基于PLC的太阳能单轴跟踪控制系统
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硏究本文硏究的是一种新型的可编程逻辑操纵器PLC的太阳光自动跟踪系统，不仅能自动依照太阳光方向来调整太阳能电池板的朝向，结构简单、本钱低，而且在跟踪进程中能自动经历和更正不同时刻的坐标位置，没必要人工干与,专门适合天气转变比较复杂^无人值守的情形，有效帧高了太阳能的利用率，有较好的推行应用价值和市场应用前景。
太阳能以其不竭性和坏保优势已成为现今国内外最具进展前景的新能源之一。
光伏（PV ）发电技术在国外已取得深切研究^推行,我国在技术上也已大体成熟，并已逬入推行应历时期［1］。
但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时刻不断转变的问题，这对太阳能的搜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大体上都是固走的,不能充分利用太阳能资源,发电效率低下［2］。
若是能始终维持太阳能电池板和光照的垂直，使其最大化地接收太阳能，则能充分利用丰硕的太阳能资源。
依照据实验，在太阳能发电中，相同条件下,采纳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操纵系统，是超级有价值的硏究课题。
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操纵系统由PLC主控单元、和信号处置单元、光伏模块、电磁枷械运动操纵模块和模块组成。
系统的组成框图如图1所示。
性I】系统组成框图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。
当有误差发生时，误差 信号通过跟踪PLC 主控单元（操纵器），采纳模拟差压比较原理进行运算、比较和发岀指令，使电动执行器动作, 驱动机械部份转动推动整个装置旋转，调整误差，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，通过操纵器向蓄电池充电。
系统配有自动爱惜线路，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10min,解除防风系统，恢复 跟踪进程。
基于PLC的太阳能追日系统设计
基于PLC的太阳能追日系统设计摘要：设计一种两级跟踪式太阳能追日系统。
针对光电跟踪比较式控制方式与天文算法在实际应用中，所存在的问题进行分析，在分析基础上，提出一种综合以上两种方法的太阳能追日系统。
对以上三种追日系统进行比较分析，表明设计的两级跟踪式太阳能追日系统的能够较好的提高光伏阵列的发电效率。
关键词：追日系统；太阳能；天文追踪；光电探测；PLC引言随着光伏产业的发展，硅晶电池及聚光太阳能电池等技术在世界范围内得到了广泛的应用，成本和转换效率问题一直是研究的重点。
随着目前市面上高性能电池种类的不断增加，从以往的多晶、单晶电池，到目前的PERC电池、N型硅电池、双面电池和聚光电池，在这些电池中，双面电池是一种被市场认可的高转换效率的产品[1]，由于两面均可以发电，不同安装位置，其背光面受光不一样，这使得光伏阵列容易发生失配现象，使得发电效率降低，对此问题，解决的方法之一是增加追日系统，追日系统的作用在于使光伏阵列始终朝向太阳的方向，一方面使受光量增加，一方面使背面受光接近一致，降低失配现象。
目前，根据跟踪系统的轴数，追日系统可分为单轴和双轴[2]，但无论是单轴还是双轴的追日系统可分为基于单片机的太阳能电池板自动追日系统[3]、基于DSP的太阳能自动跟踪系统[4]、基于AVR的太阳能自动追日系统[5]等多种类型。
这种追日系统依赖于传感器检测光强来调整位置，但是当多云天气或透镜上覆盖物等情况时，此时会影响传感器的探测，易使追日系统失灵。
另外一方面，使用天文算法来对太阳轨迹进行跟踪[6]，缺少灵活度，当有阴影遮挡时，光伏阵列主要光强来源于环境散射光，与具体的光伏阵列安装环境有关，此时最佳的朝向，可能不是朝向太阳的位置，追日系统无法实时做出调整。
对此，我们设计了基于PLC的光电探测与天文算法的两级跟踪式太阳能追日系统，采用了西门子PLC大大提高了系统的使用寿命以及稳定性，并且采用光电探测与天文算法的两级跟踪，提高了系统的灵敏度。
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计
单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统设计引言：太阳能光伏发电已经成为可再生能源中最受关注的一种技术。
光伏发电效率受到太阳光照的影响，传统的固定光伏发电系统效率较低。
为了优化光伏发电系统的效率，设计了一种单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统，能够根据太阳位置自动调整光伏板的角度，最大限度地提高太阳能的利用效率。
一、系统工作原理：该单轴太阳能光伏发电自动跟踪控制系统由光敏电阻、测量电路、控制电路和执行机构组成。
光敏电阻负责感应太阳光照强度，传递给测量电路进行电信号转换。
控制电路接收到转换后的信号，并与事先设定的峰值进行比较。
然后，根据比较结果来控制执行机构，使光伏板按需自动调整角度。
二、光敏电阻的选择：光敏电阻是该系统中最重要的一个元件，因为它直接影响到系统的准确度和稳定性。
在选择光敏电阻时，需要考虑以下因素：光敏电阻的特性曲线、光敏电阻的响应时间、光敏电阻的阻值范围等。
一般建议选择具有较高灵敏度和稳定性的光敏二极管。
三、测量电路设计：测量电路的作用是将光敏电阻的电信号转换为适合控制电路处理的电信号。
测量电路一般由信号放大器、滤波器和模数转换器构成。
信号放大器用于放大光敏电阻产生的微弱电信号，滤波器用于去除噪声和杂散信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。
在设计过程中，需要合理设置放大系数和滤波参数，以确保测量电路的准确性和稳定性。
四、控制电路设计：控制电路是系统的核心部分，其功能是根据光敏电阻测量电路输出的信号，与事先设定的峰值进行比较，并根据比较结果来控制执行机构进行角度调整。
控制电路一般由比较器、运算放大器和逻辑电路构成。
比较器用于将输入信号与参考信号进行比较，运算放大器用于放大比较结果的差别，逻辑电路用于判断角度调整方向，并控制执行机构的运动。
五、执行机构设计：执行机构是该系统中最关键的部分，其功能是根据控制电路的指令，使光伏板按需自动调整角度。
常见的执行机构有两种：电动执行机构和气动执行机构。
基于PLC的太阳能单轴跟踪控制系统
基于PLC的太阳能单轴跟踪控制系统作者：李子剑苗春艳来源：《数字技术与应用》2013年第10期摘要：为实现太阳能电池板对太阳光能的最高转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。
本文以光敏电阻构成跟踪器，并利用西门子的S7200系列PLC和MM440设计太阳能单轴自动跟踪系统。
该太阳能单轴自动跟踪系统可实现在有太阳光照射的情况下，在任意时刻让太阳光直射太阳能电池板，同时解决了风力过大时太阳能电池板的防风问题。
关键词：太阳能单轴跟踪控制系统 PLC中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0009-011 概述目前，光伏电池光电转换效率仍然不高而且价格昂贵，同时大型的太阳能发电站中光伏电池板基本都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。
相同条件下，采用固定发电方式要比自动跟踪发电方式的发电量要低35%以上，因此非常有必要对太阳光进行自动跟踪。
光伏发电自动跟踪装置是一种可以提高太阳能利用率，降低光伏发电成本的有效途径。
研究精确的太阳跟踪装置，可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量，增加发电量，提高人类对太阳能源的利用率。
[1]目前光跟踪技术主要是两种方法，即：视日运行轨道跟踪方法[2]、光电自动跟踪方法。
光电跟踪方式又可以分为单轴跟踪和双轴跟踪，本文以选择单轴跟踪方式，整个系统的PLC 硬件选择SIEMENS公司的S7-200系列CPU226（24输入/16输出），其中主机为CPU226，模拟量扩展模块EM231（4输入），EM251（4输入/1输出）。
2 工作原理单轴自动跟踪系统主要由PLC、传感器、电机等组成。
它的基本原理是：当太阳光照射到传感器上时，由惠斯顿电桥及转换电路把光敏电阻值转变为电流值（4～20mA），转化后光照越强相应的电流值越小，光照越弱相应的电流值越大，此电流值经s7-200的模拟量输入模块保存到s7-200中，由s7-200与规定值比较后控制电机转动，使聚光器随着太阳移动而移动，从而达到跟踪的目的。
基于台达PLC可编程控制器的槽式单轴跟踪太阳能发电系统
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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。
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。
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基于PLC的太阳能单轴跟踪控制系统
作者：李子剑苗春艳
来源：《数字技术与应用》2013年第10期
摘要：为实现太阳能电池板对太阳光能的最高转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。
本文以光敏电阻构成跟踪器，并利用西门子的S7200系列PLC和MM440设计太阳能单轴自动跟踪系统。
该太阳能单轴自动跟踪系统可实现在有太阳光照射的情况下，在任意时刻让太阳光直射太阳能电池板，同时解决了风力过大时太阳能电池板的防风问题。
关键词：太阳能单轴跟踪控制系统 PLC
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0009-01
1 概述
目前，光伏电池光电转换效率仍然不高而且价格昂贵，同时大型的太阳能发电站中光伏电池板基本都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。
相同条件下，采用固定发电方式要比自动跟踪发电方式的发电量要低35%以上，因此非常有必要对太阳光进行自动跟踪。
光伏发电自动跟踪装置是一种可以提高太阳能利用率，降低光伏发电成本的有效途径。
研究精确的太阳跟踪装置，可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量，增加发电量，提高人类对太阳能源的利用率。
[1]
目前光跟踪技术主要是两种方法，即：视日运行轨道跟踪方法[2]、光电自动跟踪方法。
光电跟踪方式又可以分为单轴跟踪和双轴跟踪，本文以选择单轴跟踪方式，整个系统的PLC 硬件选择SIEMENS公司的S7-200系列CPU226（24输入/16输出），其中主机为CPU226，模拟量扩展模块EM231（4输入），EM251（4输入/1输出）。
2 工作原理
单轴自动跟踪系统主要由PLC、传感器、电机等组成。
它的基本原理是：当太阳光照射到传感器上时，由惠斯顿电桥及转换电路把光敏电阻值转变为电流值（4～20mA），转化后光照越强相应的电流值越小，光照越弱相应的电流值越大，此电流值经s7-200的模拟量输入模块保存到s7-200中，由s7-200与规定值比较后控制电机转动，使聚光器随着太阳移动而移动，从而达到跟踪的目的。
2.1 机械部分
（1）其追踪太阳实时方位的方式为：电机转动使太阳能电池板对准太阳方向。
（2）追踪器实现东西方向180°旋转。
该运动范围可以满足在地球任意经度纬度的地区安装，可实现追踪太阳的目的。
（3）追踪运动实现可以选用交流电机驱动，并安装减速机。
（4）由于该太阳能发电系统长期工作在室外，需保证适应各类环境因素，如雷击，温度、湿度、抗风能力和烟雾等。
2.2 控制部份
（1）追踪器控制系统和太阳传感系统为该监控系统的核心，完成太阳当前位置的检测以及太阳能电池板朝向的控制，以保证太阳能电池板受到太阳垂直辐射。
（2）传感器选用的型号是GL5516，它的暗电阻为100K，亮电阻为5-l0K。
（3）当太阳光强很微弱，系统不做调节；当光强达到一定程度，并且风速低于规定数值的时候控制系统将通过调用水平调节子程序，追踪得到太阳的准确方位，使太阳能电池板与太阳光保持垂直。
（4）当风速超过一定数值的时候，此时系统调用避风调节子程序。
将太阳能电池板调节至顺风的方向。
风速和风向信号取自风力发电系统。
2.3 跟踪器的设计
本文以光敏二极管CDS设计跟踪器，光敏二极管CDS是一种电阻值随光照强度变化而变化的感光电阻，本系统采用3个光敏电阻，其中1个光敏电阻用来检测白天黑夜；2个光敏电阻作为传感器来检测天空光线东西方向的变化，并跟踪太阳的位置。
CDS1用于判断是白天还是黑夜，另外两个光敏电阻CDS2和CDS3用于检测太阳能电池板与太阳位置东西方向的偏差。
当聚光器正对太阳时，CDS2，CDS3两个光敏电阻全部被光照射；此时两个光敏电阻对应的输出的电流信号的值小于某个规定的数值时，调节电机不运行；当聚光器偏离太阳一定角度时，CDS2或CDS3之一就会被位于两个光敏电阻之间的挡板遮盖。
因为当太阳光被遮挡时，光敏电阻的阻值变大，对应的电流信号亦增大，此时此电流输出信号大于规定值。
将此模拟量送给PLC，并经与规定值比较处理后发出控制指令使电机旋转，CDS4和CDS5用来判断系统调整到位，如调整到位，则电机停转，以保证系统转过一定的角度，避免系统频繁调节。
3 系统控制流程
根据整个系统的设计，对系统提出以下明确要求：（1）白天当光线强度达到要求时，CDS1对应的电流值小于规定值，此时系统可确认为白天。
太阳能电池板开始自动追踪太阳光。
当太阳光不够强或夜晚时，CDS1对应的电流值大于规定值，整个系统停止跟踪。
（2）追踪过程中由CDS2和CDS3的状态变化确定水平向调节的开始，CDS4和CDS5的状态变化确定水平向调整的结束，最终达到单轴自动追踪太阳光的目的。
（3）考虑到太阳能电池板支
架的稳定性问题，当风速超过规定值时必须考虑太阳能电池板的防风问题。
此时，整个系统应停止对太阳光的跟踪并使太阳能电池板根据风向信号，自动跟踪风向，使太阳能电池板与风向平行以达到防风的效果。
（4）在系统的东侧和西侧分别装有接近开关SQP1和SQP2。
系统调试好后，这两个接近开关应不会合上，如果合上的话则发报警并停机。
4 结语
本文采用西门子的S7200和MM440变频器构成太阳能光伏发电的单轴自动跟踪系统，实现太阳能电池板对太阳光能的最高转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。
该太阳能双轴自动跟踪系统可实现在有太阳光照的情况下，在任意时刻让太阳光直射太阳能电池板，并解决了风大时，太阳能电池板的防风问题。
参考文献
[1]薛建国.基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计[J].长春师范学院学报，2005.（8）：26-30.
[2]王志辉.太阳自动跟踪装置计算机控制系统[J].机械制造，2008，（11）：20-22.。