基于PLC的槽式抛物面太阳能集热器单轴跟踪系统设计-论文.pdf

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1、第14卷第5期科技和产业Vo1．14。NO．52O14年5月ScienceTechnologyandIndustryMay，2014基于PLC的槽式抛物面太阳能集热器单轴跟踪系统设计鲁砚青，虎恩典(北方民族大学电气信息学院，银川750021)摘要：主要对基于PLC的单轴槽式抛物面太阳能集热器跟踪系统设计方案进行了研究，根据宁夏特殊的气候环境采用南北水平单轴跟踪系统设计，大大降低成本耗材，用s7—300软件编程复杂的数学公式作为控制中心。选用角度位移，光强和太阳传感器，用以应变阴天晴天两种状况的使用，极大的提高了集热器的使用效率更好的做的实时掌握跟

2、踪情况。关键词：太阳能集热器；PLC；单轴；宁夏；传感器中图分类号：TK515文献标志码：A文章编号：1671—1807(2014)05—0128—05太阳能是一种清洁的能源，而且对其利用开发时几乎不产生污染。发展前景无限广阔，是人类最佳的理想能源。然而它也存在着一些问题，密度低、间歇性、空间分布时刻变化等，这就对太阳能的利用率产生一定影响。通过相关实验发现，在相同条件下，跟踪系统是非常有必要的，它通过跟踪太阳光的直射方向获得最大的输出功率。目前，要对太阳进行追踪有图1槽式抛物面集热器结构示意图很多种方法，大体上分成两种：一种是光电检测追踪，跟踪

3、通过控制系统自动跟踪太阳方位角，高度角手动另一种是视日运动轨迹追踪。本系统采用两者结合进行调整。双轴追踪系统要求入射光和主光轴方向的方案，以时日运动轨迹追踪为主要控制核心，而反相同。馈装置又运用了部分光电检测追踪原理，二者结合，从以下方面考虑，选用南北水平式的单轴控制跟最大幅度降低跟踪误差，再加上因阴天考虑没有足够踪。设计的集热器跟踪系统主要是在宁夏的6—9月光强而采用角度传感器反馈，为未来跟踪控制技术的期间使用，集热的目的在于为太阳能吸附制冷／空调研究提供了一些新的思路。系统提供充足的热量。在夏至时南北水平的跟踪具l跟踪系统概述有极高的工作效率

4、如表1所示。宁夏气候干燥少雨，1．1槽式抛物面太阳能集热器太阳照射时间长，照射强度大等特点采用方法简单，选择槽式抛物面太阳能集热器因为其加工简单软件编程简洁的南北水平式跟踪系统即可。而且其成本低且在市场上得到广泛应用。它由聚光镜、接收他方式需要大量繁琐公式计算，方位角和高度角均依集热管，和跟踪系统组成，如图1所示(没有画出跟踪靠不同原理自动实施调整结构复杂，容易产生误差且系统)。槽式集热器只能收集太阳的直射光线，而对耗材量大成本高而且其他方式需要大量繁琐公式计散射部分则无法吸收，因此跟踪系统必须使集热器主算，方位角和高度角均依靠不同原理自动实施调

5、整结光轴(垂直于Y轴)指向太阳，使其发挥到最大作用。构复杂，容易产生误差且耗材量大成本高由于银川纬1．2单轴跟踪控制系统原理度高，不能完全采用水平式，正午高度角不为90度会太阳追踪系统通常分为单轴和双轴两种。单轴有一个倾斜角表2所示，每天调整集热器使其在正午收稿日期：2013—12—15作者简介：鲁砚青(1989一)，女，天津人，北方民族大学电路与系统学院，硕士研究生，研究方向：计算机控制；虎恩典(1956一)，男，宁夏银川人，北方民族大学电路与系统学院教授，研究生导师，研究方向：计算机技术。128基于PLC的槽式抛物面太阳能集热器单轴跟踪系统设

6、计时垂直于太阳光线即正午高度角为9O度。表1几种跟踪方式太阳能利用率春分夏至两轴跟踪式i00100南北地辆式100％91．8南北水平式95．496．5东西水平式74．975．1能传感器反馈表2银川六月到九月的正午高度角图2跟踪系统逻辑结构图正午正午正午正午赤纬角6它与所在地区无关，仅由日期决定，⑤太阳时6月高度角7月高度角8月高度角9月高度角角ct，，⑥跟踪角B。太阳高度角和方位角计算如下：1日73．561日74．691日69．531日59．38sina—sin(9×3．14／180)sin(c?×3．14／180)+5日74．O65日74．37

7、5日68．455日57．8411日74．6211日73．6911日66．6911日55．48cos(9×3．14／180)×cos@×3．14／180)cos(m×15日74．8515日73．1115日65．4215日53．883．14／180)(1)21日75．O021日72．0421日63．4021日51．46．cos(×3．14／】80)sin(w×3．14／180)一—————25日74．9625日71．2125日61．9825日49．85C0S专口，．上4万／lU—一29日74．8O29日7O．2829日6O．5129日48．24(2)

8、31日69．7931日59．76在银川纬度西为38．45赤纬角可按下式计算：2控制系统设计一23．45sin(360×—284+id一．