【正文】 介紹了系統(tǒng)軟件， GOT 畫(huà)面的制作，采用的控制策略，和程序的設(shè)計(jì)。為此，應(yīng)做到以下幾方面要 求。對(duì)每一單元進(jìn)行特性測(cè)定、調(diào)整、試驗(yàn)，使其工作在最合理的工作狀態(tài) —— 達(dá)到滿(mǎn)意的技術(shù)指標(biāo)。 調(diào)試前的準(zhǔn)備工作 應(yīng)具備完整的設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明書(shū)（包括有關(guān)計(jì)算）以及主要設(shè)備的技術(shù)文件。 為確保調(diào)試安全順利進(jìn)行，應(yīng)具有可切斷全部電源的緊急總開(kāi)關(guān)，并認(rèn)真考慮調(diào)試時(shí)的各種安全措施。 調(diào)試的一般順序 先查線，后操作；通電前先檢查線路。 先模擬，后真實(shí)；先帶電阻性模擬負(fù)載試驗(yàn)，后帶真實(shí)負(fù)載。 先輕載，后重載；試運(yùn)行時(shí)可以先帶輕負(fù)載，后帶重負(fù)載、過(guò)負(fù)載。具體的安裝調(diào)試過(guò)程如下： 準(zhǔn)備工具和螺栓等零件。 安裝圓盤(pán)（可動(dòng)），對(duì)心保證有效接觸，用銷(xiāo)將圓盤(pán)和減速器的輸出軸固定。 安裝太陽(yáng)能板外框，用螺母和 u形螺栓將外框拉在軸上。 圖 61 歡迎界面 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 38 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 62 主界面 一、手動(dòng)模式界面調(diào)試 在 GOT 畫(huà)面上選擇手動(dòng)模式，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，接著修 改參數(shù)修改在 XY 軸的裝置的位置，如圖 63和 64 圖 63 手動(dòng)指示畫(huà)面 圖 64 手動(dòng)參數(shù)修改 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 39 頁(yè) 共 47 頁(yè) 二、自動(dòng)模式界面調(diào)試 進(jìn)入自動(dòng)模式窗口，點(diǎn)擊啟動(dòng)，系統(tǒng)如果不在原點(diǎn)，先自動(dòng)回原點(diǎn)，然后執(zhí)行自動(dòng)程序。 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 40 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 67 風(fēng)速保護(hù)選擇 五、監(jiān)控界面調(diào)試 系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)， GOT 可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可選擇云運(yùn)行監(jiān)控和變頻器伺服器的運(yùn)行狀況。然后按放在太陽(yáng)能電池板四周的傳感器開(kāi)始檢測(cè)太陽(yáng)的位置，當(dāng)其中一個(gè)傳感器檢測(cè)到陽(yáng)光時(shí)，則系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向朝向這個(gè)傳感器的方向；當(dāng)兩個(gè)不在同一方向上的傳感器同時(shí)接受到信號(hào)是，則此時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即垂直方向和水平方向同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)同一方向上的兩個(gè)傳感器同時(shí)接受到信號(hào)，則這個(gè)方向處于正對(duì)位置，就不需要轉(zhuǎn)動(dòng)，直至四個(gè)傳感器同時(shí)接受到信號(hào)時(shí)，整個(gè)裝置處于正對(duì)位置，此刻太陽(yáng)能電池組件輻照追蹤系統(tǒng)停止工作 ，只有在同一方向上的傳感器檢測(cè)信號(hào)有偏差時(shí)，這個(gè)方向上在作進(jìn)行調(diào)整。 陰天 裝置通 380V 交流電后，先由陰晴天檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否為晴天，檢測(cè)為陰天，則太陽(yáng)能電池組件輻照追蹤系統(tǒng)在原點(diǎn)不工作。在 GOT主畫(huà)面中可以看見(jiàn)，太陽(yáng)能采光的模擬量顯示。 圖 68 監(jiān)控指示畫(huà)面 圖 69 變頻、伺服監(jiān)控畫(huà)面 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 41 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 610運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試 晴天 裝置通 380V 交流電后，先由陰晴天檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否為晴天，在晴朗的時(shí)候，控制方式分兩種：自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。 圖 65 自動(dòng)指示畫(huà)面 三、變頻器參數(shù)設(shè)定界面調(diào)試 在系統(tǒng)運(yùn)行前可以設(shè)定變頻器參數(shù)，如圖 66 所示，但是必須在變頻器硬件設(shè)定的頻率 530Hz之間， 圖 66 變頻器參數(shù)輸入 四、風(fēng)速保護(hù)界面調(diào)試 風(fēng)速保護(hù)是可選項(xiàng)，根據(jù)用戶(hù)需求，可執(zhí)行亦可不執(zhí)行，屏幕上可有風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)傳輸 的風(fēng)速顯示。 GOT 調(diào)試 先進(jìn)入 GOT 畫(huà)面點(diǎn)擊“揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)”，進(jìn)入系統(tǒng)。再套上軸承，套上套筒，用螺釘固定在支架上。 安裝圓盤(pán)（固定）用螺栓固定到 3個(gè)方形快上。 1先正常，后事故；試運(yùn)行時(shí)先按正常情況下操作，然后按各種事故狀態(tài)試驗(yàn)，以考核整個(gè)系統(tǒng)工作可靠性。 先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)：雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)先做內(nèi)環(huán)調(diào)試，后做外環(huán)調(diào)試。 先單元，后整體；先調(diào)單元部分，后調(diào)整體部分。 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 36 頁(yè) 共 47 頁(yè) 線路檢查。 3.、應(yīng)挑選對(duì)本系統(tǒng)有一定了解的人員和電工參加調(diào)試工作，必要時(shí)可邀請(qǐng)有關(guān)設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員參加調(diào)試。驗(yàn)證在各種狀態(tài)下，系統(tǒng)工作的可靠性，以及各種事 故狀態(tài)下保護(hù)裝置的可靠性。找出并核對(duì)系統(tǒng)中各電源裝置的極性、相序以及各單元之間的正確連接關(guān)系。 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 35 頁(yè) 共 47 頁(yè) 6 系統(tǒng)調(diào)試 為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的工作任務(wù)以及達(dá)到規(guī)定的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，必須在系統(tǒng)安裝竣工并經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的調(diào)試工作。在 GOT 上用的軟原件 是D2。 表 52 傳感器控制規(guī)則 傳感器信號(hào) 機(jī)構(gòu)動(dòng)作 晴天 1號(hào) 2號(hào) 3號(hào) 4號(hào) 0 x X x X 無(wú)動(dòng)作 1 1 0 0 0 上左運(yùn)動(dòng) 0 1 0 0 上右運(yùn)動(dòng) 0 0 1 0 下右 運(yùn)動(dòng) 0 0 0 1 下左運(yùn)動(dòng) 1 1 0 0 向上運(yùn)動(dòng) 1 0 0 1 向左運(yùn)動(dòng) 0 0 1 1 向下運(yùn)動(dòng) 0 1 1 0 向右運(yùn)動(dòng) 1 1 1 0 上右運(yùn)動(dòng) 1 1 0 1 上左運(yùn)動(dòng) 1 0 1 1 下左運(yùn)動(dòng) 0 1 1 1 下右運(yùn)動(dòng) 1 1 1 1 無(wú)動(dòng)作 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 32 頁(yè) 共 47 頁(yè) 順序控制流程圖 順序控制流程圖詳見(jiàn)附錄。監(jiān)控指示畫(huà)面包含有兩個(gè)監(jiān)控對(duì)象，伺服監(jiān)控和變頻器監(jiān)控，分別用指示燈指示運(yùn)行狀況。主界面是選擇操作模式，選擇手動(dòng)、自動(dòng)還是監(jiān)控模式。 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 28 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 418 系統(tǒng)原理圖 圖 419 系統(tǒng)安裝布置圖 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 29 頁(yè) 共 47 頁(yè) 電氣元器件清單 表 43電氣元器件清單 名 稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái) /套） 備注 PLC 1 三菱 FX3U48MR GOT 1 GT1045QSBDC 伺服放大器 1 MRJ310A 伺服電機(jī) 1 三菱 KP13 變頻器 1 三菱 三項(xiàng)同步電機(jī) 1 90TYDL 中間繼電器 5 空氣開(kāi)關(guān) 4 接觸器 2 指示燈 2 啟動(dòng)指示、停止指示 緊急停止按鈕 1 旋停按鈕 按鈕 2 啟動(dòng)按鈕、停止按鈕 24v直流電源 1 行程開(kāi)關(guān) 4 導(dǎo)線 若干 行程開(kāi)關(guān) 4 電池板 1 長(zhǎng)寬 82x36 本章小結(jié) 本章對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件做了詳細(xì)的介紹，包括光電傳感器、 PLC、伺服 放大器、變頻器、三相電機(jī)、伺服電機(jī)的安裝及注意事項(xiàng)。本系統(tǒng) PLC—— GOT—— PC 的連接參看圖 416。 伺服放大器連接參看表 41。伺服放大器密集安裝時(shí)，考慮安裝的公差，與相鄰的伺服放大器之間要留出 1mm 的間隙。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是 ACDCAC 的過(guò)程。每按一次“ MODE”、“ UP”、“ DOWN”按鍵進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定 . 伺服驅(qū)動(dòng)器原理 目前主流的伺服驅(qū) 動(dòng)器均采用 數(shù)字信號(hào)處理器 （ DSP）作為控制核心， 可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。 伺服驅(qū)動(dòng)器又稱(chēng)為 “ 伺服控制 器 ” 、 “ 伺服放大器 ” ，是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。 確認(rèn)運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)以及運(yùn)行模式的顯示：確定已是停止運(yùn)行狀態(tài)。 （也可以帶操作面板安裝，但要注意接 口完全連接好。 ●取下 1)旋松安裝前蓋板用的螺絲。 ● 變頻器的連接步驟： 確認(rèn)連接方法 準(zhǔn)備接線 斷開(kāi)可編程邏輯控制器的電源 連接（僅 FXon485ADP）電源 通訊設(shè)備之間 的接線 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè) 連接終端電阻 連接屏蔽線。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓， 進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。如 圖 46。五個(gè)傳感器比較電路共公用一個(gè) 5V 電源，五個(gè) 24V 電源的負(fù)極直接焊在一起，電源的正極連接中間繼電器的線圈，線圈的另一端接到電路板上五個(gè)三極管的集電極，實(shí)物圖如圖 44所示。當(dāng)有光照射達(dá)到光敏電阻，阻值發(fā)生減小，一旦比可調(diào)電阻預(yù)設(shè)的阻值小，經(jīng)過(guò)放大器讓三級(jí)管導(dǎo)通，中間繼電器的線圈通電，常開(kāi)觸頭吸合，以此來(lái)給 PLC 信號(hào)。但是一般傳感器在保證了高精度情況下往往忽略了追蹤范圍因素，導(dǎo)致傳感器經(jīng)常出現(xiàn)因追蹤范圍小而搜索不到太陽(yáng)的情況?？紤]到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，滿(mǎn)足相對(duì)精確的設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)采用光敏電阻作為檢測(cè)光強(qiáng)弱的傳感器元件。 【 14】 光傳感器利用半導(dǎo)體的光導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)或者光電效應(yīng)為原理制成的傳感器。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié) 。 安裝帶同步帶時(shí)要控制上帶和下帶的松緊，延長(zhǎng)使用壽命。 在圓盤(pán)上的帶盲孔圓柱體和盲孔的尺寸一定要保證平面軸承能可靠接觸。 太陽(yáng)能板仰角的擺動(dòng)，用伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器，通過(guò)同步帶帶動(dòng)軸和軸上的太陽(yáng)能外框以及太陽(yáng)能板一起繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 31 系統(tǒng)機(jī)械裝配圖 圖 32 系統(tǒng)實(shí)物圖 專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理 本系統(tǒng)雙軸追蹤主要有圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)追蹤裝置的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，支架的俯仰實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能板的仰角擺動(dòng)。垂直方向上不但要求電機(jī)能低速運(yùn)行，還希望能進(jìn)行相對(duì)精確的位置控制，因此系統(tǒng)選擇三菱 KP13 型伺服電機(jī)。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的三菱 GOT1045 QSBDC 的圖形操作終端。 綜合上述分析，本系統(tǒng) 選用三菱 FX3U48MR PLC 作控制器。 【 11】 單片機(jī)，又被稱(chēng)為微控制器 (Microcontroller )。相對(duì)于普通計(jì)算機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)有 :防磁、防塵、防沖擊，含有抗干擾能力強(qiáng)的專(zhuān)用電源，可以持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的工作，有 PCI 和 ISA 插槽等。俯仰角度的控制是通過(guò)伺服電機(jī)來(lái)調(diào)整，同樣要求低速，采用同樣的方法，用渦輪蝸桿減速器，減速比 30:1。為了完成精確追蹤，必須使用兩個(gè)電機(jī)分別在東西水平方向和太陽(yáng)高度俯仰角兩個(gè)不同方向上同時(shí)動(dòng)作，即雙軸追蹤方式。 考慮到視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤屬于開(kāi)環(huán)控制，累計(jì)誤差無(wú)法消除，加入回饋系統(tǒng)后更為復(fù)雜成本更高，本系統(tǒng)選擇光電追蹤方式，采用 9 個(gè)信號(hào)控制，四個(gè)方位角檢測(cè)信號(hào)，一個(gè)陰晴天檢測(cè)信號(hào)，兩個(gè)水平方位極限角，兩個(gè)俯仰方位極限角。這種回饋式的工作方式較容易受到干擾光的影響，并且受天氣的影響也較大，如何克服這樣的問(wèn)題就成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究較多的領(lǐng)域。其它的追蹤系統(tǒng)一般采用單獨(dú)的光電傳感器來(lái)檢測(cè)太陽(yáng)位置，這些傳感器采用不同的光感組件，有光電二極管、光電三極管、光電池、光敏電阻等。當(dāng)太陽(yáng)位置變化時(shí)，這些傳感器組件會(huì)得到不同的輸出結(jié)果，根據(jù)這樣的變化情況就可以知道太陽(yáng)的變化情況或者知道太陽(yáng)具體的偏差位置。 一、太陽(yáng)高度角計(jì)算 一般時(shí)間 太陽(yáng)高度角隨著地方時(shí)和太陽(yáng)的赤緯的變化而變化。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)要求電池組件始終盡可能最大限度垂直太陽(yáng)入射光線，太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)的工作狀況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率有很重大的影。黑夜最長(zhǎng)，這時(shí)地球北半球天文冬季開(kāi)始。 秋分過(guò)后，太陽(yáng)的生落點(diǎn)逐日移向南方，白晝時(shí)間縮短，黑夜時(shí)間增長(zhǎng)，正午時(shí)候太陽(yáng)的高度逐日降低。夏至過(guò)后，太陽(yáng)正午高度逐日降低，同時(shí)白晝縮短，太陽(yáng)的升落又趨向正東和正西。 夏至日 (6月 2日 )，太陽(yáng)正午高度達(dá)到最大值 90176。在周日視運(yùn)動(dòng)中，太陽(yáng)出于正東而沒(méi)于正西，白晝和黑夜等長(zhǎng)。因此，地球處于運(yùn)行軌道不同位置時(shí)，陽(yáng)光投射到地球上的方向也就不同，形成地球四季的變化。 地球除了自轉(zhuǎn)外，還繞太陽(yáng)循著偏心率很小的橢圓形軌道 (黃道 )上運(yùn)行，稱(chēng)為“公轉(zhuǎn)”，其周期為一年。 【 4】 系統(tǒng)擬研究?jī)?nèi)容 本系統(tǒng)嘗試?yán)萌怆姍C(jī)相關(guān) FA 產(chǎn)品： PLC、變頻器、伺服放大器、伺服電機(jī)等設(shè)計(jì)、制造一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效并能實(shí)現(xiàn)兩軸控制的太陽(yáng)能電池組件輻照追蹤系統(tǒng)。 研制了活動(dòng)太陽(yáng)能方位跟蹤裝置，該裝置通過(guò)大直徑回轉(zhuǎn)臺(tái)太陽(yáng)能接收器可從東到西跟蹤太陽(yáng)，這個(gè)方位跟蹤器具有人直徑的軌跡，通風(fēng)窗體是白晝光照鼓膜結(jié)構(gòu)窗體，窗體上面是圓頂結(jié)構(gòu)，成排的太陽(yáng)能收集器可以從為、到西跟蹤太陽(yáng)，以提高夏天季節(jié)里能量的獲取率。 現(xiàn) 有用于太陽(yáng)觀測(cè)科學(xué)研究的太陽(yáng)追蹤裝置 雖然 追蹤準(zhǔn)確但是價(jià)格太昂 貴 ，如國(guó)家氣象計(jì)量站研制的 FST型全自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器采用傳感器定位和太陽(yáng)運(yùn)行軌跡定位相結(jié)合的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了赤道架型太陽(yáng)跟蹤器的缺點(diǎn)，具有全自動(dòng)、全天候、跟蹤精度高等優(yōu)點(diǎn) 【 2】 。 太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與太陽(yáng)光入射角有關(guān)，當(dāng)太陽(yáng)光線與太陽(yáng)電池板平面垂直時(shí)轉(zhuǎn)換率最高 。無(wú)論哪種太 陽(yáng)能 利用 設(shè)備 ，如果專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) 它的采光 裝 置能自動(dòng)追蹤太 陽(yáng) 并始 終 保持與太 陽(yáng) 光垂直，它就可以在有限的使用面 積內(nèi)收集更多的太 陽(yáng)能 。根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，在太陽(yáng)能發(fā)電中，相同條件下，采用自動(dòng)跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高 35 %左右。光伏（ PV）發(fā)電技術(shù)在國(guó)外已得到深入研究和推廣 ,我國(guó)在技術(shù)上也已基本成熟，并已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。其中太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)