幅值大小就可以知道目标成像在哪个象限上，从而得知太阳位置的具体变化情况。
光信号经四象限光电探测器形成带有方位信息的电压信号，Ａ／Ｄ转换器将电压信号转换成数字量送人ＰＬＣ中处理得出目标的方位。
由于Ａ／Ｄ转换器将模拟量转换成了便于分析和处理的数字量，然后通过ＰＬｃ输出偏差控制信号。
同时传感器上附加了环境信号采集器，主要感测天气状况，避免在下雨或多云时细调频繁动作，该信号由模拟量输入，通过实验测得合理的阈值用来判断，使其对传感器起到开关作用，对时钟跟踪不影响。
这样就使整个系统显得灵活实用，并能实现全天实时跟踪的目的。
２．２ＰＬＣ
ＰＬＣ是太阳能跟踪系统的核心模块。
系统采用三菱Ｑ型ＰＬＣ∞。
，利用其结构紧凑、配置灵活，可靠性高的特点实现对太阳能跟踪系统的控制。
考虑到使用的功能、软硬件的灵活性以及性价比等多个方面，选用三菱Ｑ系列ＰＬＣ的Ｑ００ＪＣＰｕ，合理配置满足Ｉ／Ｏ点数。
系统的主站由Ｑ系列ＰＬＣ组成，主系统包括：ＱＸ４０ＤＣ输入模块，ＱＹ４１Ｐ晶体管输出模块，Ｑ６４ＡＤ模一数转换模块，ＱｏｏＪｃＰｕ等模块，分别实现开关量及模拟量的输入输出。
２．３步进电机及机械运动结构
步进电动机旧１是一种将电脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移的机电执行元件，每当输入一个电脉冲信号时，它便转过一个固定的角度或直线位移，与其他类型电动机相比具有易于开环精确控制、无积累误差等优点。
步进电机接收ＰＬＣ输出模块发出的脉冲信号，在东西方向做调整，即调节太阳能安装的方位角以正对太阳。
ＰＬＣ输入到步进电机驱动器的信号有２类：一类是脉冲信号，它控制步进电机的速度和位置；一类是控制信号，如方向、脱机信号，分别决定步进电机的运行方向和启停。
设计中选用４２ＢＹＧ一１．８混合式高转矩步进电机，采用１／１６的细分，改善了步进电机工作的旋转位移分辨率，减少振动，降低工作噪音。
运动机构部分采用双轴结构，其中极轴是轴可动轴承不可动，通过步进电机带动极轴转动，连同电池板、传感器和聚光板一起转动，以抵消地球自转。
俯仰角调节轴是轴不可动轴承可动，轴通过轴套与
极轴固定，随极轴转动，而通过轴承的转动调节俯仰万方数据
万方数据。