PLC太阳能跟踪控制系统的设计+梯形图(2)

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5.4 系统光电跟踪程序设计22

5.5 系统复位程序设计26

5.6 仿真结果27

结论29

致谢30

参考文献31

附录32

系统部分程序清单32
第一章绪论1.1 研究背景随着现代工业的大力发展，在经济飞速增长的时候，资源也在被我们不断消耗，以致于越来越紧缺，环境污染也大大加重。中国作为世界上最大的发展中国家，对能源的需求也是相当大的。据报道，到2015 年，中国已经跃居世界能源消费国家第一位，我国即将面临能源危机。而且在开采和利用矿产能源中产生的二氧化碳还是导致温室效应的罪魁祸首，另外对矿产能源利用完后产生的废弃物也会造成严重的环境污染[2]。为了解决能源危机问题，同时对环境进行保护，减少环境污染，寻找新型环保能源已经迫在眉睫。目前风能、太阳能、核能和潮汐能是科学家们在新型环保能源研究利用领域的热点，而太阳能研究潜力以及发展前景最大。太阳能有很多优点：第一，太阳每天产生的能量十分庞大。太阳放射的总辐射能量大约是 3.75*1021KW。其中可以到达地球的能量约为 1.73*1011KW,能够穿过大气层抵达地球表面的太阳辐射能接近8.1*1013KW。在抵达地球表面的太阳辐射能中，地球陆地表面的可以接收的辐射能大约是 1.7*1013KW，这是目前全人类一年内消耗的各种能源所产生的总能量的三万五千多倍。据天文学家预测，太阳还可以存在至少 40亿年，这对我们人类来说，太阳能是取之不尽用之不竭的，可以源源不断给地球提供能源；第二，太阳能是一种清洁性的能源，在我们对太阳能进行开发利用时，几乎没有任何污染，是目前常规矿产能源最理想的替代品；第三，太阳能的获取十分简单方便，相比于风能潮汐能的地区性以及核能的技术性，太阳能既随处可见又获取简单，这就给缺乏常规能源或者科研并不发达以及没有区位优势的国家和地区解决能源危机提供了美好的研发设想；四是，太阳能的利用成本比较低，人类可以随地对它进行利用，不需要考虑运输问题。随着人类开发利用太阳能的技术越来越成熟，太阳能将会将会逐步成为人类日常生活中重要的能源资源。由此可见，太阳能是目前最适合对矿产资源进行替代的新型能源，全世界各个国家和地区纷纷开始对太阳能资源的研发以及利用加以重视。利用太阳能的方法有很多种，目前主要利用方式有光伏发电转换利用、光能热能转换利用和光能化学能转换利用三种方式，其中光伏发电转换利用是主要的利用方式源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn/，拥有非常广阔的发展前景。虽然太阳能有很大的储藏能量，但是光线分布不均，单位面积照射到的太阳光较少，需要大规模的利用才能达到理想的发电量。除此之外，利用太阳能需要解决两大关键问题。第一，光伏电池的转换效率问题，安装在太阳板上的光伏电池对太阳能的转化率不高，产生的电能较少；第二，由于地球的自转和公转，如何使太阳能接收板根据太阳方位进行跟踪调整。要想进一步发展太阳能技术并对它进行普及，实现大规模利用，不得不解决这两个问题。然而，提升转换效率直到现在都是一个难以突破的技术性问题，所以提升太阳板收集太阳光的效率自然而然就成为了科学家们研究的热门课题。经过研究发现，当太阳能电池板和太阳光夹角为 90°，此时接收板获得的光照强度最大，进而提高接收的效率。换句话说，就是全天跟踪太阳光线，使收集到的太阳光最大化，即为太阳能自动跟踪控制系统的定义[3]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 单轴跟踪装置美国 Blackaee 在 1997 年发明出了单轴得太阳跟踪装置。它可以自行跟踪东西方向，但是需要通过手动控制来对南北方向进行调整，太阳板的接受效率提高了 14.7%。美国加州也在 1998年研发了双轴 ATM跟踪器，并且在太阳能接收板上配备了可以更好集中阳光的涅耳透镜，这样能够使得小型太阳能接收板上的硅光电池采集更多的太阳能，进一步提高接收太阳能的效率。JeoLH.Goodmars 研发了活动型太阳能跟踪装置，它通过控制回转台，让太阳能采集板能自东向西的对太阳进行跟踪。这个方位跟踪装置运功轨迹较大，通风窗体设计成白昼光照鼓膜结构，窗体顶端设计成圆顶结构，以此提高太阳能的采集率。美国亚利桑那大学在 2002年 2月发布了新型太阳能跟踪器，该跟踪器通过控制电机来实现跟踪，采用铝型材框架结构，这使得它具有较轻的重量，结构也更加紧凑，扩大了该跟踪装置的应用范围。德国也在 1994年投入使用太阳能厨房，该厨房的发电系统也是单轴跟踪装置[4]。捷克科学院物理研究所则凭借形状记忆合金调节器，依据太阳光线热量的改变，控制电机运动，实现单轴被动式跟踪。单轴太阳能跟踪装置通常结构并不复杂，安装成本较低，与固定式装置相比，大大提升了太阳能接收率。但是由于单轴跟踪装置一般只能实现对东西方向进行自动跟踪，却不能实现对南北方向自动跟踪，因此太阳能接受率不高。