光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

編號編號 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)論論文文 題 目光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 部電氣工程系 專 業(yè)機電一體化 班 級 指導(dǎo)教師 講師 顧問教師 二 一二年十月 摘摘 要要 進入二十一世紀(jì) 人類面臨著實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)大戰(zhàn)的重大挑戰(zhàn) 而 能源問題日益嚴(yán)重 一方面是常規(guī)能源的缺乏 另一方面石油等能源的開發(fā)帶 來一系列的問題 如環(huán)境污染 溫室效應(yīng)等 人類需要解決能源問題 實現(xiàn)可 持續(xù)發(fā)展 只能依靠科技進進步 大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源和新能源 太陽 能是一種有前途的新型能源 具有永久性 清潔型和靈活性三大優(yōu)點 太陽能 電池壽命長 只要有太陽在 太陽能電池就可以一次投資而長期使用 與火力 發(fā)電 核能發(fā)電相比 太陽能電池不會引起環(huán)境污染問題 光伏發(fā)電系統(tǒng)可以 大中小并舉 大到百萬千瓦的中型電站 小到只供一戶用的太陽能電池組 而 且還緩解了目前能源危機與環(huán)境危機 只是其它電源無法比擬 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 太陽能供電系統(tǒng) PLC 蓄電池 逆變 目目 錄錄 編號編號 I 摘摘 要要 I 目目 錄錄 1 第一章第一章 緒緒 論論 1 1 1 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡介 1 1 2 問題的提出 1 1 3 本課題設(shè)計的主要目的和意義 2 1 4 本課題設(shè)計的主要內(nèi)容 2 第二章第二章 可編程控制器 可編程控制器 PLC 基礎(chǔ)知識 基礎(chǔ)知識 4 2 1 可編程控制器 PLC 4 2 2 PLC 的定義 4 2 3 PLC 的特點 5 2 4 PLC 的簡介及模塊 5 第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 3 1 光伏供電裝置 8 3 2 光伏供電系統(tǒng) 9 3 3 基于 PLC 的硬件電路設(shè)計 14 3 4 基于 PLC 的硬件電路設(shè)計 17 第四章第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 4 1 主程序設(shè)計 18 4 2 子程序設(shè)計 19 4 3 監(jiān)控界面的設(shè)計 20 第五章第五章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 24 5 1 調(diào)試主要內(nèi)容 24 5 2 調(diào)試結(jié)果 24 第六章第六章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 25 6 1 總結(jié) 25 6 2 展望 25 致致 謝謝 26 參考文獻參考文獻 27 附錄 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)程序附錄 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)程序 28 第一章第一章 緒緒 論論 1 1光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡介光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡介 光伏發(fā)電是當(dāng)前利用新能源的主要方式之一 光伏并網(wǎng)發(fā)電是光伏發(fā)電 的發(fā)展趨勢 光伏并網(wǎng)發(fā)電的主要問題是提高系統(tǒng)中太陽能電池陣列的工作 效率和整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性 實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出的交流正弦電流與電 網(wǎng)電壓同頻同相 最大功率點跟蹤是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要技術(shù) 它 能充分提高光伏陣列的整體效率 在確定的外部條件下 隨著負載的變化 太陽能電池的輸出功率也會變化 但始終存在一個最大功率點 當(dāng)工作環(huán)境 變化時 特別是日光照度和結(jié)溫變化時 太陽能電池的輸出特性也隨之變化 且太陽能電池輸出特性的變化非常復(fù)雜 目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率 較低且價格昂貴 因此 使用最大功率點跟蹤技術(shù)提高太陽能電池的利用效 率 充分利用太陽能電池的轉(zhuǎn)換能量 應(yīng)是光伏系統(tǒng)研究的一個重要方向 隨著人類社會的發(fā)展 能源的消耗量正在不斷增加 世界上的化石能源總有 一天將達到極限 同時 由于大量燃燒礦物能源 全球的生態(tài)環(huán)境日益惡化 對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成了很大的威脅 在這樣的背景下 太陽能作為一種 巨量的可再生能源 引起了人們的重視 各國政府正在逐步推動太陽能光伏 發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 而在我國 光伏系統(tǒng)的應(yīng)用還剛剛起步 市場狀況尚不明 朗 針對這方面的空白 本文著重于今后發(fā)展前景廣闊的光伏并網(wǎng)系統(tǒng) 通 過對國內(nèi)外市場和技術(shù)的調(diào)研 分析了目前光伏市場發(fā)展的瓶頸并預(yù)測了未 來光伏發(fā)電的發(fā)展前景 相信作為當(dāng)今發(fā)展最迅速的高新技術(shù)之一 太陽能 光伏發(fā)電技術(shù) 特別是光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)將為今后的電力工業(yè)以及能源結(jié)構(gòu) 帶來新的變化 1 2 問題的提出問題的提出 光伏發(fā)電市場開發(fā)的主要問題是太陽能電池太貴 也就是說太陽能電池 的生產(chǎn)陳本偏高 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中 太陽能電池的價格要占到整個系統(tǒng)價 格的 60 70 如果選用價格較貴的全密封免維護蓄電池的話 太陽能電池 的價格仍要占到整個系統(tǒng)價格的 50 可見太陽能電池售價的高低是影響光 伏發(fā)電系統(tǒng)價格的關(guān)鍵 光伏發(fā)電的平衡系統(tǒng) 包括 蓄電池 逆變器 控制器等 撇開蓄電 池不談 中國在專用控制器 逆變器及專用直流燈具等方面的配套能力一直 很差 主要表現(xiàn)如下幾個方面 1 尚未形成規(guī)模生產(chǎn) 2 缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 沒有權(quán)威的質(zhì)量檢測中心 3 成本高 質(zhì)量差 4 產(chǎn)品開發(fā)跟不上市場需求 中國在光伏發(fā)電系統(tǒng)部件水平以及光伏平衡系統(tǒng)的效率和成本方面與國 外有著較大差距 應(yīng)予以充分重視 并迎頭趕上 1 3 本課題設(shè)計的主要目的和意義本課題設(shè)計的主要目的和意義 1 3 1 設(shè)計目的設(shè)計目的 人們對安全 清潔 高效能源的需求日益增加 且能源問題日益成為制 約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸 為此 越來越多的國家開始實行 陽光計劃 開發(fā)太陽能資源 為了能夠進一步充分利用太陽能效率 光伏材料的研究開 發(fā)就迫在眉睫 1 3 2 研究意義研究意義 利用太陽能光伏發(fā)電是能源利用不可逆的潮流 當(dāng)前世界光伏技術(shù)及應(yīng) 用材料的飛速發(fā)展光電材料成本不斷下降 光電轉(zhuǎn)換效率升高 太陽能光伏 發(fā)電建會越來越來顯現(xiàn)出優(yōu)越性 1 太陽能作為一種新型的綠色可再生能源與其他新能源相比是最理想 的可再生能源 2 儲量豐富且分布廣泛 3 清潔性和經(jīng)濟性 1 4 本課題設(shè)計的主要內(nèi)容本課題設(shè)計的主要內(nèi)容 本文根據(jù)KNT WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng) 針對光伏這一工藝過程較 全面地闡述了其控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程 具體內(nèi)容如下 1 明確光伏發(fā)電工藝過程和控制要求 2 光伏控制系統(tǒng)的設(shè)計 1 硬件設(shè)計 1 系統(tǒng)配置與選型 確定總體設(shè)計方案 2 選擇由光伏電源控制單元 光伏輸出顯示單元 觸摸屏 光伏 供電控制單元 DSP 控制單元 接口單元 西門子S7 200PLC 繼電器組 接線排 蓄電池組 可調(diào)電阻 斷路器 12V 開關(guān)電源 網(wǎng)孔架等組成 2 軟件設(shè)計 1 確定軟件設(shè)計流程 2 程序設(shè)計 3 采用觸摸屏技術(shù)實現(xiàn)實時監(jiān)控功能 第二章第二章 可編程控制器 可編程控制器 PLCPLC 基礎(chǔ)知識 基礎(chǔ)知識 2 1 可編程控制器 可編程控制器 PLCPLC 20 世紀(jì) 60 年代 當(dāng)時的工業(yè)控制主要是以繼電器 接觸器組成的控 制系統(tǒng) 而其系統(tǒng)存在著設(shè)備體積大 調(diào)試維護工作量大 通用 靈活性差 可靠性低 功能簡單 不具體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信 網(wǎng)絡(luò)控制 等功能 1968 年 美國通用汽車制造公司 GM 為了適應(yīng)汽車型號的不斷翻新 試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器 以解決繼電器 接觸器控制系統(tǒng)普遍存 在的問題 因而設(shè)想吧計算機的完備功能 靈活及通用等優(yōu)點和繼電器控制 系統(tǒng)的簡單易懂 操作方便 價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來 制成一種適合于工 業(yè)環(huán)境的通用控制裝置 并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化 使不熟悉計算機的人也能方便的使用 1969 年 美國數(shù)字設(shè)備公司 DEC 根據(jù)通用汽車的要求首先研制成功 第一臺可編程序控制器 稱之為 可編程序邏輯控制器 PLC Programmable Logic Controller 并在通用汽車公司的自動裝置線上試用 成功 從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面 2 2 PLCPLC 的定義的定義 可編程控制器一直在發(fā)展中 所以至今尚未對其下最后的定義 國際電 子委員會 IEC 在 1985 年的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)劃案第 3 稿中 對 PLC 作了如下定義 可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而 設(shè)計 它作為可編程序的存儲器 用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算 順序控 制 定時 計算和算術(shù)運算等操作的指令 并通過數(shù)字式 模擬式的輸入和 輸出 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備 都 應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體 易于擴充其功能的原則設(shè)計 從 上述定義可以看出 PLC 是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機 除了能完成各種各樣的控制功能外 還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能 其中 觸摸屏完成運行狀態(tài)的顯示如設(shè)定溫度 當(dāng)前溫度及加熱器工作狀態(tài) 同時還可以通過觸摸屏對系統(tǒng)進行相應(yīng)的控制 如溫度的改變和手動控制等 聲光報警用一個 LED 燈和一個蜂鳴器組成 具有聲音清脆 節(jié)能作用 按鍵 采用獨立按鍵 可以進行溫度設(shè)置等 2 3 PLCPLC 的特點的特點 1 編程簡單 容易掌握 梯形圖是使用最多的 PLC 的編程語言 其電路符號和表達式與繼電 器電路原理圖相似 梯形圖語言形象直觀 易學(xué)易懂 熟悉繼電器電路圖的 電氣技術(shù)人員很快就能學(xué)會用梯形圖語言 并用來編制用戶程序 2 功能強 性交比高 一臺小型的 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件 有很強的功 能 可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能 3 硬件配套齊全 用戶使用方便 適應(yīng)性強 PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 模塊化 配備有品種齊全的各種硬件裝 置供用戶選用 用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置 組成不同功能 不同規(guī)模 的系統(tǒng) 4 可靠性高 抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器 時間繼電器 由于觸 點接觸不良 容易出現(xiàn)故障 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施 具 有很強的抗干擾能力 可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場 PLC 已被 廣大用戶公認為罪可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一 5 系統(tǒng)的設(shè)計 安裝 調(diào)試及維護工作量少 目前 PLC 已實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 用 PLC 組成的控制系 統(tǒng) 在設(shè)計 安裝 調(diào)試和維護方面 表現(xiàn)了明顯的優(yōu)越性 由于 PLC 采用 了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中中大量的中間繼電器 時間繼電器等器件 控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少 6 體積小 重量輕 功耗低復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用 PLC 后 可以減少大 量的中間繼電器和時間繼電器 小型 PLC 的體積僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小 其結(jié)果緊湊 堅固 重量輕 功耗低 2 4 PLCPLC 的簡介及模塊的簡介及模塊 PLC 的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng) 輸入 輸出擴展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成 PLC 的硬件系統(tǒng)組成 2 4 1 S7 200S7 200 CPUCPU 模塊模塊 S7 200CPU 包括 CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP 和 CPU226 等型號 它們有如下新特性 新 CPU 硬件支持 通過關(guān)閉在運行模式下編輯程序的可選功能專用獲取 更多的程序存儲區(qū) CPU224XP 支持集成的模擬量 I O 和兩個通訊端口 CPU226 帶有附加的輸入濾波器和脈沖捕獲功能 S7 200CPU 將一個微處理器 一個集成電源和數(shù)字量 I O 點集成在一個 緊湊的封裝中 從而形成了一個功能強大的微型 PLC 在下載了程序之后 S7 200 將保留所需的邏輯 用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備 圖 2 2 CPU 模塊的硬件組成 圖中各部分功能如下 I O LED 指示燈用于顯示輸入 輸出端子的狀態(tài) CPU EPROM RAM I O I O I O PLC EPROM 狀態(tài) LED 指示燈用于顯示 CPU 所處的工作狀態(tài) 共三個指示燈 SF System Fault 系統(tǒng)錯誤 RUN 運行 STOP 停止 可選卡插槽可以插入 EEPROM 卡 時鐘卡和電池卡 通訊口可以連接 RS 485 總線的通信電纜 頂部端子蓋下邊為輸出端子和 PLC 供電電源端子 輸出端子的運行狀態(tài) 可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示 即 I O LED 指示燈 ON 狀態(tài)對應(yīng) 指示燈亮 底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子 輸入端子的運行狀態(tài)可 以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示 即 I O LED 指示燈 ON 狀態(tài)對應(yīng)指 示燈亮 前蓋下面有運行 停止開關(guān)和接口模塊插座 第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 3 1 光伏供電裝置光伏供電裝置 3 1 1 光復(fù)供電裝置的組成光復(fù)供電裝置的組成 光伏供電裝置主要由光伏電池組件 投射燈 光線傳感器 光線傳感器 控制盒 水平方向和俯仰方向運動機構(gòu) 擺桿 擺桿減速箱 擺桿支架 單 相交流電動機 電容器 水平運動和俯仰運動直流電動機 接近開關(guān) 微動 開關(guān) 底座支架等設(shè)備與器件組成 如圖1 2 所示 圖 1 2 光伏供電裝置 4 塊光伏電池組件并聯(lián)組成光伏電池方陣 光線傳感器安裝在光伏電 池方陣中央 2 盞300W 的投射燈安裝在擺桿支架上 擺桿底端與減速箱輸 出端連接 減速箱輸入端連接單相交流電動機 電動機旋轉(zhuǎn)時 通過減速箱 驅(qū)動擺桿作圓周擺動 擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開關(guān)和微動 開關(guān) 用于擺桿位置的限位和保護 水平和俯仰方向運動機構(gòu)由水平運動減 速箱 俯仰運動減速箱 水平運動和俯仰運動直流電動機 接近開關(guān)和微動 開關(guān)組成 水平運動和俯仰運動直流電動機旋轉(zhuǎn)時 水平運動減速箱驅(qū)動光 伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動 俯仰運動減速箱驅(qū)動光伏電 池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動 接近開關(guān)和微動開關(guān)用于光伏電 池方陣位置的限位和保護 3 1 2 光復(fù)供電裝置的設(shè)備和器件清單光復(fù)供電裝置的設(shè)備和器件清單 表 1 1 光伏供電裝置的設(shè)備和器件清單 序號設(shè)備 器件 名稱數(shù)量序號設(shè)備 器件 名稱數(shù)量 1光伏電池組件412光伏電池組件北 南方 向限位微動開關(guān) 2 2投射燈213擺桿減速箱1 3光線傳感器114擺桿減速箱底座1 4光纖傳感器控制盒115擺桿1 5水平和俯仰方向運動機構(gòu)116擺桿支架1 6水平和俯仰方向運動機構(gòu) 支架 117單相交流電動機1 7水平運動減速箱118電容器1 8俯仰運動減速箱119午日位置接近開關(guān)1 9水平運動減速箱120擺桿東西運動限位微動 開關(guān) 2 10俯仰運動減速箱121底座支架1 11光伏電池組件水平運動限 位接近開光 122 連桿 1 3 2 光伏供電光伏供電系統(tǒng)系統(tǒng) 光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元 光伏輸出顯示單元 觸摸屏 光伏供電控制單元 DSP 控制單元 接口單元 西門子S7 200PLC 繼電器 組 接線排 蓄電池組 可調(diào)電阻 斷路器 12V 開關(guān)電源 網(wǎng)孔架等組成 如圖1 3 所示 圖1 3 光伏供電系統(tǒng) 3 2 1 光伏電源控制單元光伏電源控制單元 光伏電源控制單元面板如圖1 4 所示 光伏電源控制單元主要由斷路器 24V 開關(guān)電源 AC220V 電源插座 指示燈 接線端DT1 和DT2 等組成 接線端子DT1 1 DT1 2 和DT1 3 DT1 4 分別接入AC220V 的L 和N 接 線端子DT2 1 DT2 2 和DT2 3 DT2 4 分別輸出 24V 和0V 光伏電源控制 單元的電氣原理圖如圖1 5 所示 圖1 4 所示 光伏電源控制單元面板 圖1 5 所示 光伏電源控制單元的電氣原理圖 3 2 2 光伏輸出顯示單元光伏輸出顯示單元 光伏輸出顯示單元面板如圖1 6 所示 光伏輸出顯示單元主要由直流電 流表 直流電壓表 接線端DT3 和DT4 等組成 接線端子DT3 3 DT3 4 和DT4 3 DT4 4 分別接入AC220V 的L 和N 接 線端子DT3 5 DT3 6 和DT4 5 DT4 6 分別是RS485 通信端口 接線端子 DT3 1 DT3 2 和DT4 1 DT4 2 分別用于測量和顯示光伏電池方陣輸出的直 流電流和直流電壓 圖 1 6 所示 光伏輸出顯示單元面板 3 2 3 光伏供電控制單元光伏供電控制單元 1 光伏供電控制單元組成 光伏供電控制單元主要由選擇開關(guān) 急停按鈕 帶燈按鈕 接線端 DT5 DT6和DT7 等組成 光伏供電控制單元面板如圖1 7 所示 選擇開關(guān)自動擋 啟動按鈕 向東按鈕 向西按鈕 向北按鈕 向南按 鈕 燈1 按鈕 燈2 按鈕 東西按鈕 西東按鈕 停止按鈕均使用常開觸點 分別接在接線端子的 DT5 2 DT5 3 DT5 5 DT5 6 DT5 7 DT5 8 DT6 1 DT6 2 DT6 3 DT6 4 DT6 5 等端口 急停按鈕使用常閉觸點 接在接線端子的DT5 4端口 接 線端子DT5 1 和DT6 6 分別接入 24V 和0V 接線端DT7 有10 個端口 分別 接入相應(yīng)按鈕的指示燈 圖1 7 所示 光伏供電控制單元面板 2 光伏供電控制單元電氣原理圖 光伏供電控制單元的電氣原理圖如圖 1 8 所示 圖 1 8 光伏供電控制單元電氣原理圖 3 光伏供電控制單元器件清單 光伏供電控制單元器件清單請見表 1 4 序號器件名稱功能數(shù)量備注 1選擇開光程序的手動或自動選擇1自動擋為常開觸點 2急停開光用于急停處理1常閉觸點 3啟動按鈕啟動程序1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 4向東按鈕光伏電池方陣向東偏轉(zhuǎn)1 帶燈 黃色 按鈕 常 開觸點 5向西按鈕光伏電池方陣向西偏轉(zhuǎn)1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 6向北按鈕光伏電池方陣向北偏轉(zhuǎn)1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 7向南按鈕光伏電池方陣向南偏轉(zhuǎn)1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 8燈 1 按鈕投射燈 1 亮1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 9燈 2 按鈕投射燈 2 亮 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 10東西按鈕投射燈由東向西移動1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 11西東按鈕投射燈由西向東移動1 帶燈 綠色 按鈕 常 開觸點 12停止按鈕程序停止1 帶燈 紅色 按鈕 常 開觸點 3 3 基于基于 PLCPLC 的硬件電路設(shè)計的硬件電路設(shè)計 3 3 1 光伏供電主電路電氣原理光伏供電主電路電氣原理 光伏供電由光伏供電裝置和光伏供電系統(tǒng)完成 光伏供電主電路電氣原 理如圖1 9 所示 繼電器KA1 和繼電器KA2 將單相AC220V 通過接插座CON2 提供給擺桿偏 轉(zhuǎn)電動機 電動機旋轉(zhuǎn)時 安裝在擺桿上的投射燈由東向西方向或由西向東 方向移動 擺桿偏轉(zhuǎn)電動機是單相交流電動機 正 反轉(zhuǎn)由繼電器KA1 和繼 電器KA2 分別完成 圖1 9 所示 光伏供電主電路電氣原理 繼電器KA7 和繼電器KA8 將單相AC220V 通過接插座CON3 分別提供給投 射燈1 和投射燈2 光伏電池方陣分別向東偏轉(zhuǎn)或向西偏轉(zhuǎn)是由水平運動直流電動機控制 正 反轉(zhuǎn)由繼電器KA3 和繼電器KA4 通過接插座CON4 向直流電動機提供不 同極性的直流24V 電源 實現(xiàn)直流電動機的正 反轉(zhuǎn) 光伏電池方陣分別向 北偏轉(zhuǎn)或向南偏轉(zhuǎn)是由另俯仰運動直流電動機控制 正 反轉(zhuǎn)由繼電器KA5 和繼電器KA6 完成 直流12V 開關(guān)電源是提供給光線傳感器控制盒中的繼電器線圈使用 繼 電器10KA1 至繼電器KA8 的線圈使用 24V 電源 3 3 2 西門子西門子 S7 200S7 200 CPU226CPU226 1 S7 200 CPU226 輸入輸出接口 光伏供電系統(tǒng)使用西門子S7 200 CPU226 作為光伏供電裝置工作的控制 器 該PLC 有24 個輸入 16 個繼電器輸出 輸入輸出的接口如圖1 10 所 示 圖 1 10 S7 200 CPU226 輸入輸出接口 2 S7 200 CPU226 輸入輸出配置 S7 200 CPU226 輸入輸出配置請見表 1 7 序 號 輸入輸 出 配置序號輸入輸出配置 1I0 0向東按鈕23I2 6 光纖傳感器 光伏組件 向東信號 2I0 1向南按鈕24I2 7 光纖傳感器 光伏組件 向北信號 3I0 2向西按鈕25Q0 0啟動按鈕指示燈 4I0 3向北按鈕26Q0 1停止按鈕指示燈 5I0 4燈 1 按鈕27Q0 2向北按鈕指示燈 6I0 5燈 2 按鈕28Q0 3向東按鈕指示燈 7I0 6東西按鈕29Q0 4向南按鈕指示燈 8I0 7西東按鈕30Q0 5向西按鈕指示燈 9I1 0停止按鈕31Q0 6 燈 2 按鈕指示燈 KA8 線 圈 10I1 1啟動按鈕32Q0 7 燈 2 按鈕指示燈 KA7 線 圈 11I1 2急停按鈕33Q1 0西東按鈕指示燈 12I1 3旋轉(zhuǎn)開關(guān)自動檔34Q1 1東西按鈕指示燈 13I1 4 擺桿接近開關(guān)垂 直限位 35Q1 2繼電器 KA2 線圈 14I1 5 光伏組件向東 向西限位開關(guān) 36Q1 3繼電器 KA2 線圈 15I1 6 光伏組件向北限 位開關(guān) 37Q1 4繼電器 KA3 線圈 16I1 7 光伏組件向南限 位開關(guān) 38Q1 5繼電器 KA4 線圈 17I2 0未定義39Q1 6繼電器 KA5 線圈 18I2 1未定義40Q1 7繼電器 KA6 線圈 19I2 2 光纖傳感器 光 伏組件 向南信 號 411M 0V 20I2 3 擺桿東西向限位 開關(guān) 422M 0V 21I2 4 擺桿西東向限位 開關(guān) 431L DC24V 22I2 5 光線傳感器 光 伏組件 向西信 號 442L DC24V 3 4 基于基于 PLCPLC 的硬件電路設(shè)計的硬件電路設(shè)計 第四章第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 4 1 主程序主程序設(shè)計設(shè)計 系統(tǒng)完整程序見附錄 光伏供電控制單元的選擇開關(guān)有兩個狀態(tài) 選擇 開關(guān)撥向左邊時 PLC 處在手動控制狀態(tài) 可以進行光伏電池組件跟蹤 燈 狀態(tài) 擺桿運動操作 選擇開關(guān)撥向右邊時 PLC 處在自動控制狀態(tài) 按下 啟動按鈕 PLC 執(zhí)行自動控制程序 4 2 子程序設(shè)計子程序設(shè)計 1 初始化子程序 PLC 處在自動控制狀態(tài) 按下啟動按鈕 擺桿向東移動 到達擺桿極限 位置時 擺桿停止移動 該過程中 投射燈不亮 1 秒鐘后 投射燈 1 和投 射燈 2 亮 光伏電池組件向東偏移 到達光伏電池組件極限位置時 擺桿由 東向西方向移動 光伏電池組件進行對光跟蹤 當(dāng)擺桿到達擺桿極限位置時 擺桿停止移動 光伏電池組件向西偏移 到達光伏電池組件極限位置時 投 射燈熄滅 燈 1 燈 2 T41 2S T43 燈 2 1 3 亮 SM0 0 M5 0 M5 1 M5 2 M5 3 M5 4 M4 5 M5 6 M5 7 M6 0 M6 1 M6 2 M6 3 M6 4 M5 0 I1 1 I1 6 T37 M10 0 T38 I1 4 I1 5 M10 0 T41 T42 T43 I2 2 T44 T45 M10 0 T39 T40 西東 T37 1S 燈 1 燈 2 T38 2S 燈 1 燈 2T39 32767 東西 燈 1 燈 2 T40 2S 西東 T42 1S T44 燈 2 2 3 滅 燈 1 滅 4 3 監(jiān)控界面的設(shè)計監(jiān)控界面的設(shè)計 監(jiān)控界面主要有光伏供電系統(tǒng) 光伏供電控制 風(fēng)力供電系統(tǒng) 逆變與 負載 曲線 系統(tǒng)報表 部分組態(tài)界面如圖1 44 所示 圖1 44 監(jiān)控界面 a 光伏供電系統(tǒng)逆變部變量進行連接 建立數(shù)據(jù)通道 從數(shù)據(jù)中心選擇 變量 完成設(shè)備連接 傳輸控制系統(tǒng)變量連接如圖4 7所示 第五章第五章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 5 1 調(diào)試主要內(nèi)容調(diào)試主要內(nèi)容 1 首先把系統(tǒng)操作方式拔向手動方式 逐一按下啟動按鈕 向東按鈕 向西按鈕 向北按鈕 向南按鈕 燈1 按鈕 燈2 按鈕 東西按鈕 西東按 鈕 停止按鈕起動按鈕 根據(jù)現(xiàn)場觀察 PLC輸出指示燈的狀態(tài)說明及觸摸 屏監(jiān)控畫面進行手動程序的調(diào)試 2 把系統(tǒng)操作方式拔向自動方式 在自動方式下進行程序功能調(diào)試 5 2 調(diào)試結(jié)果調(diào)試結(jié)果 通過手動方式的調(diào)節(jié) 實現(xiàn)了對相應(yīng)輸出電壓和輸出電流顯示 在自動 方式下 能實現(xiàn)設(shè)定報表顯示 曲線顯示和報警等功能 但在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)了 兩個問題 1 系統(tǒng)掉電后預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)未保存 致使每次開機數(shù)據(jù)得重新輸入 增加 了操作人員的工作量 解決這一問題只要做好一個界面就應(yīng)該保存一下 這 樣即可 2 按鍵的處理有問題 當(dāng)操作人員按鈕調(diào)在自動時向東 向西 向南 向北的時候 光纖傳感器不是依次按著順序來的 通過硬件修改解決上述問題 解決辦法如下 1 每次在做程序或者力控的時候每做好一個程序或界面時都因該保存 一下 2 把自動調(diào)到手動狀態(tài)下 點亮一個白熾燈調(diào)節(jié)擺桿 東 或者光伏 組件 西 在根據(jù) IO 分配表和 PLC 上輸出點就能判斷出東西 記住相應(yīng)的 點 然后擺桿 向東轉(zhuǎn) 光伏組件向 向南轉(zhuǎn) 這樣 PLC 上的輸出就應(yīng)該有 東和北是亮的 經(jīng)硬相應(yīng)的修改后 軟件和硬件相結(jié)合系統(tǒng)各項功能運行正常 第六章第六章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 6 1 總結(jié)總結(jié) PLC 采用無機械觸點的邏輯運算微電子技術(shù) 將復(fù)雜的控制由 PLC 內(nèi)部 運算器完成 故具有壽命長 可靠性高 控制靈活等優(yōu)點 因此被廣泛應(yīng)用 在工業(yè)環(huán)境下 論文在深入研究了 PLC 技術(shù)的基礎(chǔ)上 完成了以下幾方面的 工作 1 根據(jù)控制要求進行了總體方案的設(shè)計 分析了太陽光的強弱對電池板充放電的要求 利用 PLC 和觸摸屏技術(shù) 實現(xiàn)了對本系統(tǒng)進行了總體方案的規(guī)劃與設(shè)計 2 光伏控制系統(tǒng)的硬件 軟件的設(shè)計 利用 CPU226 DSP 芯片 繼電器組 電池組件 投射燈 光纖傳感器 觸摸屏等進行了控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 并通過軟件設(shè)計實現(xiàn)了烘干的控制功 能 3 觸摸屏監(jiān)控畫面的設(shè)計 利用 MCGS 組態(tài)軟件進行了光伏控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面的設(shè)計 實現(xiàn)了對各 種運行狀態(tài)的實時監(jiān)控 6 2 展望展望 在可再生能源中 太陽能取之不盡 清潔安全 是理想的可再生能源 我國的太陽資源比較豐富 且分布范圍較廣 太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿?大 此外 目前太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已日趨成熟 是最具可持續(xù)發(fā)展的可再 生能源技術(shù)之一 具有以下特點 無枯竭危險 絕對干凈 無公害 不受資源分布地域的限 1 2 3 制 可在用電處就近