光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、編號(hào)淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目光伏發(fā)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名*學(xué)號(hào)*系部電氣工程系專業(yè)機(jī)電一體化班級(jí)*指導(dǎo)教師*】【講師】顧問(wèn)教師二O一二年十月摘要進(jìn)入二十一世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)大戰(zhàn)的重大挑戰(zhàn)，而能源問(wèn)題II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(kāi)發(fā)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，如環(huán)境污染，溫室效應(yīng)等。人類需要解決能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)進(jìn)步，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用可再生能源和新能源。太陽(yáng)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(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng),只要有太陽(yáng)在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用：與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起

2、環(huán)境污染問(wèn)題；光伏發(fā)電系統(tǒng)可以大中小并舉，大到百萬(wàn)瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，而且還緩解了目前能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)，只是其它電源無(wú)法比擬。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能供電系統(tǒng)PLC蓄電池逆變編號(hào)摘要目錄1第一章緒論11.1 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介11.2 問(wèn)題的提出11.3 本課題設(shè)計(jì)的主要目的和意義21.4 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2第二章可編程控制器(PLC)基礎(chǔ)知識(shí)42.1可編程控制器(PLC)42.2PLC的定義42.3PLC的特點(diǎn)52.4PLC的簡(jiǎn)介及模塊53.1 光伏供電裝置83.2 光伏供電系統(tǒng)93.3 3基于PLC的硬件電路設(shè)計(jì)143.4基于PLC的硬件電路設(shè)計(jì)17第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3、184.1 主程序設(shè)計(jì)184.2 子程序設(shè)計(jì)194.3 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)20第五章系統(tǒng)調(diào)試245.1 調(diào)試主要內(nèi)容245.2 調(diào)試結(jié)果24第六章總結(jié)與展望25256.1總結(jié)6.2展望致謝26參考文獻(xiàn)27附錄：光伏發(fā)電控制系統(tǒng)程序28第一章緒論1.1 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shì)。光伏并網(wǎng)發(fā)電的主要問(wèn)題是提高系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池陣列的工作效率和整個(gè)系統(tǒng)的匚作穩(wěn)定性，實(shí)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(diǎn)跟蹤是太陽(yáng)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(fù)載的變化，太陽(yáng)能

4、電池的輸出功率也會(huì)變化，但始終存在一個(gè)最大功率點(diǎn)。當(dāng)工作環(huán)境變化時(shí)，特別是日光照度和結(jié)溫變化時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出特性也隨之變化,且太陽(yáng)能電池輸出特性的變化非常復(fù)雜。目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率較低且價(jià)格昂貴，因此，使用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)提高太陽(yáng)能電池的利用效率，充分利用太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換能量，應(yīng)是光伏系統(tǒng)研究的一個(gè)重要方向。隨著人類社會(huì)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(dá)到極限。同時(shí)，由于大量燃燒礦物能源，全球的生態(tài)環(huán)境口益惡化,對(duì)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(yáng)能作為一種巨量的可再生能源，引起了人們的重視，各國(guó)政府正在逐步推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)

5、的發(fā)展。而在我國(guó)，光伏系統(tǒng)的應(yīng)用還剛剛起步，市場(chǎng)狀況尚不明朗。針對(duì)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(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和技術(shù)的調(diào)研，分析了目前光伏市場(chǎng)發(fā)展的瓶頸并預(yù)測(cè)了未來(lái)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(yáng)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(lái)新的變化。1.2 問(wèn)題的提出光伏發(fā)電市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題是太陽(yáng)能電池太貴，也就是說(shuō)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)陳本偏高。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能電池的價(jià)格要占到整個(gè)系統(tǒng)價(jià)格的60%70國(guó),如果選用價(jià)格較貴的全密封免維護(hù)蓄電池的話，太陽(yáng)能電池的價(jià)格仍要占到整個(gè)系統(tǒng)價(jià)格的50%o可見(jiàn)太陽(yáng)能電

6、池售價(jià)的高低是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)價(jià)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(kāi)蓄電池不談，中國(guó)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)如下兒個(gè)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(méi)有權(quán)威的質(zhì)量檢測(cè)中心：3、成本高，質(zhì)量差；4、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)跟不上市場(chǎng)需求。中國(guó)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(guó)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(jì)的主要目的和意義13.1設(shè)計(jì)目的人們對(duì)安全，清潔，高效能源的需求日益增加。且能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”

7、，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，為了能夠進(jìn)一步充分利用太陽(yáng)能效率，光伏材料的研究開(kāi)發(fā)就迫在眉睫。132研究意義利用太陽(yáng)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(yáng)能光伏發(fā)電建會(huì)越來(lái)越來(lái)顯現(xiàn)出優(yōu)越性。1、太陽(yáng)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(chǔ)量豐富且分布廣泛。3、清潔性和經(jīng)濟(jì)性。1.4本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本文根據(jù)KNT-WP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，針對(duì)光伏這一工藝過(guò)程較全面地闡述了其控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。具體內(nèi)容如下：1、明確光伏發(fā)電工藝過(guò)程和控制要求2、光伏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）硬件設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)

8、配置與選型，確定總體設(shè)計(jì)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(kāi)關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成2）軟件設(shè)計(jì)（1）確定軟件設(shè)計(jì)流程（2）程序設(shè)計(jì)3、采用觸摸屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。第二章可編程控制器(PLC)基礎(chǔ)知識(shí)2.1 可編程控制器(PLC)20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)的工業(yè)控制主要是以繼電器一一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(hù)工作量大，通用、靈活性差，可靠性低，功能簡(jiǎn)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(guó)

9、通用汽車制造公司(GM)為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以解決繼電器一一接觸器控制系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題。因而設(shè)想吧計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用。1969年，美國(guó)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(tái)可編程序控制器，稱之為“可編程序邏輯控制器”(PLC一ProgrammableLogicController),并在通用汽車公司的自動(dòng)裝置線上試用成功，從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制的新局

10、面。2.2 PLC的定義可編程控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義，國(guó)際電子委員會(huì)(IEC)在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)劃案第3稿中，對(duì)PLC作了如卜定義:“用編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它作為可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)J從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其

11、他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。其中，觸摸屏完成運(yùn)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(shí)還可以通過(guò)觸摸屏對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制，如溫度的改變和手動(dòng)控制等；聲光報(bào)警用一個(gè)LED燈和一個(gè)蜂鳴器組成，具有聲音清脆，節(jié)能作用。按鍵采用獨(dú)立按鍵，可以進(jìn)行溫度設(shè)置等。2.3 PLC的特點(diǎn)1、編程簡(jiǎn)單，容易掌握梯形圖是使用最多的PLC的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)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(huì)用梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。2、功能強(qiáng)、性交比高一臺(tái)小型的PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功

12、能。3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)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(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC己被廣大用戶公認(rèn)為罪可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及維護(hù)工作量少目前PLC已實(shí)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(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)方面，表現(xiàn)了明顯的優(yōu)

13、越性，由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)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(shí)間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，其結(jié)果緊湊，堅(jiān)固，重量輕，功耗低。2.4 PLC的簡(jiǎn)介及模塊PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。編程器盒式磁帶機(jī)L打印機(jī)EPROM3入3S-圖形監(jiān)控系統(tǒng)一PLC或上位計(jì)尊玲微處理器。運(yùn)算器控制器主機(jī)電源三二二用戶輸入設(shè)備EPROMRANI系統(tǒng)程序>（川戶程序外設(shè)I/O接口輸入單元存儲(chǔ)器輸由總元IO擴(kuò)展接口PLC

14、的硬件系統(tǒng)組成2.4.1 S7-200CPU模塊S7200CPU包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226等型號(hào)，它們有如下新特性：新CPU硬件支持：通過(guò)關(guān)閉在運(yùn)行模式下編輯程序的可選功能專用獲取更多的程序存儲(chǔ)區(qū)。CPU224XP支持集成的模擬量I/O和兩個(gè)通訊端口。CPU226帶有附加的輸入濾波器和脈沖捕獲功能。S7200CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC。在下載了程序之后，S7200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。蓋板:模式選擇開(kāi)關(guān)RUN/STOP）模擬電位計(jì)獷展

15、端口1適用于大部分CPU）接餞端子排CPU224,CPU224XP和CPU226上可插或）狀態(tài)LED：系笠錯(cuò)劭診斷（SF/DIAG）RUN（運(yùn)行）STOP（停止）可選卡插物存儲(chǔ)卡時(shí)鐘卡電池卡通訊II用丁裝上標(biāo)掂，DIN）導(dǎo)軌的夾片圖2-2CPU模塊的硬件組成圖中各部分功能如下：I/OLED指示燈用于顯示輸入/輸出端子的狀態(tài)；狀態(tài)LED指示燈用于顯示CPU所處的工作狀態(tài)，共三個(gè)指示燈:SF（SystemFault,系統(tǒng)錯(cuò)誤）、RUN（運(yùn)行）、STOP（停止）；可選卡插槽可以插入EEPROM卡、時(shí)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。

16、輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示（即I/OLED指示燈），ON狀態(tài)對(duì)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(yùn)行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示（即L，0LED指示燈），ON狀態(tài)對(duì)應(yīng)指示燈亮；前蓋下面有運(yùn)行、停止開(kāi)關(guān)和接口模塊插座。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 光伏供電裝置3.1.1 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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動(dòng)機(jī)、電容器、水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、底座支架等設(shè)備與器件組成，如圖2所示。圖1-2光伏

17、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，撰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(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)擺桿作圓周擺動(dòng)。擺桿底端與底座支架連接部分安裝了接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān),用于擺桿位置的限位和保護(hù)。水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由水平運(yùn)動(dòng)減速箱、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱、水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向東方向或向西方向的水平移動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)光伏電池方陣作向北方向或向南方向的俯仰移動(dòng)，接近開(kāi)關(guān)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)用于光伏電池

18、方陣位置的限位和保護(hù)。3.1.2 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(hào)設(shè)備（器件）名稱數(shù)量序號(hào)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(dòng)開(kāi)關(guān)22投射燈213擺桿減速箱13光線傳感器114擺桿減速箱底座14光纖傳感器控制盒115撰什15水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)116擺桿支架16水平和俯仰方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支架117單相交流電動(dòng)機(jī)17水平運(yùn)動(dòng)減速箱118電容器18俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱119午口位置接近開(kāi)關(guān)19水平運(yùn)動(dòng)減速箱120擺桿東西運(yùn)動(dòng)限位微動(dòng)開(kāi)關(guān)210俯仰運(yùn)動(dòng)減速箱121底座支架111光伏電池組件水平運(yùn)動(dòng)限位接近開(kāi)光122連桿13.2 光伏供電系

19、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(kāi)關(guān)電源、網(wǎng)孔架等組成。如圖1-3所示。圖卜3光伏供電系統(tǒng)321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(kāi)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DTL3、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

20、1-5所示。先便售出顯示鬼元常出電兗M220VkkLNA8AC22CV山5INAB0DT3QF1AII圖IT所示光伏電源控制單元面板DT1.1DT1,2DT13DTI4DT21DT2.2DT23DT24圖1-5所示光伏電源控制單元的電氣原理圖3.2.1 光伏輸出顯示單元光伏輸出顯示單元面板如圖-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

21、用于測(cè)量和顯示光伏電池方陣輸出的直流電流和直流電壓。兄伏演出顯小單元覽出電況ACW卜卜INA8DT4圖1-6所示光伏輸出顯示單元面板3.2.2 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(kāi)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(kāi)關(guān)自動(dòng)擋、啟動(dòng)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(kāi)觸點(diǎn),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

22、鈕使用常閉觸點(diǎn)，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(gè)端口，分別接入相應(yīng)按鈕的指示燈。光伏供電控制單元手動(dòng)自動(dòng)手動(dòng)狀態(tài)光伏組件旗I燈狀態(tài)燈運(yùn)動(dòng)自動(dòng)狀態(tài)官a急停向東向西向北向南燈】燈2東而西東停止之呼耳。2號(hào)口，*翌Q硝7：»子戶7工，孑q朱rr乎耳:02叩曲產(chǎn).,IlirII!iIlliI1-OlIOQIIQOI。DT5DT6371234567sI?34S61?31S6?I9B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18所示W(wǎng)O-mH嬲0_Dn81國(guó)快JI?DT7

23、/置dw0DT7口歸戲&gussier圖卜8光伏供電控制單元電«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(qǐng)見(jiàn)表序號(hào)器件名稱功能數(shù)量備注1選擇開(kāi)光程序的手動(dòng)或白動(dòng)選擇1自動(dòng)擋為常開(kāi)觸點(diǎn)2急停開(kāi)光用于急停處理1常閉觸點(diǎn)3啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)程序1帶燈（綠色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)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(kāi)觸點(diǎn)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(kāi)觸點(diǎn)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(kāi)觸點(diǎn)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(kāi)觸點(diǎn)8燈1按鈕投射燈1亮1帶燈（綠色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)9燈2按鈕投射燈2亮帶

24、燈（綠色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)10東西按鈕投射燈由東向西移動(dòng)1帶燈（綠色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)11西東按鈕投射燈由西向東移動(dòng)1帶燈（綠色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)12停止按鈕程序停止1帶燈（紅色）按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)3.3基于PLC的硬件電路設(shè)計(jì)3.3.1 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(guò)接插座C0N2提供給擺桿偏轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)。擺桿偏轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)是單相交流電動(dòng)機(jī)，正、反轉(zhuǎn)由繼電器KA1和繼電器KA2分別完成。圖9所示光伏供電主電路電氣原理繼電器KA

25、7和繼電器KA8將單相AC220V通過(guò)接插座COM3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(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)控制，正、反轉(zhuǎn)由繼電器KA3和繼電器KA4通過(guò)接插座C04向直流電動(dòng)機(jī)提供不同極性的直流24V電源，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)控制，正、反轉(zhuǎn)由繼電器KA5和繼電器KA6完成。直流12V開(kāi)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10KAi至繼電器KA8的線圈使用+24V電源。3.3.2 西門子S7-200CPU2261. S7-200CPU226輸入輸出接口光伏供電系統(tǒng)使用西門子S7-2

26、00CPU226作為光伏供電裝置工作的控制器，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入、16個(gè)繼電器輸出，輸入輸出的接口如圖1T0所示。.DT66oaokoOuo£工QsKo不4g2222232.42tn2C>27M二S7-2OOCPU226AC/DC/RLYoa222Lo4OtnoJo不4;7心N-+2DT5.1<白立指示燈向東指示燈向四幅示燈向七指示燈nn9干布/口-t*反包DT7.1Ulnd于5"日砧rvrqq巨?按鈕D172DT5Jm動(dòng)PTC4.整授把DT73DT55日東及粗DT7.4U10R小rsTtz內(nèi)芯接把UD.00四nrc7方升按鈕U13/HLmea育通加七DT75

27、向甯指示燈燈1DT76UDOe用HTX11T1按包Lm<A7UI0.IXJ1RIA。iH9按鈕UDT7.7燈2?UIO.LPTA1tE7F；7xfl汝訖D8東西向指示后過(guò)動(dòng)向指示燈«lbJ條阡東西運(yùn)動(dòng)務(wù)阡西東運(yùn)劭光伏里仔向東歸都光伏蛆件向西偏落光伏空件向北偏移光伏組件向南舊格UI6.J派四邊即CTAdSRttiTTTfl按包DJ79IWAS<1r按鈕1/1v1TLLfPilsSKSZIM工育10七XD.12DT7.10JI什fSMtrt天番R限unKAl口KA2w傳始忙由車不拒XHMmKA3九1KIH+IQJ木.E3Jr*WKU1口叱“向戶1"除代XT1.2I口

28、KA5九仄里什1cl忙liiWWK1114H<±frlpx42i&ra恰XT1.22nKA6_tua«+iq用晦附sul*姥代Gtft：XT1.15xskiai®旃)邛蚪任Be/先'XTIM0Wiu枉*盅，t»XT1J7光然信糠（北）沖擾他寓/血、xn.ifiN虔心女死由儲(chǔ)卦吞¥附位xn.13fwTJJ'3IhiR15UJTkrKUi.士口二小"r-iXr*)w'£口,.XT1.14fnj四萬(wàn)PirXD/l無(wú)限亞圖1-10S7-200CPU226輸入輸出接口2. S7-200CPU226

29、輸入輸出配置S7-200CPU226輸入輸出配置請(qǐng)見(jiàn)表1-7序號(hào)輸入輸出ass序號(hào)輸入輸出配置110.0向東按鈕2312.6光纖傳感器（光伏組件）向東信號(hào)210.1向南按鈕2412.7光纖傳感器（光伏組件）向北信號(hào)310.2向西按鈕25Q0.0啟動(dòng)按鈕指示燈410.3向北按鈕26Q0.1停止按鈕指示燈510.4燈1按鈕27Q0.2向北按鈕指示燈610.5燈2按鈕28Q0.3向東按鈕指示燈710.6東西按鈕29Q0.4向南按鈕指示燈810.7西東按鈕30Q0.5向西按鈕指示燈911.0停止按鈕31Q0.6燈2按鈕指示燈、KA8線圈1011.1啟動(dòng)按鈕32Q0.7燈2按鈕指示燈、KA7線圈1111

30、.2急停按鈕33Q1.0西東按鈕指示燈1211.3旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)白動(dòng)檔34Q1.1東西按鈕指示燈1311.4投桿接近開(kāi)關(guān)垂直限位35Q1.2繼電器KA2線圈1411.5光伏組件向東、向西限位開(kāi)關(guān)36Q1.3繼電器KA2線圈1511.6光伏組件向北限位開(kāi)關(guān)37Q1.4繼電器KA3線圈1611.7光伏組件向南限位開(kāi)關(guān)38Q1.5繼電器KA4線圈1712.0未定義39Q1.6繼電器KA5線圈1812.1未定義40Q1.7繼電器KA6線圈1912.2光纖傳感器（光伏組件）向南信號(hào)411M0V2012.3擺桿東西向限位開(kāi)關(guān)422M0V2112.4擺桿西東向限位開(kāi)關(guān)431LDC24V2212.5光線傳感器（光伏

31、組件）向西信號(hào)442LDC24V34基于PLC的硬件電路設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)完整程序見(jiàn)附錄。光伏供電控制單元的選擇開(kāi)關(guān)有兩個(gè)狀態(tài)，選擇開(kāi)關(guān)撥向左邊時(shí)，PLC處在手動(dòng)控制狀態(tài)，可以進(jìn)行光伏電池組件跟蹤、燈狀態(tài)、擺桿運(yùn)動(dòng)操作。選擇開(kāi)關(guān)撥向右邊時(shí)，PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕，PLC執(zhí)行白動(dòng)控制程序。I手動(dòng)自動(dòng)切換僖止SM0.0選擇開(kāi)關(guān)門.0MO.OpIco選擇開(kāi)關(guān)：門.02i自幼啟動(dòng)制4.024選擇開(kāi)美:11.0手動(dòng)程序VIENI自艱擇I手云挑揉選擇開(kāi)關(guān)：門.。II自動(dòng)程序11tnI輸出調(diào)用SM0.0II指示與軀動(dòng)EN11I自動(dòng)由東向西向南向北燈1驅(qū)動(dòng):Q0.7選擇開(kāi)

32、關(guān)：口0光線向東：04光或向西12.3向東M0.0光線向東:12.4光送向西12.3向西M10.1光線向北：25光就向南12.0向南M10.2向北:M10.3<)光線向北12.5光線向南：12.0MjI11I光伏東到位東:M0.1組件東西限位：巾5西:M0.3組件東到位:M10.4II1I1I1I()組件東到位:M10.4I光伏西到位西:M0.3組件東西限位：11.5東:MO.1組件西到位:M10.5組件西至11位M105I平衡選擇開(kāi)關(guān):巾。光線向南:12.0光線向西12.3光送向東:12.4光線向北:12.5光線平衡M11.0II1/I1/|PI1/|C)4.2 子程序設(shè)計(jì)1、初始化子

33、程序PLC處在自動(dòng)控制狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕，擺桿向東移動(dòng)，到達(dá)擺桿極限位置時(shí)，擺桿停止移動(dòng)。該過(guò)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(dá)光伏電池組件極限位置時(shí)，擺桿由東向西方向移動(dòng)，光伏電池組件進(jìn)行對(duì)光跟蹤，當(dāng)擺桿到達(dá)擺桿極限位置時(shí)，擺桿停止移動(dòng)，光伏電池組件向西偏移，到達(dá)光伏電池組件極限位置時(shí)，投射燈熄滅。4.3 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)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(fù)載、曲線、系統(tǒng)報(bào)表，部分組態(tài)界面如圖1T4所示。(a)(b)（C）<,一»swisr&smttx“ow>MsHe«MMM：甲偽厄H

34、I曲城3卻（倒02MUfMTMUM(d)>IUI俊OCKWtv勺時(shí)同向俗;仁axaiiiManu“*時(shí)間：叵E亙?nèi)巴L(zhǎng)度更nm»K1.1圖1-44監(jiān)控界面(a)光伏供電系統(tǒng)逆變部變量進(jìn)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。第五章系統(tǒng)調(diào)試第五章系統(tǒng)調(diào)試1.2 調(diào)試主要內(nèi)容1、首先把系統(tǒng)操作方式拔向手動(dòng)方式，逐一按下啟動(dòng)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(dòng)按鈕，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察、PLC輸出指示燈的狀態(tài)說(shuō)明及觸摸屏監(jiān)控畫面進(jìn)行手動(dòng)程序的調(diào)試。2、把系統(tǒng)操作方式拔向自動(dòng)方

35、式，在自動(dòng)方式下進(jìn)行程序功能調(diào)試。1.3 調(diào)試結(jié)果通過(guò)手動(dòng)方式的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相應(yīng)輸出電壓和輸出電流顯示；在自動(dòng)方式下，能實(shí)現(xiàn)設(shè)定報(bào)表顯示、曲線顯示和報(bào)警等功能。但在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：1、系統(tǒng)掉電后預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)未保存，致使每次開(kāi)機(jī)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(wèn)題只要做好一個(gè)界面就應(yīng)該保存一下，這樣即可。2、按鍵的處理有問(wèn)題，當(dāng)操作人員按鈕調(diào)在白動(dòng)時(shí)向東、向西、向南、向北的時(shí)候，光纖傳感器不是依次按著順序來(lái)的。通過(guò)硬件修改解決上述問(wèn)題，解決辦法如下：1、每次在做程序或者力控的時(shí)候每做好一個(gè)程序或界面時(shí)都因該保存一下。2、把自動(dòng)調(diào)到手動(dòng)狀態(tài)下，點(diǎn)亮一個(gè)白熾燈調(diào)節(jié)擺桿（東）或者光

36、伏組件（西），在根據(jù)10分配表和PLC上輸出點(diǎn)就能判斷出東西，記住相應(yīng)的點(diǎn),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(xiàng)功能運(yùn)行正常。第六堂總結(jié)與展望第六章總結(jié)與展望6.1 總結(jié)PLC采用無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，將復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器完成，故具有壽命長(zhǎng)、可靠性高，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)行了總體方案的設(shè)計(jì)分析了太陽(yáng)光的強(qiáng)弱對(duì)電池板充放電的要求，利用PLC和觸摸屏技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

37、。2、光伏控制系統(tǒng)的硬件、軟件的設(shè)計(jì)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(jìn)行了控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，并通過(guò)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了烘干的控制功能。3、觸摸屏監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)利用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行了光伏控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。6.2 展望在可再生能源中，太陽(yáng)能取之不盡，清潔安全，是理想的可再生能源。我國(guó)的太陽(yáng)資源比較豐富，且分布范圍較廣，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮?。此外，目前太?yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)已H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(diǎn)：無(wú)枯竭危險(xiǎn)；絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；不受資源分布地域的限制;可在用電處就近發(fā)電：能

38、源質(zhì)量高；使用者從感情上容易接受；獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足的是：照射的能量分布密度小，既要占用據(jù)大面積；獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大的優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。致謝在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師，表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！在論文工作中，遇到了許多內(nèi)容上結(jié)構(gòu)不夠嚴(yán)謹(jǐn)和處理問(wèn)題不夠全面等問(wèn)題以及論文結(jié)構(gòu)上的不規(guī)范，都得到教師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)，使我能夠順利的完成設(shè)計(jì)的制作。他以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。老師對(duì)我指導(dǎo)時(shí)所表現(xiàn)的細(xì)心和耐心

39、為我樹(shù)立了一個(gè)學(xué)習(xí)的榜樣，我再一次向他表示衷心的感謝。在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。為此，我向熱心幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝！還有就是要向淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院敬禮，正是在這個(gè)大家庭里讓位快樂(lè)而充實(shí)的度過(guò)大學(xué)生活。讓我的人生留下精彩的一筆。最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師和專家！*2012年10月參考文獻(xiàn)1馮垛生，張淼，趙慧.太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社,2009.2周志敏，紀(jì)愛(ài)華.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例.北京：電子工業(yè)出版社,2010.3熊紹珍，朱美芳.太陽(yáng)能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京：科學(xué)

40、出版社，2009.4羅運(yùn)俊，何辛年，王長(zhǎng)貴.太陽(yáng)能利用技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5嚴(yán)陸光,崔榮強(qiáng).21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù).上海：上海交通大學(xué)出版社,2003.6李傳統(tǒng)。新能源與可再生能源技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2005.7張志英，趙萍，李英鳳.風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù).第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.8王志新.現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2010.9姚興佳.風(fēng)力發(fā)電測(cè)試技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2011.10王承煦，張?jiān)?風(fēng)力發(fā)電.北京：中國(guó)電力出版社，2002.11葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.12何顯富等.風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.附錄：光伏發(fā)電控制系統(tǒng)程序主程序：I手動(dòng)自動(dòng)切地停止SM0,0I選擇開(kāi)關(guān):n.OMO.OII1I1PICR)21選擇開(kāi)關(guān)：門.0自動(dòng)啟動(dòng)制4.0L-I/I1pICO24I自動(dòng)程序初始匕選擇開(kāi)關(guān):11.0M5.1自動(dòng)初始:M5.0M6.4光線平衡M11.0選擇開(kāi)關(guān)5.0停止按鈕伯.1自動(dòng)初始:M5.0選擇開(kāi)關(guān)：1101)1手動(dòng)程序PKJ1/1UNI自施擇選掾開(kāi)關(guān):11.0自動(dòng)程序EN輸出調(diào)用TSM00I指示與驅(qū)動(dòng)EN1圖1光伏控制系統(tǒng)梯形圖I自動(dòng)由東向西向南向北燈1驅(qū)