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基于PLC控制的太阳能自动跟踪系统

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来源：《硅谷》2011年第18期

引言1

据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设

备的发电量提高35%左右。

所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太

阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前市场上所使用的跟踪系

统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。

从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪（程序跟踪）。

从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。

系统硬件设计2

本系统是以PLC主控单元的视日运动轨迹控制（程序控制）双轴自动跟踪系统，视日运

动轨迹跟踪就是利用PLC控制单元相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置：太阳方位角

和太阳高度角，然后发出指令给执行机构，从而驱动太阳能跟踪装，以达到对太阳实时跟踪的

目的。

太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。太阳高度角又称太阳高度、

太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。太阳方位角即太阳所在的方位，是指

太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光

下的阴影与正南方向的夹角。太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数

利用公式计算出来。

主控单元是太阳能跟踪系统的核心部件，系统选用结构紧凑。配置灵活、指令丰富的和利

时LMPLC。选用的配置包括LM3108CPU模块和LM3310扩展模块。LM3108集成为数字量

24DI和16DO，能满足要求，通讯集成有RS232和RS485两个通讯接口，RS232用于与上位

文本显示器通讯，RS485可用于组网使用。LM3310

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为四通AI模块，可用于采集风速等保护数据。配合和利时HD2400L文本显示器使用，能

够监视运行状态、改变参数设置，以达到控制目的。

系统软件设计3

跟踪模式的判断过程完全由软件实现，灵活度高，可以针对不同地区和不同的气候进行调

整，从而提高光伏电站的发电效率。还可以根据需要增加光强传感器、风力传感器等多传感装

置，提高安全性和更高的控制要。

通过程序控制，可以自动判断是否满足运行条件从而达到自动启动运行装置、自动停止、

返回初始状态等控制。增加风力传感器用于对系统的保护作用，当风力大于一定数值时，系统

停止工作，复位到原点，风速满足工作条件时，系统自动开始工作。太阳能电池板有两个自由

度，控制机构对高度角和方位角两个方向进行调整。当电池板转到尽头时，由于跟踪装置装了

限位传感器，到限位触点时自动切断输出，电机停止工作。

结论4

该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强，即使在天气变化比较复杂的情况下系统也能正常

工作，提高太阳能的利用效率。因为PLC具有很强的可编程性，客户可以根据自己的要求来

修改编写控制程序，达到最佳的控制效果。对于串、并联的大型光伏太阳能阵列系统的控制，

可以通过LMPLC的通讯，组成通讯网络进行集中控制。

结束语3

采用蓝牙倒F型天线结构紧凑、高效，便于生产，价格低廉，在蓝牙协议规定的

2.402~2.480GH工作频段内，完全可以满足蓝牙天线的带宽要求。同时，该天线设计灵活，加

工容易，并可和射频芯片组成独立的射频收发装置，非常适合于短距离的无线通信系统使用。