用PLC控制器控制太陽能电池板与太阳光同步.docVIP

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。 每天晚上到天亮前，步进电机处于休眠的工作状态，这时太阳能电池板朝着东方迎接朝阳的初升，当天亮时假设太阳光是6时正，太阳光直射到太阳能电池板上，PLC控制器输出启动步进工作的指令，步进电机开始工作，按照PLC控制器设定的工作频率正转步进。 假设夕阳18时正落下时，PLC控制器输出工作指令，控制步进电机的反转步进，反转步进速度比正转步进速度高于几倍，使太阳能电池板快速步进到朝着东方方向，迎接第二天的初升朝阳，这时太阳能电池板接近磁靠近开关，磁靠近开关接通， PLC控制器发送一个工作指令给予步进电机，步进电机处于休眠状态。当第二天到来之时，实时时间为6时正，PLC控制器发送出启动指令，整个工作系统重复上述工作方式。 3 太阳能电池板的安装及其原理 由于地球是按照一定的轨道绕着太阳运转且地球本身有一定的自转，地球自转一次的时间为24小时，安装在建筑物上的太阳能电池一天只有一次受到太阳光的直射，为确保太阳能电池板与太阳光两者之间完全成为直接照射的方式，将太阳能电池板固定于活动的支架上，支架轴向与地球自转轴向平行，这时转动太阳能电池板就能时刻保持与太阳光成直射关系。为完成太阳能电池板与太阳光两者之间的同步，采用了步进电机作驱动动力，利用PLC控制步进电机的步进工作。 3.1 自动跟踪工作原理 利用PLC可编程序控制器促进太阳能电池板与太阳光的自动跟踪。 3.1.1 步进电机与太阳能电池板之间传动原理 采用齿轮式变速传动，步进电机与太阳能电池板的齿数比为60比1，太阳能电池板主轴齿轮的齿数为50个，每齿角度相距9度，太阳能电池板转动180度角的时间约为12小时，也就是说12小时内太阳能电池板共转动了25个齿，则步进电机在12小时内转动的齿数共有1500个，每秒运转的齿数为0.35个，即约每3秒步进一次。 3.1.2 PLC控制步进电机工作原理 步进电机是将给定的电脉冲信号转变为角位移的控制元件。PLC控制器输出一个脉冲给予步进电机，步进电机转子就转过一相应的角度，这个角度就称作该步进电机的步距角。这个角位移的步距角在这里采用0.9度。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的影响，当步进电机接收到一个脉冲信号，步进电机按一定的方向转动一个角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。连续给定脉冲信号，步进电机就可以连续运转。 步进电机的速度控制是通过改变输入脉冲的频率高低来实现的。当脉冲的频率减少时，步进电机的转速下降；当脉冲的频率增加时，步进电机的转速就加快。由于我们是采用步进方式控制太阳能电池板与太阳照