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基于plc的太阳能电池板追踪器机电一体化毕业设计(论文)

文***品

贡献于2021-05-04

字数:22731


XX学汽车电气工程系
毕业设计说明书(文)


作 者

学 号:

教研室
机电体化
专 业
机电体化技术
题 目
基PLC太阳追光系统电气设计






指导者:




评阅者:



2012 年X 月

XX学汽车电气系
毕业设计(文)评语
学生姓名:
班级学号
题 目:基PLC太阳追光系统电气设计
综合成绩:
指导者评语:

基完成设计务具定分析问题解决问题力完成电路原理图软件程序编制文结基正确完成定工作量
建议该生毕业设计成绩65分










指导者(签字):

2012年 X 月X日

毕业设计(文)评语
评阅者评语:













评阅者(签字):
年 月 日
答辩委员会(组)评语:













答辩委员会(组)负责(签字):
年 月 日

毕业设计说明书(文)摘

着源环境问题日益严重太阳等新源开发利越越受社会关注太阳种理想清洁绿色源转换利率高造成太阳利局限性提高太阳转换利率降低发电系统建造成研究太阳发电系统两难题系统基三菱PLC等动化产品设计种结构简单成低廉精度高太阳动追踪系统提高太阳利率
系统利安装太阳电池组件方位光敏传感器检测太阳电池组件相位置检测结果传输PLCPLC通变频器伺服放器分驱动三相低速步电机伺服电机动作实现水角俯仰角两轴控制户通GOT选择系统工作模式:动手动模式动模式系统首先通雨水传感器检测天气情况雨天动停止原位工作非雨天情况系统进步动辨阴晴天气非阴天系统动追踪太阳太阳电池组件辐化手动模式户需求手动调节太阳电池组件水角俯仰角时系统具恶劣天气保护功强风天气系统会动太阳电池组件保持水位置减少迎风面
时间作者目前知识限制踪系统进行粗略角度踪较误差机会进行改进





关键词:PLC 变频器 伺服 太阳 追踪




目录

1绪 1
11源环保 1
111 源紧缺 1
112 环境污染 1
113温室效应 1
12 系统研究背景 2
121系统研究目 2
122系统研究现状 3
123系统拟研究容 4
13章总结 4
2方案证 5
21追踪方案证 5
211视日运动轨迹追踪 5
212光电轨迹追踪 7
213追踪方案 8
22机械传动方案证 8
23控制器证 9
24操作界面证 9
25 驱动控制方案证 10
26 驱动电机证 10
27 系统方案 10
28 章结 11
3机械传动机构设计 12
31机械传动机构组成 12
32 机械传动机构工作原理 13
33 机械传动机构安装注意事项 13
34章结 13
4电气控制设计 14
41传感器 14
411太阳位置传感器设计 14
412 雨水传感器 17
413 风速传感器 17
42 变频器 18
421变频器变频器连接安装 18
422变频器参数设置 21
43伺服驱动器 22
431伺服驱动器原理 23
432伺服放器连接设置 23
44 伺服电机连接 25
45 三相交流电机连接 25
46 PLC电气连接 25
47 电气控制箱设计安装 27
48 电气元器件清单 29
49 章结 29
5系统软件设计 30
51 GOT画面设计 30
52 系统控制策略 31
53 序控制流程图 32
54 梯形图程序设计 32
541 IO端口分配表 32
542 软元件说明 33
543 梯形图程序 34
55 模拟量收集 34
56 章结 34
6系统调试 35
61调试基务 35
611调试前准备工作 35
612 调试前检查 35
613调试般序 36
62 机械传动机构调试 36
63 传感器调试 37
64 GOT调试 37
65 系统联合调试 41
651 晴天 41
652 阴天 42
653 雨天 42
654 风天气 42
655 紧急情况 42
66 章结 43
7结 44
71总结 44
72 系统提升 44
73 展 44
参考文献 46
致谢 47

1绪
11源环保
着时代前进类社会济发展速度日益增加时类社会负担责增加源国民济社会发展基础社会济发展越快类源需求越利源时环境造成较程度破坏目前世界源吸收太阳植物亿万年演化积累形成化石源煤炭石油天然气等正述原世界源问题日益严峻表现方面:
111 源紧缺
世界部分国家源供应足统计10 年化石燃料(煤石油天然气等)量消耗增加20倍预计十年化石燃料量翻番全球探明石油储量2050年天然气延续2040年左右储量丰富煤炭资源维持二三百年
112 环境污染
燃烧煤石油等化石燃料年数十万吨硫等害物质抛天空气环境遭严重污染直接影响居民身体健康生活质量局部区形成酸雨严重污染水土
113温室效应
化石源利产生量温室气体导致温室效应引起全球气候变化问题提全球议事日程关国际组织召开次会议限制国COZ等温室气体排放量源问题关系济否够持续发展次源日益枯竭已引起全世界极关注现常次源煤炭石油原子等占源消费部分煤炭石油限生关资料显示石油储量综合估算支配化学源极限约11801510亿吨1995年世界石油年开采量32亿吨计算石油储量约2050年左右宣告枯竭天然气储备估计13180~152900兆立方米年开采量维持2300兆立方米5765年枯竭煤储量约5600亿吨1995年煤炭开采量3亿吨供应169年铀年开采量目前年6万吨根1993年世界源委员会估计维持21世纪30年代中期核聚变2050年前没实现希源短缺形势严峻前世界数国家源问题重视新源技术节技术世界范围迅速发展太阳绿色生物燃料电池海洋等新源研究应描绘出希中太阳应技术独特优势全世界蓬勃发展源危机焦虑中感少欣慰
12 系统研究背景
   太阳已知原始源干净生丰富分布范围广具非常广阔利前景太阳利效率低问题直影响阻碍着太阳技术普提高太阳利装置效率始终关心话题太阳动踪系统设计解决问题提供新途径提高太阳利效率
太阳竭性环保优势已成国外具发展前景新源光伏(PV)发电技术国外已深入研究推广国技术已基成熟已进入推广应阶段太阳存着密度低间歇性光方强度时间断变化问题太阳收集利装置提出更高求目前太阳电池板阵列基固定充分利太阳资源发电效率低果始终保持太阳电池板光垂直化接收太阳充分利丰富太阳资源根实验太阳发电中相条件采动踪发电设备固定发电设备发电量提高35 左右设计开发动追踪太阳光控制系统非常价值研究课题
121系统研究目
太阳种低密度间歇性空间分布断变化源太阳收集利提出更高求目前提高太阳利率研究集中两方面:方面提高太阳装置量转换率方面提高太阳集热率前者属量转换领域研究者利现技术解决1种太阳利设备果采光装置动追踪太阳始终保持太阳光垂直限面积收集更太阳太阳电池发电原理:利光伏发电通光响应器件光转换成电太阳电池板发电量太阳光入射角器件光转换成电太阳电池板发电量太阳光入射角器件光转换成电太阳电池板发电量太阳光入射角关太阳光线太阳电池板面垂直时转换率高采动追光系统转换率提高40
样前提需制作套全动太阳追光系统实现限度太阳相信久真正实处日常生活中
122系统研究现状
太阳辐追踪装置应昼夜阴晴更太阳落山时追踪装置西边然停止工作够复位遇乌云遮住太阳时追踪装置传感单元法反应出太阳光线变化乌云太阳偏离较角度种情况求追踪装置传感探测单元够较范围反应出太阳光线变化
现太阳观测科学研究太阳追踪装置然追踪准确价格太昂贵国家气象计量站研制FST型全动太阳踪器采传感器定位太阳运行轨迹定位相结合设计弥补赤道架型太阳踪器缺点具全动全天候踪精度高等优点2 种型精密仪器价格昂贵通性性价高
普通民太阳追踪装置1997年美国Blackace研制单轴太阳踪器完成东西方白动踪南北方通手动调节接收器热接收率仅提高15 1998年美国加州成功研究ATM两轴踪器该装置太阳面板装集中阳光涅耳透镜样块太阳面板硅收集更量热接收率进步提高JoeIHGoodman研制活动太阳方位踪装置该装置通直径回转台太阳接收器东西踪太阳方位踪器具直径轨迹通风窗体白昼光鼓膜结构窗体窗体面圆顶结构成排太阳收集器西踪太阳提高夏天季节里量获取率2002年2月美国亚利桑学推出新型太阳踪装置该装置利控制电机完成踪采铝型材框架结构结构紧凑重量轻拓宽踪器应领域3普通民太阳追踪装置普遍存问题精度差
市场急需种追踪范围广精度高原理结构简单方便太阳追踪装置快技术转化生产力推动太阳普利拓宽太阳利领域4
123系统拟研究容
系统尝试利三菱电机相关FA产品:PLC变频器伺服放器伺服电机等设计制造种简单济高效实现两轴控制太阳电池组件辐追踪系统
13章总结
章简单介绍太阳电池组件辐追踪系统研制背景目现状拟研究容















2方案证
21追踪方案证
众周知 球天围绕通身南极北极轴西东转周转周昼夜昼夜分24h球时转15°
球转外绕太阳循着偏心率椭圆形轨道(黄道)运行称公转周期年球转轴公转运行轨道面(黄道面)法线倾斜成23°27´夹角球公转时转轴方始终变总指天球北极球处运行轨道位置时阳光投射球方形成球四季变化
假设观察者位球北半球中纬度区太阳天球周年视运动情况做描述
年春分日(3月12日)太阳赤道南达赤道(太阳赤纬占0°)球北半球天文春季开始周日视运动中太阳出正东没正西白昼黑夜等长太阳正午高度等90° (观察者理纬度)春分太阳生落点逐日移北方白昼时间增长黑夜时间缩短正午时太阳高度逐日增加
夏日(6月2日)太阳正午高度达值90°+23°27´白昼长时候球北半球天文夏季开始夏太阳正午高度逐日降低时白昼缩短太阳升落趋正东正西
秋分日(9月23日)太阳赤道北达赤道(太阳赤纬0°)球北半球天文秋季开始周日视运动中太阳出正东没正西白昼黑夜等长
秋分太阳生落点逐日移南方白昼时间缩短黑夜时间增长正午时候太阳高度逐日降低冬日(12月2日)太阳正午高度达值90°23°27´黑夜长时球北半球天文冬季开始冬太阳正午高度逐日升高时白昼增长太阳升落趋正东正西直春分日(3月21日)太阳赤道南达赤道
211视日运动轨迹追踪
太阳光伏发电系统发电效率太阳高度角气透明度海拔高度日时数太阳电池光电转换效率等关相某固定点说天太阳东升西落方位时刻样点日期时刻会太阳赤纬角变化引起太阳高度太阳发电系统求电池组件始终限度垂直太阳入射光线太阳追踪系统工作状况整系统发电效率重影现太阳辐追踪方式根追踪原理分两类视日运动轨迹追踪方式光电追踪方式5
太阳位置天变化运行规律确定计算视日运动轨迹追踪方式通计算太阳时刻位置控制机械完成追踪简单太阳光伏发电系统采追踪方式方位角太阳进行追踪光伏发电效率增高太阳高度角变化带效率损失
太阳高度角计算
1般时间
太阳高度角着方时太阳赤纬变化变化太阳赤纬(太阳直射点纬度相等)δ表示观测理纬度φ表示(太阳赤纬理纬度北纬正南纬负)方时(时角)t表示太阳高度角计算公式:
(21)
2正午时间
日升日落点天太阳高度角断变化日出日落时角度0 正午时太阳高度角时角0公式简化:
  (22)
两角差三角函数公式
 
太阳位天顶北区言 (23)
太阳位天顶南区言 (24)
二者合求纬度太阳直射纬度差会负等绝值正午太阳高度角计算公式:
  6 (25)
根太阳高度角计算确定太阳集热装置俯仰角预设太阳集热装置运动轨迹种方式缺点精确追踪太阳环境变化变化

图21日图
212光电轨迹追踪
光电追踪光电传感器作探测组件实时探测太阳位置信号送达PLC单片机等控制核心进行处理完成太阳位置探测追踪太阳位置变化时传感器组件会输出结果根样变化情况知道太阳变化情况者知道太阳具体偏差位置太阳追踪系统直接太阳接收器作传感组件太阳电池板类追踪系统工作原理先定方转动轴转动果太阳电池板输出增高说明太阳方相应电机继续转动反果输出降低说明太阳相反方控制相应电机反转类系统简单稳定性差追踪精度低追踪回应慢追踪系统般采单独光电传感器检测太阳位置传感器采光感组件光电二极光电三极光电池光敏电阻等7
光电追踪方式优点国外受高度关注方面种追踪方式属死循环控制方式时刻检测太阳位置系统初始安装精度求较低会受累积误差影响8 方面种传感器信号少运算简单
光电追踪方式存着致命缺点追踪稳定性问题种回馈式工作方式较容易受干扰光影响受天气影响较克服样问题成国外学者研究较领域传感器性追踪系统影响较设计准确精确反应太阳位置克服干扰太阳位置光电传感器成关键问题9
213追踪方案
视日运动轨迹追踪方式光电追踪方式优缺点实际运中系统综合采两种方式工作取优点实现光伏发电系统高效率工作种方式成较高适合型光伏电站发展外种系统操作复杂容易出现错误追踪问题
考虑视日运动轨迹追踪属开环控制累计误差法消加入回馈系统更复杂成更高系统选择光电追踪方式采9信号控制四方位角检测信号阴晴天检测信号两水方位极限角两俯仰方位极限角鉴光电追踪控制方式存缺点系统令设计种传感器满足需完成相应系统设计工作
22机械传动方案证
目前国外普遍机械传动机构两种种单轴追踪机构外种双轴追踪机构单轴追踪结构简单相较固定动太阳接受器件言够定程度提高系统接收光效率效果理想完成精确追踪必须两电机分东西水方太阳高度俯仰角两方时动作双轴追踪方式10系统采双轴追踪方式追踪太阳分东西水方俯仰角控制水方限位角度180度俯仰角度90度天中机械系统时着太阳转动求系统速度慢水方果采11齿轮传动电机转半圈装置转180度样相难控制精度高系统电机机械装置间配合采涡轮蜗杆传动传动301样电机转30圈装置转1圈样保证整系统精度俯仰角度控制通伺服电机调整样求低速采样方法涡轮蜗杆减速器减速301伺服电机身非常精确传动机构采步带轮步带轮减少传动程中误差
23控制器证
控制器够实现装置动运算控制系统工作功常见控制器工控机单片机FPGAPLC(编程逻辑控制器)太阳发电系统位世界意位置系统控制器身适应力提出求
工控机(Industrial Personal Computer)工业控制计算机种增强型适合工业环境计算机相普通计算机优点防磁防尘防击含抗干扰力强专电源持续长时间工作PCIISA插槽等缺点数处理力差存储选择性差价格较高等9
FPGA (FieldProgrammable Gate Array)现场编程门阵列作专集成电路领域中种半定制电路出现解决定制电路足克服前编程器件门电路缺点FPGA芯片批量系统提高系统集成度性佳选择11
单片机称微控制器(Microcontroller )单片机应非常普遍价格较便宜单片机制作控板受制版工艺布局结构器件质量等素影响导致抗干扰力差障率高易扩展环境赖性强开发周期长采单片机制作控板长时间实际验证难形成真正产品12
PLC十年实际应中检验控制器抗干扰力强障率低易设备扩展便维护开发周期短通性强控制程序变方便功强适应面广编程简单容易掌握成相单片机高
综合述分析系统选三菱FX3U48MR PLC作控制器
24操作界面证
传统工业控制生产社会实践中控制钮元件钮元件控制优越性占定空间GOT图形操作终端GOT操作较传统低压电器输入言触摸屏操作简单方便画面组成画面钮仅节约安装空间整系统美观时GOT强机互动监控控制系统运行情况减少控制电路规模系统设计采三菱GOT1045 QSBDC图形操作终端
25 驱动控制方案证
太阳东西水方运行轨迹速度季节点较关系系统水方应实现极调速转速电压负载变化变化通改变频率改变电机转速系统采三菱FRA7NC变频器垂直方控制采三菱MRJ310A伺服放器
26 驱动电机证
东西水方机械系统基求够太阳东升西落程转动180度程历约10时程必须求电机够低速运行步电机转速n60fp(f电源频率p磁极数)磁极数般变动文选型90TYDL三相低速步电机垂直方求电机低速运行希进行相精确位置控制系统选择三菱KP13型伺服电机
27 系统方案
综述太阳电池组件辐追踪系统整体框图图22示

图22系统框图
28 章结
章太阳电池组件辐追踪控制系统方案进行证证终确定光电追踪PLC控制水方变频器驱动三相低速步电垂直方伺服放器驱动伺服电机方案






















3机械传动机构设计
31机械传动机构组成
实现两轴运动太阳电池组件辐追踪控制系统机械结构3部分组成分底座圆盘太阳电池支架

图31 系统机械装配图

图32 系统实物图
32 机械传动机构工作原理
系统双轴追踪圆盘转动实现追踪装置水转动支架俯仰实现太阳板仰角摆动
圆盘转动三相步电机减速器带动圆盘转动圆盘转动范围水位置180度转动西边东边限位开关触碰西限位角装置立回初始位置东边垂直位置触碰东限位角装置停止运动第二天太阳次升起时候装置重新启动追踪太阳
太阳板仰角摆动伺服电机减速器通步带带动轴轴太阳外框太阳板起绕轴转动俯仰角两限位开关允许太阳电池板旋转90度太阳电池板触碰限位开关立停止旋转等回原点信号停留高角度位置太阳电池板会动作
33 机械传动机构安装注意事项
1三相步电机伺服电机启动瞬间较瞬间扭矩必须底座圆盘效固定
2圆盘带盲孔圆柱体盲孔尺寸定保证面轴承接触放轴支撑架满足求:支架相放置圆盘圆心圆盘边缘板圆孔轴线圆盘圆心保证轴转动
3安装步带时定先保证电机减速器轴垂直步带轮轴步带行
4安装轴时套筒L形板实际安装误差轴线偏差调试时候通螺钉松紧控制轴线偏差保证轴转动
5安装带步带时控制带带松紧延长寿命
34章结
章介绍机械部分结构运动方式安装调试注意事项


4电气控制设计
41传感器
传感器: 英文名称:transducer sensor
  国家标准GB766587传感器定义:感受规定测量件定规律转换成信号器件装置通常敏感元件转换元件组成传感器种检测装置感受测量信息检测感受信息定规律变换成电信号需形式信息输出满足信息传输处理存储显示记录控制等求实现动检测动控制首环节13
411太阳位置传感器设计
光敏元件选择
光传感器常见传感器光电器件作转换元件传感器光传感器直接检测光变化作探测元件组成传感器许非电量进行检测直径速度位移等需非电量变化转换光信号变化光传感器非接触响应快性等特点目前光传感器应广传感器动控制检测技术中占非常重位14
光传感器利半导体光导效应光生伏特效应者光电效应原理制成传感器光敏电阻器利半导体光电效应制成种电阻值入射光强弱改变电阻器光测量光控制光电转换该类电阻器特点入射光越强电阻值越入射光越弱电阻值越考虑结构简单济实原满足相精确设计求系统采光敏电阻作检测光强弱传感器元件
二电路设计
太阳位置光电传感器光电追踪方式中重部件探测性决定系统追踪准确性继影响系统发电效率整系统重性忽视
光电追踪核心部件光电传感器达精度直接影响追踪系统追踪精度追踪精度高低直接影响太阳光伏发电系统发电效率素般传感器保证高精度情况忽略追踪范围素导致传感器常出现追踪范围搜索太阳情况改进技术然提高传感器追踪范围然满意保证光电传感器追踪范围追踪精度等方面时达求成影响光电追踪技术发展瓶颈15
鉴种传感器特点精度较高追踪系统图41示原理图示种简单实传感器R1R21KΩ电阻R510KΩ电阻R4调电阻阻值010KΩR51K电阻三极8050集电极接中间继电器线圈光射达光敏电阻阻值发生减旦调电阻预设阻值放器三级导通中间继电器线圈通电常开触头吸合PLC信号

图 41 LM358电路部电路图
LM358部包括两独立高增益部频率补偿双运算放器部电路图42示:24号脚接8号脚接5V电源输入输出123号脚接567号脚

图 42 LM358电路部电路图

三 安装
光电传感器安放位置方法直接影响传感器检测精度光敏电阻点元件接受光范围较广果直接暴露阳光会降低整太阳追踪系统精度文设计采光敏电阻外部安装遮光套根安装方作具体调整四传感器分安装太阳电池板四周图43示阴晴天检测传感器安装支架五传感器较电路集成块印制电路板安装太阳电池板面作避雨处理五传感器较电路公5V电源五24V电源负极直接焊起电源正极连接中间继电器线圈线圈端接电路板五三极集电极实物图图44示

图43 传感器安装

图44 传感器电路
412 雨水传感器
雨水传感器采两根导线交叉式布电路板导通连接PLC端子X0雨水滴落传感器时两根导线导通时PLC传送雨天信号PLC传送出动作信号执行回原点程序保护装置图45

图 45 雨水传感器
413 风速传感器
风速传感器直流电机装扇叶风时扇叶会风转动直流电机会产生电流风速达定风力时电池板会水放置减风带阻力降低系统损坏图46风速传感器信号传输PLC模拟量模块正负两端分接模拟量模块V2COM端

图46 风速传感器
42 变频器
变频器(Variablefrequency DriveVFD)应变频技术微电子技术通改变电机工作电源频率方式控制交流电动机电力控制设备变频器整流(交流变直流)滤波逆变(直流变交流)制动单元驱动单元检测单元微处理单元等组成通改变电源频率达改变电源电压目根电机实际需提供需电源电压进达节调速目外变频器保护功流压载保护等等着工业动化程度断提高变频器非常广泛应
系统采三菱变频器FRA740075KCHT
三菱变频器FRA740075KCHT 性介绍
功率范围:075~500kW
闭环时进行高精度转矩速度位置控制
传感器矢量控制实现转矩速度控制
置PLC功(特殊型号)
长寿命元器件置EMC滤波器
强网络通讯功支持DeviceNetProfibusDPModbus等协议
421变频器变频器连接安装
变频器连接采NET(网络)运行模式变频器体PU链接器(RS485置端子)编程逻辑控制器485ADP连接终端电阻开关设置成100Ω连接电缆双绞线链接方便通讯简单链接台变频器期硬件改善留余量编程逻辑控制器变频器485通讯连接线5根线采双绞线
●变频器连接步骤:
1确认连接方法
2准备接线
3断开编程逻辑控制器电源
4连接(仅FXon485ADP)电源
5通讯设备间接线
6连接终端电阻
7连接屏蔽线18
图47 PLC变频器连接图

图48 PLC变频器连接
●变频器安装
1松开操作面板两处固定螺丝(螺丝卸)

图49
2住操作面板左右两侧插销操作面板前拉出 卸

图410
进行安装时请笔直插入安装牢旋紧螺丝
●取
1)旋松安装前盖板螺丝
2)请边着表面护盖安装卡爪边左边固定卡爪支点前拉取

图411
●安装:
1)请表面护盖左侧2处固定卡爪插入机体接口
2)请固定卡爪部分支点确实表面护盖压进机体
(带操作面板安装注意接
口完全连接)
3)请拧紧安装螺丝

图412
●变频器安装

图413
422变频器参数设置
系统设计需改变电机转矩控制位置控制速度控制果改变电压控制电机转速会电流增电机发热烧坏保持输出电压频率率恒定方式采VF控制模式采VF控制电机求较少通性较适低速调整方式系统中没采采VF控制满足系统求
1确认运行现实运行模式显示:确定已停止运行状态
2设定参数设定模式:MODE键设置参数设定模式
3输入参数:转动M拨盘准P331SET键转动M拨盘设定直改0SET完成输入参数
4 完成输入:步骤3数全部输入变频器完成变频器参数设定
43伺服驱动器
伺服驱动器称伺服控制器伺服放器控制伺服电机种控制器作类似变频器作普通交流马达属伺服系统部分应高精度定位系统般通位置速度力矩三种方式伺服马达进行控制实现高精度传动系统定位目前传动技术高端产品

图413伺服驱动器部分名称
伺服放器正面显示部分(57段LED)进行状态显示参数设定等运行前设定参数诊断异常时障确认外部程序确认运行器件状态次MODEUPDOWN键进行参数设定
431伺服驱动器原理
  目前流伺服驱动器均采数字信号处理器(DSP)作控制核心
实现较复杂控制算法实现数字化网络化智化功率器件普遍采智功率模块(IPM)核心设计驱动电路IPM部集成驱动电路时具电压电流热欠压等障检测保护电路回路中加入软启动电路减启动程驱动器击功率驱动单元首先通三相全桥整流电路输入三相电者市电进行整流相应直流电整流三相电市电通三相正弦PWM电压型逆变器变频驱动三相永磁式步交流伺服电机功率驱动单元整程简单说ACDCAC程整流单元(ACDC)拓扑电路三相全桥控整流电路
着伺服系统规模应伺服驱动器伺服驱动器调试伺服驱动器维修伺服驱动器较重技术课题越越工控技术服务商伺服驱动器进行技术深层次研究
432伺服放器连接设置
伺服放器顶部控制柜壁留出较空隙安装风扇控制柜部温度超规定条件伺服放器密集安装时考虑安装公差相邻伺服放器间留出1mm间隙时请045摄氏度实际负载75

图414
伺服放器外部设备连接 :

图415
伺服放器伺服控制器控制伺服电机转速控制器系统采MRJ310AMRJ3系列伺服放器配USB通接口方便PC机通讯通讯速度快实时采集数力非常强
伺服放器连接参表41
表 41伺服放器端子接线
伺服器端子编号

PLC端子
10
PP
YO+
11
PG
Y0
35
NP
Y4+
36
NG
Y4
20
DICOM
24V
46
DOCOM
0+
15
SAN
47DOCOM
42
EMQ
43
LSD
44
LSN
34
LG
46 DOCOM
49
RD
接X07
44 伺服电机连接
伺服电机两根外置电缆线根电源线电源线连接伺服放器外根链接伺服放器编码线CN3编码线连接伺服放器CN2接口
45 三相交流电机连接
三相步低速电机接变频器输出端
46 PLC电气连接
PLC直接连接电脑进行通讯GOT直接连接电脑通讯样会较麻烦种直接通讯方式通根USB电缆线连接GOTGOT进行工控设备编程安装调试需开控制柜更换电缆等麻烦工作种透明连接系统PLC——GOT——PC连接参图416

图416 透明接线图
PLC外界输入输出信号址分配电路连接PLC请参表42输入输出端口分配表图417PLC连接图
表42 PLC端口分配表
端子
输入设备

X0
光传感器
阴晴天
X1
光传感器

X2
光传感器

X3
光传感器

X4
光传感器

X7
伺服器
伺服准备信号
X11
限位开关
伺服限位信号
X12
GOT
急停钮信号
X17
限位开关
伺服限位信号
X20
GOT
急停钮复位信号
X23
GOT
手动运行钮信号
X24
限位开关
变频器原点东限位信号
X25
限位开关
变频器西限位信号
X26
GOT
动运行钮信号


图417 PLC外部连接图
47 电气控制箱设计安装
系统原理图参图418电路两空气开关分保护(电路采三相五线结构分三相线黄绿红’线零线)三相线面变频器控制三相步电机进行调速控制实现旋转时需转速 项220V控制伺服器PLC开关电源散热装置伺服器伺服电机进行速度调节变频器PLC进行控制开关电源提供24V5V电源采(安全考虑两指示灯24V安全电压)散热装置系统安全运行缺少系统电气控制柜安装布置图参图419

图418 系统原理图

图419 系统安装布置图
48 电气元器件清单
表43电气元器件清单
名 称
数量(台套)
备注
PLC
1
三菱FX3U48MR
GOT
1
GT1045QSBDC
伺服放器
1
MRJ310A
伺服电机
1
三菱KP13
变频器
1
三菱FRA740075kCHT
三项步电机
1
90TYDL
中间继电器
5

空气开关
4

接触器
2

指示灯
2
启动指示停止指示
紧急停止钮
1
旋停钮

2
启动钮停止钮
24v直流电源
1

行程开关
4

导线


行程开关
4

电池板
1
长宽82x36
49 章结
章整控制系统硬件做详细介绍包括光电传感器PLC伺服放器变频器三相电机伺服电机安装注意事项









5系统软件设计
51 GOT画面设计
GOT画面编辑通GT Desinger2进行编辑操作简单行编辑画面行美化画面程序通USB电缆线进行载设计画面系统设计7画面包括:欢迎界面界面手动指示画面动指示画面监控指示画面变频监控画面伺服监控画面界面选择操作模式选择手动动监控模式选择操作模式进行步手动操作模式两轴控制XY轴东西水方俯仰角动模式分启动停止钮分指示灯显示监控指示画面包含两监控象伺服监控变频器监控分指示灯指示运行状况
GOT画面详见第64节
表51 GOT软元件表

指示灯显示
软元件

软元件

X0020
紧急复位
D2
电池板实时电压显示
X0023
手动启动
M16
风速保护指示灯
X0012
紧急停止
Y0020
变频器运行指示
M21
X轴左
Y0021
变频器正转指示
M27
X轴右
Y0022
变频器反转指示
M13
Y轴左
Y0023
变频器运行异常
M14
Y轴右
Y0024
伺服器运行异常
X0025
动模式启动
Y0010
手动运行指示
M16(置位)
启动风速保护
Y0011
动运行指示
M16(复位)
风速保护复位
Y0012
阴天停止指示
D250
变频器频率输入
Y0013
紧急停止指示


D201
变频器频率显示


D203
变频器频率显示


D6
风速显示
52 系统控制策略
模糊控制模糊集理模糊语言变量模糊逻辑理基础种控制方法行模仿模糊理决策程种智控制方法该方法首先操作员专家验变成模糊规然模糊化信号作模糊规输入完成模糊推理推理输出量加执行器
系统根春夏秋冬四季太阳入射光强度调节调电阻根电压变化定范围模糊模拟量转化数字量PLC执行器PLC根定规控制系统运行
表52 传感器控制规
传感器信号
机构动作
晴天
1号
2号
3号
4号
0
x
X
x
X
动作
1
1
0
0
0
左运动
0
1
0
0
右运动
0
0
1
0
右运动
0
0
0
1
左运动
1
1
0
0
运动
1
0
0
1
左运动
0
0
1
1
运动
0
1
1
0
右运动
1
1
1
0
右运动
1
1
0
1
左运动
1
0
1
1
左运动
0
1
1
1
右运动
1
1
1
1
动作


53 序控制流程图
序控制流程图详见附录
54 梯形图程序设计
程序实现装置水方电机转动触碰西限位开关三相电机够停止转动然转原东边初始位置转动东边时触碰东限位角时整装置进入等状态等第二天太阳次升起时候次转动太阳电池板俯仰角太阳高度角变化变化时候装置需限制太阳电池板运动俯仰角超90度0度肌纤维直分装限位开关初碰俯仰角限位开关次方装置停止运动
541 IO端口分配表
表 53 PLC输入端子分配表
端子
输入设备

X0
光传感器
阴晴天
X1
光传感器
1
X2
光传感器
2
X3
光传感器
3
X4
光传感器
4
X7
伺服器
伺服准备信号
X11
限位开关
伺服限位信号
X12
GOT
急停钮信号
X17
限位开关
伺服限位信号
X20
GOT
急停钮复位信号
X23
GOT
手动运行钮信号
X24
限位开关
变频器原点东限位信号
X25
限位开关
变频器西限位信号
X26
GOT
动运行钮信号
542 软元件说明
表54 PLC部继电器说明
端子

端子

MO
变频器回原点控标志
M102
伺服器回原点结束标志
M1
伺服器回原点控标志
M103
伺服器回原点行标志
M2
阴天标志
M104
伺服器回原点行标志
M3
传感器信号出错标志
M105
伺服器行移动中
M4
系统运行控指令1
M106
伺服器行移动中
M5
系统运行控指令2
M107
行结束
M10
紧急停止标志
M108
行结束
M11
动手动运行标志
M109
伺服器运行行标志
M12
运行模式选择标志
M110
伺服器运行行标志
M51
变频器初始化标志
M111
伺服器运行行中
M52
变频器回原点结束标志
M112
伺服器运行行中
M53
变频器回原点左行标志
M113
伺服器运行停止
M54
变频器回原点右行标志
M114
伺服器运行停止
M55
切换运行频率1(GOT)
M220
伺服器手动行标志
M56
切换运行频率2(GOT)
M221
伺服器手动行标志
M61
正转指令
M222
伺服器手动行运行
M62
反转指令
M223
伺服器手动行运行
D250
变频器运行频率寄存器
M224
伺服器手动行结束
M70~M77
变频器运行状态
M225
伺服器手动行结束
M63
低速运行指令
D0
电压模拟通道1
M16
启动风速保护
D1
电压模拟通道1
M15
风速起标志位标志
D2
电压模拟通道1转换值
M115
伺服风速行
D3
电压模拟通道1转换值
M116
伺服风速行
D4
电压模拟通道2


D5
电压模拟通道2


D5
电压模拟通道2转换值


D6
电压模拟通道2转换值
543 梯形图程序
详细梯形图程序请详见附录
55 模拟量收集
整装置正常运行时收集太阳GOT画面显示太阳实时电压显示图示手动动模式电压显示GOT软原件D2收集太阳通图51示电路传送PLC模拟量模块进行识GOT进行实时电压显示


图51信号采集电路
56 章结
章介绍系统软件GOT画面制作采控制策略程序设计程序设计包括程序流程图IO端口分配具体程序

6系统调试
61调试基务
实现生产机械工作务达规定静态动态性指标必须系统安装竣工质量检验合格进行认真细致调试工作确保系统安全合理进行必手段应做方面求
技术文件图纸单体设备附属装备进行外观检查关键尺寸检查装配质量部件互换性检查接线检查绝缘试验等常规检验发现整系统设备附件长途搬运仓库保安装程中损坏差错隐患找出核系统中电源装置极性相序单元间正确连接关系保护装置均设计求进行整定单元进行特性测定调整试验工作合理工作状态——达满意技术指标通调试整系统获较理想静态特性动态指标验证种状态系统工作性种事状态保护装置性通调试校核设计文件正确性提供修改设计必
611调试前准备工作
1应具备完整设计图纸说明书(包括关计算)设备技术文件
2应编制详系统调试纲明确规定单元环节整系统调试步骤操作方法技术指标
3应挑选系统定解员电工参加调试工作必时邀请关设计员技术员参加调试
4般常仪器仪表工具器材备品配件等应齐备完外应准备调试系统需专仪器仪表双踪示波器等
5确保调试安全利进行应具切断全部电源紧急总开关认真考虑调试时种安全措施
612 调试前检查
1设备安装检查
2线路检查
3绝缘检查
613调试般序
1先查线操作通电前先检查线路
2先保护操作先做保护部分整定调试操作部分
3先单元整体先调单元部分调整体部分
4先静态动态先调静态工作点调动态响应
5先模拟真实先带电阻性模拟负载试验带真实负载
6先开环闭环系统调试时先做开环调试做闭环调试
7先环外环:双闭环系统调试时先做环调试做外环调试
8先低压高压整系统投入时先送低压电调试然投入高压
9先轻载重载试运行时先带轻负载带重负载负载
10先手动动试运行时先做手动操作试验满意投入动系统试验
11先正常事试运行时先正常情况操作然种事状态试验考核整系统工作性
62 机械传动机构调试
项目采机械传动机构涡轮蜗杆减速机构前期机械零部件加工完成整机械系统进行安装调试具体安装调试程:
1 准备工具螺栓等零件
2 安装三相步电机固定指定位置通联轴器减速器连接固定指定位置
3 安装圆盘(固定)螺栓固定3方形快
4 安装面轴承
5 安装圆盘(动)心保证效接触销圆盘减速器输出轴固定
6 轴安装:套筒套轴承装轴然装步带轮步带安装步带时候注意步带齿安装发生错误带齿定致套轴承套套筒螺钉固定支架
7 减速器联轴器伺服电机固定L形板装带轮套带固定(松点)n形板n形板螺纹结构带拉紧载L形板完全固定n形板
8 安装太阳板外框螺母u形螺栓外框拉轴
9 太阳板安装外框中螺栓固定然完成
63 传感器调试
系统整体调试传感器较电路调电阻调节调电阻调试方法:果光线强情况中间继电器已吸合说明调电阻预设值光源稍微三极导通继电器常开触头吸合种情况调电阻调果移动光源三极法导通中间继电器没反应说明调电阻预设值调时调电阻阻值调
64 GOT调试
先进入GOT画面点击扬州市职业学进入系统图6162示

图61 欢迎界面

图62 界面
手动模式界面调试
GOT画面选择手动模式点击运行钮接着修改参数修改XY轴装置位置图6364

图63 手动指示画面

图64 手动参数修改
二动模式界面调试
进入动模式窗口点击启动系统果原点先动回原点然执行动程序图65示

图 65 动指示画面
三变频器参数设定界面调试
系统运行前设定变频器参数图66示必须变频器硬件设定频率530Hz间

图66 变频器参数输入
四风速保护界面调试
风速保护选项根户需求执行执行屏幕风速传感器实时传输风速显示图67示

图67 风速保护选择
五监控界面调试
系统运行时GOT进行实时监控选择云运行监控变频器伺服器运行状况图6869610示

图68 监控指示画面

图 69 变频伺服监控画面

图610运行监控画面
65 系统联合调试
651 晴天
装置通380V交流电先阴晴天检测传感器检测否晴天晴朗时候控制方式分两种:动模式手动模式
动工作模式
太阳电池组件辐追踪系统开始动工作果系统装置原点太阳电池组件辐追踪系统动回原点触碰东限位角俯仰角低角停止转动已回原点位置然放太阳电池板四周传感器开始检测太阳位置中传感器检测阳光时系统运动方传感器方两方传感器时接受信号时系统运行复合运动垂直方水方时转动方两传感器时接受信号方处正位置需转动直四传感器时接受信号时整装置处正位置刻太阳电池组件辐追踪系统停止工作方传感器检测信号偏差时方作进行调整处正午时太阳高度角处太阳电池组件辐追踪系统俯仰角垂直方处极限位置触碰俯仰角极限角限位开关时太阳电池组件辐追踪系统俯仰角垂直方会转动太阳高度角减时太阳电池板继续踪太阳太阳落山时太阳电池组件辐追踪系统水方处极限位置整装置进行回原点运动触碰原点水方极限角俯仰角极限角时停止工作等第二天太阳次升起太阳电池组件辐追踪系统继续工作循环工作GOT画面中见太阳采光模拟量显示
二手动工作模式
点击GOT手动操作画面太阳电池组件辐追踪系统开始手动控制四方运动分垂直方俯仰角变化水方左右变化时GOT画面会电池板太阳采光模拟量数值变化
652 阴天
装置通380V交流电先阴晴天检测传感器检测否晴天检测阴天太阳电池组件辐追踪系统原点工作阴晴天检测传感器实时检测中已动工作模式时候天气突然放晴时阴晴天检测传感器时PLC信号系统工作太阳电池组件辐追踪系统动踪阴天情况果切换手动操作模式时系统工作
653 雨天
太阳电池组件辐追踪系统正常工作时雨水传感器检测雨时系统停止工作执行回原点程序触碰原点限位开关时停止工作实现保护功
654 风天气
太阳电池组件辐追踪系统正常工作时风力传感器检测风天气时预设值八级风强风吹动风扇旋转驱动直流发电机发电达八级风力时发电机发电电流达定值时太阳电池组件辐追踪系统停止工作执行回原点程序触碰原点限位开关时停止工作实现保护功
655 紧急情况
遇紧急情况紧急钮太阳电池组件辐追踪系统停止工作时执行什操作装置会运动复位方进行操作
66 章结
章介绍整系统加工程机械部分电气部分系统整体调试程





















7结
71总结
系统提出种太阳电池组件辐追踪控制系统文工作总结:
1分析太阳追踪两种方式采光电踪方式根天气情况行选择否工作提高太阳利率时系统工作更稳定
2深入分析机械结构电气控制方案证电气控制箱做具体分析设计设计出种结构简单原理简单方便太阳电池组件辐追踪控制系统
72 系统提升
时间缘装置做实物演示
1驱鸟装置:鸟类果停留太阳电池板第会增加身重量电池板会损坏第二会污染太阳电池板装驱鸟装置
2风力保护:风力保护时太阳电池板成水位置应根风力电池板压力旋转具体角度电池板风呈行位置
3冰雪:太阳电池板表面冰雪覆盖时太阳电池板表面压力传感器会检测达定厚度电池板边缘电阻丝发热动雪
4雷电保护:装置室外运行必须装防雷电措施应装避雷针
5太阳收集:项目未蓄电池进行源收集期发展时会作进步研发
73 展
文设计基PLC太阳射角度动踪系统该系统够实现太阳双踪
文中首先讨太阳利现状诸目前世界源利状况太阳特点目前流常规源相优势太阳国外利情况叙述目前种太阳采集装置目前种较常太阳光踪方法太阳利踪方面较清楚解接提出次设计踪系统构想部份进行简单介绍列出整系统系统中部件设计求分踪系统机械部分控制部分程序部分进行设计设计中器件进行选型
设计基实现太阳光射角度双踪踪精确度等方面旧许足目前已踪系统差距系统部分改进空间机会进行进步改进
目前资源体系旧生资源社会断快速发展天资源越越目前资源体系种缺点越发凸显出例污染问题目前资源生问题太阳资源身污染生等优点慢慢重视起太阳利范围必然会越越广利太阳发电必然太阳利方面种适合家型太阳动踪发电系统结构简单价格低廉较高稳定性太阳利效率高等特点必然会极发展潜力
研究开发新源历程中中支探索队伍全球推进光伏发电发展脚步光伏技术然成熟建设成然较高文设计光伏事业发展定帮助尤现硅光电池成然较高情况发展高精度踪技术太阳事业着重意义
















参考文献
[1] 松林 动式太阳踪驱动系统研究设计 重庆学硕士学位文 2008年5月
[2] 贺军等全动太阳踪器软件设计研究气象水文海洋仪器2001第2期711
[3] 宋开峰 新型太阳踪装置机构研究
[4] 贺军等全动太阳踪器软件设计研究气象水文海洋仪器2001第2期711
[5] 球概第三版 高等教育出版社
[6] 李加升等基光敏器件光控电路分析[[J]中国科技信息2005年第14期
[7] Project INTAS961887 Photovoltaic installation with sunlight concentratorsFinal Report2000
[8] 杨培环 高精度太阳踪传感器控制器研究 2010年4月
[9] 宋开峰 新型太阳踪装置机构研究
[10] 工控机性分析中国工控网工控坛
[11] 王志良电力电子器件应技术[M]北京国防出版社1995
[12] 楼然苗51系列单片机设计实例北京北京航空航天学出版社2003
[13] 杨培环 高精度太阳踪传感器控制器研究 2010年4月
[14] 杨培环 高精度太阳踪传感器控制器研究 2010年4月
[15] 杨培环 高精度太阳踪传感器控制器研究 2010年4月
[16] 王淑英等编第四版电气控制PLC应
[17] 豆丁网
[18] 三菱FRA700 手册








致谢
文写作程中导师XX老师倾注量心血选题开题报告写作提纲遍遍指出稿中具体问题严格关循循善诱表示衷心感谢
通次课程设计太阳追光系统达系统种控制求成功完成太阳追光系统PLC动控制系统设计系统程序运行调试实现太阳追光系统动控制实现太阳追光系统手动控制提高系统性达设计目标设计中存着足系统进步完善改进
时间梭五月紧张忙碌毕业设计终接尾声学课画圆满句号
三年理学掌握基专业知识学方法然理离开实践毕业设计正专业教学环节学知识复巩固加强理联系实际力真正学知识应实践中步入社会走工作单位坚实基础
指导教师学热心帮助完成次设计毕业文完成际培养学校关怀鼓励老师表示深深谢意次设计工作奠定良基础时够学知识应实践中三年学专业知识次检验
设计程中方方面面关怀指导尤指导教师戴宗老师学中予帮助次设计利完成耗费量心血尊敬导师表示深深谢意
感谢全体机电体化专业老师学予关心帮助
力限设计程中妥处难免广指导教师予批评指正
谢谢




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基于PLC的分拣机械手

基于PLC的控制分拣机械手设计——硬件设计基于PLC的控制分拣机械手设计——硬件设计摘 要 本次设计在研究了近年来机械手发展状况的基础上,针对人类繁重的劳动,以及工业生产之中人工作业存在的安全隐患等问题提出了将PLC控制与气动控制相结合的机械手设计,运用了机械手技术作为设计基础,设计了整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统,提出基于PLC以及气动控制的

平***苏 2年前 上传533   0

基于plc的智能交通灯控制系统设计毕业论文

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

知***享 4年前 上传3084   0

基于PLC灌装机控制系统毕业论文

PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法,由于其控制方便,能够承受恶劣的环境,因此,在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。

z***u 5年前 上传2195   0

维修电工技师论文PLC、变频器在工业中的应用

维修电工技师论文 题 目 PLC、变频器在工业中的应用 单 位 专 业 维修电工技师 姓 名

文***品 5个月前 上传303   0