【正文】 風(fēng)光互補(bǔ)供電的LED廣告燈控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄緒論 1（一）設(shè)計背景 1（二）太陽能發(fā)展的現(xiàn)狀與展望 1（三）太陽能發(fā)電支持技術(shù) 1（四）本課題研究的意義及主要內(nèi)容 2一、西門子PLC概述 3二、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 3（一）PLC控制技術(shù) 3（二）太陽能發(fā)電技術(shù) 3（三）DSP技術(shù) 4三、系統(tǒng)硬件 4（一）系統(tǒng)總體架構(gòu)及主電路電氣原理圖 4（二）單元設(shè)計 5（三）S7200 CPU226 PLC I/O接口 19（四）S7200 CPU226 PLC I/O的外部接口 20四、程序設(shè)計 21（一）主程序 21（二）指示燈子程序 25（三）自動子程序 30五、總結(jié)與展望 33參考文獻(xiàn) 34致 謝 35附錄一 梯形圖 36緒論（一）設(shè)計背景開發(fā)全新能源，對現(xiàn)有能源的合理充分利用已經(jīng)得到全世界科學(xué)家的極大重視。太陽能發(fā)電作為一種取之不盡，用之不竭的環(huán)保清潔能源將得到史無前例的發(fā)展。隨著太陽能技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的深化，它的性價比、效率將得到極大的提高，它在包括BIPV在內(nèi)的各個領(lǐng)域都將得到廣泛的應(yīng)用，也將很大地推動和加速中國綠色照明工程的快速發(fā)展。（二）太陽能發(fā)展的現(xiàn)狀與展望20世紀(jì)70年代中國太陽能光伏技術(shù)才開始研究，剛開始時主要運(yùn)用于空間技術(shù)，之后漸漸從空中轉(zhuǎn)移到地面并成了中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，已利用太陽能發(fā)電為中國內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、西藏、青海和四川等地共20萬無電戶解決了用電問題。目前，中國已經(jīng)安裝光伏電站約10萬千瓦，主要為我國山區(qū)居民提供電。隨著中國技術(shù)的發(fā)展，在2006年，中國有三家企業(yè)進(jìn)入了全球前十名，標(biāo)志著中國將成為全球新能源科技的中心之一，世界上太陽能光伏的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致了目前缺乏的是原材料的供應(yīng)和價格的上漲，我們需要將技術(shù)推廣的同時，必須采用新的技術(shù)，以便大幅度降低成本，為這一新能源的長遠(yuǎn)發(fā)展提供原動力！太陽能的使用主要分為幾個方面：家庭用小型太陽能電站、大型并網(wǎng)電站、建筑一體化光伏玻璃幕墻、太陽能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)等，現(xiàn)在主要的應(yīng)用方式為建筑一體化和風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。國際能源組織對太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景進(jìn)行預(yù)測，認(rèn)為20102020年間太陽能光伏發(fā)電發(fā)展速度復(fù)合增長率達(dá)到35%，預(yù)計2020年太陽能光伏發(fā)電量將達(dá)到280TWh以上，占當(dāng)年總發(fā)電量的1％，2040年占總發(fā)電量的20％，未來太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景光明。（三）太陽能發(fā)電支持技術(shù)太陽能發(fā)電核心器件就是光伏電池組件。由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的PN結(jié)上時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳送了硅原子，使其電子發(fā)生了越遷，成為了自由電子在P－N結(jié)兩側(cè)聚集形成了一定的電位差，若外部電路接通時，那么在這個電壓的作用下，就會有電流通過外部電路并且產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的本質(zhì)就是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。圖1 光子能量轉(zhuǎn)換 目前太陽能發(fā)電有兩種方法。一種是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能, 然后按常規(guī)方式發(fā)電, 稱為太陽能熱發(fā)電。另一種是通過光電器件利用光伏原理將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能, 稱為太陽能光伏發(fā)電。本設(shè)計采用太陽能光伏發(fā)電。從太陽能獲得電力，需通過太陽能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。它同以往其他發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①能源質(zhì)量較高；②可在用電處發(fā)電；③人類從情感上更容易接受；④絕對純凈無公害；⑤獲取能源所用時間較短；⑥不受資源分布地理位置的限制；⑦不用擔(dān)心資源枯竭危險。不足之處是：①獲得的能源要考慮晝夜，陰晴及四季等氣象條件；②假如照射的能量分布密度較小，那么就要占用更大得面積。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國的重視。（四）本課題研究的意義及主要內(nèi)容風(fēng)光互補(bǔ)供電的LED廣告燈控制系統(tǒng)的設(shè)計——太陽能供電系統(tǒng)是由光伏供電裝置和光伏供電系統(tǒng)組成。其中光伏供電系統(tǒng)由光伏電源控制單元，光伏輸出顯示單元，光伏供電控制單元，DSP控制單元，可編程控制器（PLC），繼電器組，蓄電池組等組成。光伏電源控制單元接通電源啟動，所有的器件開始工作。光伏供電裝置把太陽能轉(zhuǎn)換成電能經(jīng)過DSP判斷符合充電要求就接通繼電器組對蓄電池組進(jìn)行充電，如若不滿足要求就斷開繼電器組，切斷充電回路，阻止充電。DSP控制單元是用來判斷蓄電池組是否需要充電，若需要充電那么接通繼電器，否則斷開繼電器。此單元主要是用來保護(hù)蓄電池組，防止蓄電池組出現(xiàn)過充或者過放現(xiàn)象的發(fā)生。在光伏供電系統(tǒng)工作的時候光伏輸出顯示單元會實時的顯示光伏供電裝置所發(fā)的電的電流及電壓。其中光伏供電控制單元和PLC配合來控制太陽能電池板組件的方向以滿足不同實驗及研究的需要。本課題主要研究內(nèi)容如下：1．風(fēng)光互補(bǔ)供電的LED廣告燈控制系統(tǒng)的設(shè)計——太陽能供電系統(tǒng)總體方案設(shè)計及該系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能設(shè)計。2．各單元的設(shè)計分析及PLC控制程序設(shè)計，輸入/輸出地址分配，程序流程圖設(shè)計，程序梯形圖設(shè)計。3．滿足各功能要求。一、西門子PLC概述德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7200，S7300，S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。由最初發(fā)展至今，SS5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)最尖端，功能最強(qiáng)的可編程控制器。本設(shè)計采用西門子S7200系列的PLC。SIMATIC S7200 PLC S7200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。二、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（一）PLC控制技術(shù)PLC具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等到一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所以，掌握PLC技術(shù)是改造傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的重要途徑。西門子S7200 PLC作為小型PLC系統(tǒng)中的佼佼者，在各種工程中等到了廣泛應(yīng)用。因此，配通過對S7200的介紹，希望使學(xué)生掌握PLC的基本工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、指令、梯形圖編程的基本方法，以及開發(fā)PLC控制生產(chǎn)過程的基本方法，為自動化等到相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事工業(yè)生產(chǎn)過程自動化打下良好的基礎(chǔ)。本論文利用西門子S7—200PLC作為核心控制器，利用其豐富的基本及功能指令來設(shè)計，從而實現(xiàn)對風(fēng)光互補(bǔ)供電的LED廣告燈控制系統(tǒng)的設(shè)計——太陽能供電系統(tǒng)具體的控制要求。通過使用編程軟件，直接在PC機(jī)上用梯形圖進(jìn)行編程，然后調(diào)試修改，直至可以完成要求。（二）太陽能發(fā)電技術(shù)將太陽光輻射能通過光伏效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能，稱為太