基于PLC控制的太阳能发电板光源跟踪系统设计

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基于PLC控制的太阳能追光系统设计

ｃｍｐｎｎｓａｄｔａｍｉｔｅｓｇｌｔｈＣ．ＰｏｏｅｔｎｒｎｓｔｈｉｎａｏｔｅＰＬＬＣａｒｖｈｈｒｅｐｓｙｃｒｎｕｓｍｏｏｎｅｖｃｎｄｉｅｔｅｔｅｈａｅｓｎｈｏｏｔｒａｄｓｒｏｍｏｏｈｏｇｈｅｆｅｕｎｃｏｖ￣ｅｎｅｖｍｐｉｅｏｃｎｒｌｔｅｈｒｚｎａｎｌｎｉｃｎｎｌ．ｔｒｔｒｕｈｔｑｅｙｃｎｅｒａｄｓｒｏａｌｒｔｏｔｏｈｏｉｏｔｌａｇｅａｄｐｔｈｉｇａｇｅｒｉｆＴｅｕｌｏｈｘｅｉｎｒｖｓｔａｔｃｎｗｏｋｓｅｄｌｎｔｃｎｔａｋｔｕｏｒｃｌ．ｈｅｒｓｔｆｔｅｅｐｒｍｅｔｐｏｅｈｔｉａｒｔａｉａｄｉａｒｃｈｅｓｎｃｒｅｔｙｙ
第ｌ６卷第１期２１０２年３月
扬州职业大学学报
Ｖ１１Ｎ．ｏ．６ｏ１
Ｍａ．ｒ２０１２
基于ＰＣ控制的太阳能追光系统设计Ｌ
缪德俊，戴亦宗
（州职业大学，苏扬州扬江２５０）２０９
ＴｈｅＤｅｉｎｏｕｔａｋＳｓｅｓｄｏｓｇｆＳｎ・ｒｃｙｔｍＢａｅｎＰＬＣｎｒｌＴｅｈｏｏｙＣｏｔｏｃｎｌｇ
ＭＡｅｕ，ＡｉｏｇＩＯＤ－ｎＤＩ－ｎｊＹｚ
１系统工作原理

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。

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。

基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计

阳能自动跟踪系统设计作者:admin 来源:太阳能自动跟踪系统设计太阳能自动跟踪系统设计1 视日运动跟踪法视日运动跟踪法是根据地日运行轨迹，采用赤道坐标系或地平坐标系描述太阳相对地球的位置。

一般在双轴跟踪中极轴式跟踪采用赤道坐标系，高度角-方位角式跟踪采用地平坐标系。

1.1 极轴式跟踪赤道坐标系是人在地球以外的宇宙空间里，观测太阳相对于地球的位置。

这时太阳位置是相对于赤道平面而言，用赤纬角和时角这两个坐标表示。

太阳中心与地球中心的连线，即太阳光线在地球表面直射点与地球中心的连线与在赤道平面上的投影的夹角称为太阳赤纬角。

它描述地球以一定的倾斜度绕太阳公转而引起二者相对位置的变化。

一年中，太阳光线在地球表面上的垂直照射点的位置在南回归线、赤道和北回归线之间往复运动，使该直射点与地心连线在赤道面上的夹角也随之重复变化。

赤纬角在一年中的变化用式(1)计算：式中：δ为一年中第n天的赤纬角，单位：(°);n为一年中的日期序号，单位：日。

时角是描述地球自转而引起的日地相对位置的变化。

地球自转一周为360°，对应的时间为24 h，故每小时对应的时角为15°。

日出、日落时间的时角最大，正午时角为零。

计算公式如下：式中：ω为时角，单位：(°);T为当地时间，单位：h。

根据上述方法可以计算出地球上任意地点和时刻的太阳的赤纬角和时角，由此可建立极轴式跟踪，对于太阳跟踪系统来说，采光板的一轴与地球自转轴相平行，称为极轴，另外一轴与其垂直。

工作时采光板绕地球自转轴旋转，其转速的设定为与地球的自转速度相同，方向相反。

为了适应太阳赤纬角的变化，采光板围绕与地球自转轴垂直的轴做俯仰运动。

此种跟踪方式原理简单，但是由于采光板的重量不通过极轴轴线，极轴支撑结构的设计比较困难，因此本设计没有选用极轴式跟踪。

1.2 地平坐标系地平坐标系用高度角和方位角来描述太阳的位置，已知太阳赤道坐标系中的赤纬角和时角，可以通过球面三角形的变换关系得到地平坐标系的太阳的高度角和方位角。

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。

基于PLC的太阳能跟踪控制系统的设计

0 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。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 ,如果能始终保持太阳板和光照的垂直 ,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。因此 ,设计开发能自动追踪太阳光照的电磁机械系统 ,是非常有价值的研究课题。
图 2 信号处理单元
1. 3 光伏模块和电磁机械运动原理光伏模块拟采用新疆能源股份有限公司的光
伏产品 REW 385, 其技术参数主要有峰值功率 Pmax = 85 W ,最佳工作电压 17. 5 V ,这些参数是在标准的试验条件测试的 (太阳光强度 1 000 W / m3 ,太阳板温度 25℃,空气质量 1. 5) 。
- νω -
新能源及工艺
图 7 系统控制和监控界面
3 结论
虽然 ,本设计的 PLC控制和监控系统比独立式固定发电设备昂贵和复杂 ,尤其是边疆偏远牧民夜晚的照明用电 ,显得更加不符合经济性 ,但如果能成功地用于控制大量串并联连接的光伏模块
的发电系统 ,由于能有效地增加全年的功率输出 , 从而能从整体上降低成本。
上停止 ,直到第二天日出。采集的时间 (小时和分钟 )存储在不同的矩阵 ,然后在 PC机的屏幕上显示出来。当 RAM 内存满时 ,将不再存储数据 , 直到复位操作将存储数据清除。这部分程序采用顺序功能图表 ( Sequential Functioning Chart, SFC)进行编程 ,算法如图 6所示。
图 3 系统整体框图
系统有自动和手动两种控制方式 , S1 、S2 为控制按钮 ,用于手动操作 , PLC输出的 Q0 或 Q1 分别连接到两个继电器线圈 ,以控制太阳板的正反两个运动方向。在自动运行模式下 , PLC 首先比较来自信号处理单元的两个模拟输入的值 ,然后决定输出 Q0 或者 Q1 。 1. 4 系统电源设计

基于plc的太阳能电池板追踪器

扬州市职业大学汽车与电气工程系毕业设计说明书(论文)作者: 刘海建学号：**********教研室: 机电一体化专业: 机电一体化技术题目: 基于PLC的太阳能追光系统电气设计指导者：戴亦宗评阅者：2012 年 5 月扬州市职业大学汽车与电气系毕业设计（论文）评语学生姓名：刘海建班级、学号0902010317题目：基于PLC的太阳能追光系统电气设计综合成绩：毕业设计（论文）评语毕业设计说明书（论文）摘要目录1绪论 (1)1.1能源与环保 (1)1.1.1 能源紧缺 (1)1.1.2 环境污染 (1)1.1.3温室效应 (1)1.2 系统研究背景 (2)1.2.1系统研究目的 (2)1.2.2系统研究现状 (3)1.2.3系统拟研究内容 (4)1.3本章总结 (4)2方案论证 (5)2.1追踪方案论证 (5)2.1.1视日运动轨迹追踪 (5)2.1.2光电轨迹追踪 (7)2.1.3追踪方案 (8)2.2机械传动方案论证 (8)2.3控制器论证 (9)2.4操作界面论证 (9)2.5 驱动控制方案论证 (10)2.6 驱动电机论证 (10)2.7 系统方案 (10)2.8 本章小结 (11)3机械传动机构设计 (12)3.1机械传动机构组成 (12)3.2 机械传动机构工作原理 (13)3.3 机械传动机构安装注意事项 (13)3.4本章小结 (13)4电气控制设计 (14)4.1传感器 (14)4.1.1太阳位置传感器设计 (14)4.1.2 雨水传感器 (17)4.1.3 风速传感器 (17)4.2 变频器 (18)4.2.1变频器以及变频器连接与安装 (18)4.2.2变频器参数设置 (21)4.3伺服驱动器 (22)4.3.1伺服驱动器原理 (23)4.3.2伺服放大器连接与设置 (23)4.4 伺服电机连接 (25)4.5 三相交流电机连接 (25)4.6 PLC电气连接 (26)4.7 电气控制箱设计与安装 (27)4.8 电气元器件清单 (29)4.9 本章小结 (29)5系统软件设计 (30)5.1 GOT画面设计 (30)5.2 系统控制策略 (31)5.3 顺序控制流程图 (32)5.4 梯形图程序设计 (32)5.4.1 I/O端口分配表 (32)5.4.2 软元件说明 (33)5.4.3 梯形图程序 (34)5.5 模拟量收集 (34)5.6 本章小结 (34)6系统调试 (35)6.1调试的基本任务 (35)6.1.1调试前的准备工作 (35)6.1.2 调试前的检查 (35)6.1.3调试的一般顺序 (36)6.2 机械传动机构调试 (36)6.3 传感器调试 (37)6.4 GOT调试 (37)6.5 系统联合调试 (41)6.5.1 晴天 (41)6.5.2 阴天 (42)6.5.3 雨天 (42)6.5.4 大风天气 (42)6.5.5 紧急情况 (42)6.6 本章小结 (43)7结论 (44)7.1总结 (44)7.2 系统的提升 (44)7.3 展望 (44)参考文献 (46)致谢 (47)1绪论1.1能源与环保随着时代的前进，人类社会和经济的发展速度日益增加，但是与此同时人类社会的负担和责任也随之增加。

基于PLC太阳能光热发电控制系统的设计(毕业设计)

基于PLC太阳能光热发电控制系统的设计（毕业设计）摘要本文介绍了基于PLC（可编程逻辑控制器）的太阳能光热发电控制系统的设计。

该系统旨在将太阳能转化为可用的电能，以满足家庭或工业使用的需求。

通过使用PLC，我们可以实现对太阳能发电系统的监测和控制，确保系统的稳定运行和高效能输出。

引言近年来，太阳能作为一种可再生能源受到了广泛关注。

太阳能发电系统通过利用太阳能将其转化为电能，为人们提供了一种清洁、可持续的能源选择。

然而，由于太阳能的天气依赖性，系统的控制和监测变得至关重要。

PLC作为一种灵活可编程的控制器，被广泛应用于各种自动化系统中。

本文旨在设计一个基于PLC的太阳能光热发电控制系统，以优化系统的性能和运行。

系统设计1. 太阳能光热发电原理首先，我们需要了解太阳能光热发电的基本原理。

太阳能光热发电使用光学反射镜或聚光镜将太阳光聚焦在一个集热器上，集热器中的液体受热后会产生蒸汽，该蒸汽则驱动涡轮发电机产生电能。

2. PLC的选择和配置选择适当的PLC控制器对于系统的稳定性和效率至关重要。

我们将根据系统需求选择合适的PLC型号，并进行必要的配置，如输入/输出模块、通信接口等。

3. 系统监测与控制通过PLC控制器，我们可以设计合适的算法和逻辑来监测和控制太阳能光热发电系统。

例如，通过传感器监测太阳能的辐射和温度，根据设定的阈值来调整反射镜或聚光镜的角度，以保证最佳的光照强度和温度。

4. 安全保护与故障检测为了保障系统的安全运行，我们需要设计安全保护机制和故障检测系统。

这包括电压监测、电流保护、过热保护等功能，以及故障诊断和报警装置。

5. 数据采集和远程监控为了实现对太阳能光热发电控制系统的远程监控和数据采集，我们可以使用PLC控制器的通信接口，将系统的状态信息传输到上位机或云平台上，实现远程数据分析和故障诊断。

结论通过基于PLC的太阳能光热发电控制系统的设计，我们可以实现对太阳能发电系统的监测、控制和故障诊断。

基于PLC光伏发电最大功率跟踪系统设计

基于PLC光伏发电最大功率跟踪系统设计摘要：本设计通过基于plc的太阳能电池板自动跟踪系统研究，主要进行了控制系统的硬件和软件的设计。

该系统可以通过自动/手动两种模式进行跟踪，其中自动跟踪模式可自动根据天气状况选择光电跟踪、太阳运动轨迹跟踪，使转换效率最大化。

该系统有效地提高了跟踪精度及光伏发电系统的效率,具有理论研究意义和应用推广价值。

关键词：plc；光伏发电；光电跟踪；太阳运动轨迹跟踪；双轴跟踪1引言近年来光伏发电技术在国内外已得到深人研究和推广,然而太阳能存在波动性。

若电池板能自动跟踪太阳，使太阳光基本垂直入射到太阳能板上，使其最大化地接收太阳能，提高光伏发电效率。

因此,如何使太阳能电池板进行追日自动跟踪是非常有价值的研究课题。

2自动跟踪方案的系统分析2.1跟踪系统的结构分析本系统由光伏发电组件，双轴追日支架，控制系统等组成。

光伏发电组件采用4块单晶硅太阳能电池板组成。

双轴追日支架为涡轮蜗杆结构，由直流减速电机驱动。

系统的双轴追日支架的结构如图1所示。

2.2跟踪系统的关键技术分析目前，追日系统常用的自动追踪技术分为光电追踪和太阳运动轨迹跟踪。

光电跟踪利用太阳方位传感器检测，经转换电路后得到的模拟电压，得出偏差信号，运算后控制执行机构动作，调整电池板的位置使其重新对准太阳光线。

太阳运动轨迹跟踪：根据太阳与地球的运动规律计算一天之中任意时刻太阳的位置角度，由PLC控制程序来使跟踪装置定时偏转实现对准太阳完成跟踪。

2.3跟踪系统的控制模式（1）晴天跟踪模式：由于晴朗天气太阳光线强烈且波动小，太阳方位检测传感器精度高，光电跟踪能够准确跟踪太阳，故直接进行光电跟踪；（2）多云、雾霾天跟踪模式：该类天气光线强度波动较大，光电跟踪受天气影响大。

太阳运动轨迹跟踪不受天气影响，每次开始运行前都必须找基准位置进行定位。

因此，先用太阳运动轨迹跟踪，再利用光电跟踪进行精确跟踪。

（3）阴雨天跟踪模式：由于跟踪设备的运行也要耗电，阴雨天太阳光照少，电池板位置固定，采用相似日最大发电功率时段光伏组件所处位置。

基于S71200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计

2019.02瀾试工具与解决方案基于S7-1200PLC的太阳自动跟踪光伏发电系统设计李龙(辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳，110〇23)摘要：设计了一种太阳自动跟踪光伏发电装置，可以运行在传感器控制和时间控制模式下，在气象条件好时采用光控模式，在多云天气采用时控模式,根据不同时刻确定双轴追日支架的倾角和东西旋转角度，保证光伏组件始终垂直太阳，达到最大发电功率。

主要进行了控制系统的硬件和软件的设计。

经过实验验证，双轴追日光伏发电系统的发电效率较传统固定角度的发电系统的发电效率高30%左右。

关键词：光伏发电；太阳追踪；控制器设计Design of Sun-tracking photovoltaic power system based on S7-1200PLCLi Long(Guidao jiaotong Polytechnic Institute,Shenyang Liaoning,110023) Absrtact:A solar automatic tracking photovoltaic power generation device is designed,which can run under sensor control and time control mode,light control mode in good weather conditions,time control mode in cloudy weather.The inclination angle and east-west rotation angle of the two- axis sun-pursuing bracket are determined according to different times,so as to ensure that the photovoltaic module is always vertical to the sun and achieve maximum power generation.The hardware and software of the control system are designed.The experimental results show that the power generation efficiency of the two-axis sun-tracing photovoltaic system is about 30% higher than that of the traditional fixed-angle power generation system.K e y w o r d s:photovoltaic power generation;solar tracking;controller design〇引言随着石油能源等传统能源的枯竭[i]及环保的压力，新能源的快速发展提上了日程，中国已经成为光伏应用和生产的第一大国。

基于PLC的太阳能控制系统的设计

基于PLC的太阳能控制系统的设计发布时间：2021-01-12T11:30:35.117Z 来源：《基层建设》2020年第25期作者：王康王鹏举袁世豪成双成董斌[导读] 摘要：随着传统能源的没落与新能源的兴起，太阳能发电逐渐成为市场上的香饽饽，也成为了新能源的代名词。

中北大学 036000摘要：随着传统能源的没落与新能源的兴起，太阳能发电逐渐成为市场上的香饽饽，也成为了新能源的代名词。

我们在对太阳能发电的利用主要有两种形式：分别是利用光能与太阳散发的热能。

下文将以热能为研究对象，重点探讨碟式太阳能的工作机制与应用原理。

碟式太阳能跟踪控制系统在市场上占有很大的比重，该装置通过操控电机的转动方向与角度，对太阳的相对运动进行准确跟踪，也通过这样的检测运动，保证接收装置对太阳光的接受始终处于垂直方向，使得能量聚焦于固定焦点上，垂直的接受方式可以增大对太阳光的利用效率，维持太阳能热供电的需求。

利用PLC技术以及触屏方案对整个测控系统进行远距离的监视，数据信息的传递通过以太网进行共享。

关键词：太阳能发电系统，伺服装置，PLC1 引言1.1 研究背景随着科技革命的到来与进行，人类社会的生产力获得空前的发展，其中支撑这一发展的基础就是能源，这也是当前决定我国生产总值的最重要的因素。

目前，使用最广泛的能源仍然以不可再生能源为主，如煤炭、石油、天然气等，然而作为不可再生能源其储量是有限的，终有一天会消耗殆尽。

另一方面，空气中二氧化硫、二氧化氮的含量也会增加，二者是引起酸雨的主要物质，酸雨对水生物、陆生物以及人类的健康都会造成严重危害。

由此可见，开发和利用可再生且清洁的能源变得非常迫切。

可再生能源包括太阳能、风能等，其中太阳能的开采和利用相对简单可靠，它可以有效地解决能源危机和环境污染。

纵观全世界的科技发展，现阶段对于太阳能的高效率应用依然停留在理论阶段，在实际中仍然没有做到高效率吸收，这也是世界各国与科学家一直在研究的热点话题。

基于PLC控制的太阳能自动跟踪系统

基于PLC控制的太阳能自动跟踪系统作者：来源：《硅谷》2011年第18期1 引言据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。

所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。

从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序跟踪）。

从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。

2 系统硬件设计本系统是以PLC主控单元的视日运动轨迹控制（程序控制）双轴自动跟踪系统，视日运动轨迹跟踪就是利用PLC控制单元相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置：太阳方位角和太阳高度角，然后发出指令给执行机构，从而驱动太阳能跟踪装，以达到对太阳实时跟踪的目的。

太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。

太阳高度角又称太阳高度、太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。

太阳方位角即太阳所在的方位，是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角。

太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利用公式计算出来。

主控单元是太阳能跟踪系统的核心部件，系统选用结构紧凑。

配置灵活、指令丰富的和利时LM PLC。

选用的配置包括LM 3108CPU模块和LM 3310扩展模块。

LM3108集成为数字量24DI和16DO，能满足要求，通讯集成有RS232和RS485两个通讯接口，RS232用于与上位文本显示器通讯，RS485可用于组网使用。

LM 3310为四通AI模块，可用于采集风速等保护数据。

配合和利时HD2400L文本显示器使用，能够监视运行状态、改变参数设置，以达到控制目的。

3 系统软件设计跟踪模式的判断过程完全由软件实现，灵活度高，可以针对不同地区和不同的气候进行调整，从而提高光伏电站的发电效率。

基于PLC的追光型光伏电站位置信号的设计与应用

基于PLC的追光型光伏电站位置信号的设计与应用光伏电站追光系统是一种利用PLC控制的自动跟踪太阳位置并调整光伏板角度以最大化光能转化效率的系统。

该系统通过不断跟踪太阳位置，使光伏板始终保持在最佳光照角度，提高发电效率。

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制系统的数字计算机，通过编程实现逻辑控制、计时、计数和数据处理等功能。

在光伏电站追光系统中，PLC可以实现太阳位置信号的采集和处理，并控制光伏板的角度调整。

在设计光伏电站追光系统时，首先需要安装用于采集太阳位置信号的传感器，如太阳光传感器或光电二极管。

这些传感器可以测量太阳的角度和方向，并将信号传输给PLC。

PLC通过编程算法处理这些信号，计算出光伏板应该调整的角度，并通过执行器控制光伏板的运动。

PLC的程序可以根据实际的太阳位置动态调整光伏板的角度，使其始终保持在最佳的光照角度。

在清晨和傍晚，太阳的角度较低，光伏板需要倾斜较大角度以获得足够的光照。

而在正午太阳高悬时，光伏板需要调整到接近水平以获得最大的光照。

PLC可以根据这些实时数据自动调整光伏板的角度，最大限度地提高光能转化效率。

光伏电站追光系统基于PLC的设计具有以下优点：1.自动化控制：PLC可以实现自动化控制，根据太阳位置信号实时调整光伏板的角度，无需人工干预。

2.高效性能：通过追踪太阳位置并调整光伏板角度，光伏电站可以最大限度地利用太阳光能，提高发电效率。

3.稳定可靠：PLC系统具有稳定可靠的性能，可以保证光伏电站追光系统的正常运行，减少故障率。

4.灵活性：PLC的程序可以灵活调整，根据具体需求进行优化和修改，满足不同光伏电站的实际运行情况。

总之，基于PLC的光伏电站追光系统可以实现太阳位置信号的准确采集和自动调整光伏板角度的功能，提高光能转化效率，同时具有稳定可靠和灵活性等优点，是一种值得推广和应用的技术方案。

一种基于PLC控制追光的光伏发电站设计

职业技术学院学报二○一九年第十二卷第三期︵总第六十五期︶近年来，我国社会资源的消耗严重依赖于石油、煤炭资源，致使大气污染和生态破坏现象日趋严重，各地区发生雾霾天气的比例越来越大。

目前，世界各国都在积极使用可再生能源和新能源，太阳能越来越受到重视。

［1］光伏发电具有很高的推广和实用价值。

我国历来是一个光伏制造大国，随着产业升级和资源调整，逐步向光伏使用大国转变。

我国地处热带与亚热带地区，全年光照充沛，且资源分布均匀。

通常的光伏发电装置包括离网型和并网型两种类型，本设计为离网型光伏发电装置。

［2］一、发电装置的结构图及工作原理离网型光伏发电装置是指不与公共电网连接的独立的太阳能发电装置，［3］主要由光伏板、控制器、逆变器、交流负载、直流负载、减速电机、触摸屏、蓄电池组、光纤传感器等原件构成，发电系统结构图如图1所示。

图1离网型光伏发电装置结构图当太阳光照射到光伏板上时，通过光生伏打效应将光能转换成电能，一部分转换成直流电输出或者充电蓄电池，一部分通过逆变器转换成220V交流电供交流负载使用。

在充电过程中，利用防反二极管起到导向导通作用。

二、光伏发电站的设计（一）硬件的选型设备采用100W单晶太阳能板外形尺寸:920×670×25单晶太阳能板，12v24ah蓄电池，12v500w电源逆变器，12v30A充电控制器以及直流双显电流电压表，PLC采用西门子S7-200，MCGS触摸屏［4］。

（二）设计装配图本设计装配图如图2、图3所示。

本设计总高度约1.5m，占地0.4m2。

随着光源的移动，光纤传感器采集数据通过PLC控制两台减速电机来控制光伏板的东西南北转向，控制单元全部置于中间的控制柜，蓄能电池放于设备最下层。

（三）系统I/O分配系统I/O分配图如图4所示，触摸屏采用RS485串行通信方式通信，CPU工作电源采用220V电源供电，输入输出继电器采用24V电源。

PLC的输出Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3分别控制东西减速电机和南北减速电机。

基于PLC的太阳能追光系统的设计

年度教学改革项目
感光部分把光敏电阻分布在不同象限，过挡光板将象限隔通离，光敏电阻所传回数据的大小来判定感光状态，过调整挡限通
光板的光误差降低到５％以内。当太阳光移动时，板会把光敏电挡阻中的一住。样，这通过对光敏电阻电平的采样，电压值进行比对
．
ｅｅｒｎｇｙ—ｒｅｉｅｅｃｖｄｅｆｅｎｙ．ｆｉｃｉｃＭｅａｗｈｉ，ｐｌｎｌｉｅｍｅｎｒｌｉｅｕｒｉｏｒｃｔｏｌｂｕｎＫｉｇＶｉｗ６５２Ｔｈｒｎｎｓｔａｉｅｍｔｅａ－ｔｓｐｅｖｓｙｏｎｒｙｓｉｇｍｎｅｅｕｎｉｇｉｔｕｏｎ
根据追光系统得技术特点和输入输出电的基本要求，在此
系统中光敏传感器输出量、力传感器输出量、动控制变量类风手
型都是数字开关量，Ｌ输出的信号控制电机、拟光源也都是ＰＣ模
的变化，ＬＰＣ采集其输出的数字信号，直流减速电机运动，控制使
天津市教委科研课题《于高职新能源应用专业风光互补实训系统的研究与－￣（０１８３；津轻工职业技术学院２ｌ基ｉｆ－２１０２）天Ｏ１
ｔｍｅｏｎｒｍｅｈｔｉｎｉｔｅｉｃｔｏｌｔｏｄｏｄｅｔｙｈｐｏｉｏｏｔｅｕｎｆｓｔｎｆｈｓｃｏｒｔｔａｃｓｈｓｗｈｅｉｉｒｅｃｌＩｒｋｔｅｕｎｙｔｎｔｏｉｇ，ＯｍｖｎＳａｓｏａｉｔｅｔｇｎｈｍｏｓｔ