【电气工程及其自动化】基于plc的双轴太阳能电池板自动跟踪系统的设计

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1、○A基础理论●B应用研究○C调查报告○D其他本科生毕业论文（设计）基于PLC的双轴太阳能电池板自动跟踪系统的设计二级学院：信息科学与技术学院专业：电气工程及其自动完成日期：2015年5月24日目录1绪论11.1目的与意义11.2国内外研究现状31.3系统功能简介41.4系统设计目标42系统总体设计42.1系统的总体设计方案52.2系统硬件设计72.3系统软件设计82.3.1太阳跟踪主程序82.3.2PLC对步进电机控制信号的处理流程93系统的硬件设计93.1可编程逻辑控制器PLC103.1.1PLC的选择103

2、.2执行机构113.2.1步进电机的特性113.2.242BYGH永磁感应式步进电机133.2.3步进电机的控制方式133.2.4SH2024A步进电机驱动器153.3传感器163.3.1光敏电阻器的选择164系统的软件设计194.1STEP7-Micro/WIN软件编程平台194.2系统程序的设计194.2.1视日运动轨迹跟踪方式194.2.2光电跟踪方式204.3本章总结205调试215.1系统整体连接215.2系统调试和调试结果235.2.1系统调试准备工作235.2.2系统调试过程235.2.3系统调试

3、结果236总结与展望24参考文献25附录26附录A、双轴太阳能电池板自动跟踪系统程序图26附录B、双轴太阳能电池板自动跟踪系统实物图29致谢基于PLC的双轴太阳能电池板自动跟踪系统的设计摘要：根据太阳能电池自动跟踪系统的工作原理，研究了一种基于西门子S7⁃200可编程序控制器（PLC）的太阳能电池自动跟踪实训系统。系统采用双轴跟踪，通过光学传感器采集模拟太阳光位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，从而获得最大的太阳能。关键词：跟踪系统；PLC；光敏传感器；太阳运行轨迹Theauto⁃

4、trackingsystemofBiaxialsolarpanelsbasedonPLCAbstract：Accordingtotheworkingprincipleofsolarcellauto⁃trackingsystem，asolarcellauto⁃trackingsystembasedonSiemensS7⁃200PLCwasstudiedforstudent′straining.Thebi⁃axialtrackingsystemisadoptedinthissystem.Theopticalsen⁃

5、sorsareusedtocollecttheinformationofthesunpositiontocontrolthe2Dmovementmechanism，whichkeepsthesolarpanelsfacingthesuntogainthemaximumsolarpower.Keywords:trackingsystem;PLC;photosensitivesensor;thesunpath1绪论1.1目的与意义随着现代人类社会生活的发展，人们对于居住的环境的舒适性产生了更多的依赖，全面生活水平的

6、提高和现代化的生活质量，与不断消耗的能源是呈正比例发展的，而人类的理智与地球上能源的枯竭是十分的不相称的。正鉴于此，为了人类更加久远的高质量的生活，科学家们研究了出了很多的绿色能源，如风能、潮汐能、太阳能等。在国内，太阳能技术已经有了一定的发展，如太阳能热水和太阳能光电的利用。全世界在技术上参差不齐，对于固定式的太阳能设备技术已经基本了解，而对于可以跟踪太阳能角度来提高采光的技术普及还不能广泛展开，在应用的可行性上，以现代的科学技术是不成问题的，然而由于技术难度而带来的成本提高，在经济上不是所有人都能接受的了的

7、，所以一直没有得到广泛的应用。下面对太阳能利用中，采光设备跟踪太阳角度的必要性做下面的说明。对于不考虑由于不同时间阳光穿过大气层的厚度不同，而引起的大气透明度的变化而产生的影响时，通过设备采用和不采用跟踪系统单位面积在不同时间段里，吸收的太阳辐射量近似值，从而计算出的当采用跟踪系统时不考虑其它条件时在吸收太阳能上提高的效率，如图1所示：图1不考虑大气层的太阳能吸收效率对于考虑由于不同时间阳光穿过大气层的厚度不同，而引起的大气透明度的变化而产生的影响时，通过设备采用和不采用跟踪系统单位面积在不同时间段里，吸收的太

8、阳辐射量近似值，从而计算出的当采用跟踪系统时不考虑其它条件时在吸收太阳能上提高的效率，如图2所示：图2考虑大气层厚度的太阳能吸收效率由于早晚时间与正午时间阳光穿过大气层厚度明显的变化，其影响十分的明显。但即使考虑大气透明度的太阳能其效率提高高达46.24%，其中其它的影响因素也很多，要全面考虑计算，以上的计算十分粗略，而对于全年考虑，其中一个重要影响因素是，由于固定模式的采光设备，其四