基于PLC控制的太阳能发电板光源跟踪系统设计 - 图文

第5章 系统软件设计及调试

5.1 系统控制策略

模糊控制是一模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑理论为基础的一种控制方法，它是从行为上模仿人的模糊理论和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验变成模糊规则，然后将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。

本系统根据春夏秋冬四季太阳入射光强度的不同，调节可调电阻，根据不同的电压变化在一定的范围内，将模糊的模拟量转化为数字量给PLC执行器，PLC根据一定的规则，控制系统运行。

表5.1 传感器控制规则 传感器信号 机构动作 晴天 0 1号 x 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 2号 X 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 3号 x 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 4号 X 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 无动作 上左运动 上右运动 下右运动 下左运动 向上运动 向左运动 向下运动 向右运动 上右运动 上左运动 下左运动 下右运动 无动作 5.2梯形图程序设计

主程序要能是实现装置在水平方向上电机转动，当触碰到西限位开关，三相电

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机能够停止转动，然后转向原来最东边的初始位置，转动到最东边时触碰到东限位角时，整个装置进入等待状态，等待第二天太阳再次升起的时候再次转动；太阳能电池板俯仰角在随太阳高度角变化而变化的时候，装置需要限制太阳电池板的运动，俯仰角最大不能超过90?，最小不能小于0?，在肌纤维直分别装有限位开关，当初碰到俯仰角限位开关再次方向上装置停止运动。

5.3 系统调试的基本任务

5.3.1调试前的准备工作

1、应具备完整的设计图纸、说明书（包括有关计算）以及主要设备的技术文件。

2、应编制详尽的系统调试大纲，明确规定各单元、各环节以及整个系统的调试步骤、操作方法、技术指标。

3.、应挑选对本系统有一定了解的人员和电工参加调试工作，必要时可邀请有关设计人员、技术人员参加调试。

4、除一般常用的仪器、仪表、工具、器材、备品、配件等应齐备完好外，还应准备好被调试系统所需的专用仪器和仪表，如双踪示波器等。

5、为确保调试安全顺利进行，应具有可切断全部电源的紧急总开关，并认真考虑调试时的各种安全措施。 5.3.2 调试前的检查

1、设备安装检查。 2、线路检查。 3、绝缘检查。 5.3.3调试的一般顺序

1、先查线，后操作；通电前先检查线路。

2、先保护，后操作；先做保护部分整定，后调试操作部分。 3、先单元，后整体；先调单元部分，后调整体部分。 4、先静态，后动态；先调静态工作点，后调动态响应。 5、先模拟，后真实；先带电阻性模拟负载试验，后带真实负载。 6、先开环，后闭环；系统调试时先做开环调试，后做闭环调试。

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7、先内环，后外环：双闭环系统调试时先做内环调试，后做外环调试。 8、先低压，后高压；整个系统投入时，先送低压电调试，然后再投入高压。 9、先轻载，后重载；试运行时可以先带轻负载，后带重负载、过负载。 10、先手动，后自动；试运行时先做手动操作试验，满意后再投入自动系统试验。

11、先正常，后事故；试运行时先按正常情况下操作，然后按各种事故状态试验，以考核整个系统工作可靠性。

5.4 机械传动机构调试

本项目采用的机械传动机构有涡轮蜗杆减速机构，在前期机械零部件加工完成后，要对整个机械系统进行安装和调试。具体的安装调试过程如下：

1、 准备工具和螺栓等零件。

2、 安装三相同步电机，固定在指定位置，通过联轴器和减速器连接，固

定在指定位置。

3、 安装圆盘（固定）用螺栓固定到3个方形快上。 4、 安装平面轴承。

5、 安装圆盘（可动），对心保证有效接触，用销将圆盘和减速器的输出轴

固定。

6、 轴的安装：套筒套轴承装在轴上，然后装同步带轮和同步带，在安装同步带的时候，注意不要将同步带的齿安装发生错误，上下带齿一定要一致。再套上轴承，套上套筒，用螺钉固定在支架上。

7、 将减速器用联轴器和伺服电机固定在L形板上，装上带轮，套上带固定（松点）在n形板上，用n形板上的螺纹结构将带拉紧，载将L形板完全固定在n形板上。

8、 安装太阳能板外框，用螺母和u形螺栓将外框拉在轴上。 9、 将太阳能板安装在外框中，用螺栓固定,然后完成。

5.5 传感器调试

系统的整体调试主要是传感器比较电路可调电阻的调节，可调电阻的调试方法：如果光线不强的情况下，中间继电器就已经吸合了，说明可调电阻预设值过小，当光源稍微靠近三极管就导通继电器的常开触头就吸合了，在这种情况下，

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要将可调电阻调大；如果不管怎么移动光源，三极管无法导通，中间继电器没有反应，这说明可调电阻的预设值调大了，这时要将可调电阻的阻值调小。

5.6系统联合调试

5.6.1 晴天

装置通380V交流电后，先由阴晴天检测传感器，检测是否为晴天，在晴朗的时候，控制方式分两种：自动模式和手动模式。

1、自动工作模式

太阳能电池组件辐照追踪系统开始自动工作，如果系统装置不在原点，则太阳能电池组件辐照追踪系统自动回原点，当触碰到最东限位角和俯仰角最低角是停止转动，即已经回到原点位置。然后按放在太阳能电池板四周的传感器开始检测太阳的位置，当其中一个传感器检测到阳光时，则系统的运动方向朝向这个传感器的方向；当两个不在同一方向上的传感器同时接受到信号是，则此时系统的运行为复合运动，即垂直方向和水平方向同时转动；当同一方向上的两个传感器同时接受到信号，则这个方向处于正对位置，就不需要转动，直至四个传感器同时接受到信号时，整个装置处于正对位置，此刻太阳能电池组件辐照追踪系统停止工作，只有在同一方向上的传感器检测信号有偏差时，这个方向上在作进行调整。当处于正午时，太阳高度角处于最大，太阳能电池组件辐照追踪系统在俯仰角垂直方向上处于极限位置，触碰到俯仰角最大极限角限位开关，此时太阳能电池组件辐照追踪系统在俯仰角垂直方向上不会再转动，太阳高度角减小时，太阳能电池板继续跟踪太阳；当太阳落山时，太阳能电池组件辐照追踪系统水平方向上处于极限位置，整个装置进行回原点运动，触碰到原点水平方向的极限角和俯仰角最小极限角时停止工作，等待第二天太阳再次升起，太阳能电池组件辐照追踪系统继续工作，如此循环工作。 5.6.2 阴天

主程序要能是实现装置在水平方向上电机转动，当触碰到西限位开关，三相电机能够停止转动，然后转向原来最东边的初始位置，转动到最东边时触碰到东限位角时，整个装置进入等待状态，等待第二天太阳再次升起的时候再次转动；太阳能电池板俯仰角在随太阳高度角变化而变化的时候，装置需要限制太阳电池板

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