基于PLC的太阳能聚光伺服跟踪系统的设计

　　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。

　　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4l% 的功率输出。在商业领域，太阳能追踪系统(sun tracking system)有单轴系统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，使太阳能板倾斜从而跟踪太阳的高度变化。

　　太阳能聚光伺服跟踪系统硬件设计

　　自动跟踪装置总体结构

　　太阳能聚光发电伺服跟踪系统采用两轴联动编程控制实现的，上位机采用pc或者plc控制运动控制器从而控制两个变速电机和相应的执行机构，这些执行机构使得系统能够跟踪太阳的轨迹。从而使系统能够在一天中，始终以最佳的倾角和方向对准太阳，进而最大限度地利用太阳能。

　　实现x-y二维聚光发电伺服跟踪系统控制硬件结构基本配置如下：上位机采用pc或者plc、运动控制器、pmsm及其驱动器。

　　pc机或plc与运动控制器之间的通讯由运动控制器内部做pid等相应的信号处理和运算后，给伺服驱动器发出一定频率的脉冲和方向指令，伺服驱动器输出三相交变的交流电流，产生马达力矩使马达运转。位置伺服控制的硬件组成结构图如图1所示。

　　图1 位置伺服控制硬件结构图

　　可编程逻辑控制器plc

　　plc是太阳能追踪系统的核心部件，系统拟采用西门子公司的s7-200系列plc，s7-200具有紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集，用户程序包括位逻辑、计数器、定时器、复杂的数学运算以及与其他智能模块通讯等指令内容，从而使s7-200能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制的目的。另外，选用s7-200主要考虑其不但能用于独立太阳能设备的跟踪系统控制，比如满足边疆偏远地区牧民夜晚用电的需求，而且特别对串并联的大型光伏太阳能阵列的跟踪系统控制，能发挥plc现场总线控制的优势，进行集中控制。

　　s7_200 cpu 226的特点有：

　　● 数字输入/输出口24/16

　　● 可扩展7个模块，248路数字i/0，35路模拟i/0

　　● 有pid控制器

　　● 2个rs-485通信/编程模块