风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计
风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计[20200128190628]
【摘要】
风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计—太阳能供电系统是一套模拟实际太阳能发电典型实例的装置,这套装置集机械、电气及电子、传感器、可编程控制(PLC)技术综合于一体。该装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。
文中分析了该系统总体方案设计、电路设计、PLC控制程序设计，详细阐述了以PLC控制技术为基础的实现了太阳能到电能的转换的应用研究。随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找可持续发展和绿色能源问题是本世纪乃至以后人类面临的重大课题之一，开发全新能源，对现有能源的合理充分利用已经得到全世界科学家的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的环保清洁能源将得到史无前例的发展。随着太阳能技术开发和产业化进程的深化，它的性价比、效率将得到极大的提高。所以本设计具有很高的可行性、实用性和节能环保价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLC风光互补环保太阳能
目 录
绪论 1
（一）设计背景 1
（二）太阳能发展的现状与展望 1
（三）太阳能发电支持技术 1
（四）本课题研究的意义及主要内容 2
一、西门子PLC概述 3
二、系统的关键技术 3
（一）PLC控制技术 3
（二）太阳能发电技术 3
（三）DSP技术 4
三、系统硬件 4
（一）系统总体架构及主电路电气原理图 4
（二）单元设计 5
（三）S7-200 CPU226 PLC I/O接口 19
（四）S7-200 CPU226 PLC I/O的外部接口 20
四、程序设计 21
（一）主程序 21
（二）指示灯子程序 25
（三）自动子程序 30
五、总结与展望 33
参考文献 34
致 谢 35
附录一 梯形图 36
绪论
（一）设计背景
开发全新能源，对现有能源的合理充分利用已经得到全世界科学家的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的环保清洁能源将得到史无前例的发展。随着太阳能技术开发和产业化进程的深化，它的性价比、效率将得到极大的提高，它在包括BIPV在内的各个领域都将得到广泛的应用，也将很大地推动和加速中国"绿色照明工程"的快速发展。
（二）太阳能发展的现状与展望
20世纪70年代中国太阳能光伏技术才开始研究，刚开始时主要运用于空间技术，之后渐渐从空中转移到地面并成了中国的光伏发电产业，已利用太阳能发电为中国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共20万无电户解决了用电问题。目前，中国已经安装光伏电站约10万千瓦，主要为我国山区居民提供电。
随着中国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！
太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。
国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测，认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%，预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上，占当年总发电量的1％，2040年占总发电量的20％，未来太阳能产业的发展前景光明。
（三）太阳能发电支持技术
太阳能发电核心器件就是光伏电池组件。由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传送了硅原子，使其电子发生了越迁，成为了自由电子在P－N结两侧聚集形成了一定的电位差，若外部电路接通时，那么在这个电压的作用下，就会有电流通过外部电路并且产生一定的输出功率。这个过程的本质就是：光子能量转换成电能的过程。
图1 光子能量转换
目前太阳能发电有两种方法。一种是将太阳能转换为热能, 然后按常规方式发电, 称为太阳能热发电。另一种是通过光电器件利用光伏原理将太阳能直接转换为电能, 称为太阳能光伏发电。本设计采用太阳能光伏发电。
从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电转换来实现。它同以往其他发电原理完全不同，具有以下特点：①能源质量较高；②可在用电处发电；③人类从情感上更容易接受；④绝对纯净无公害；⑤获取能源所用时间较短；⑥不受资源分布地理位置的限制；⑦不用担心资源枯竭危险。不足之处是：①获得的能源要考虑昼夜，阴晴及四季等气象条件；②假如照射的能量分布密度较小，那么就要占用更大得面积。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。
（四）本课题研究的意义及主要内容
风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计——太阳能供电系统是由光伏供电装置和光伏供电系统组成。其中光伏供电系统由光伏电源控制单元，光伏输出显示单元，光伏供电控制单元，DSP控制单元，可编程控制器（PLC），继电器组，蓄电池组等组成。
光伏电源控制单元接通电源启动，所有的器件开始工作。光伏供电装置把太阳能转换成电能经过DSP判断符合充电要求就接通继电器组对蓄电池组进行充电，如若不满足要求就断开继电器组，切断充电回路，阻止充电。DSP控制单元是用来判断蓄电池组是否需要充电，若需要充电那么接通继电器，否则断开继电器。此单元主要是用来保护蓄电池组，防止蓄电池组出现过充或者过放现象的发生。在光伏供电系统工作的时候光伏输出显示单元会实时的显示光伏供电装置所发的电的电流及电压。其中光伏供电控制单元和PLC配合来控制太阳能电池板组件的方向以满足不同实验及研究的需要。
本课题主要研究内容如下：
1．风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计——太阳能供电系统总体方案设计及该系统总体架构及功能设计。
【摘要】
风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计—太阳能供电系统是一套模拟实际太阳能发电典型实例的装置,这套装置集机械、电气及电子、传感器、可编程控制(PLC)技术综合于一体。该装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。
文中分析了该系统总体方案设计、电路设计、PLC控制程序设计，详细阐述了以PLC控制技术为基础的实现了太阳能到电能的转换的应用研究。随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找可持续发展和绿色能源问题是本世纪乃至以后人类面临的重大课题之一，开发全新能源，对现有能源的合理充分利用已经得到全世界科学家的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的环保清洁能源将得到史无前例的发展。随着太阳能技术开发和产业化进程的深化，它的性价比、效率将得到极大的提高。所以本设计具有很高的可行性、实用性和节能环保价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLC风光互补环保太阳能
目 录
绪论 1
（一）设计背景 1
（二）太阳能发展的现状与展望 1
（三）太阳能发电支持技术 1
（四）本课题研究的意义及主要内容 2
一、西门子PLC概述 3
二、系统的关键技术 3
（一）PLC控制技术 3
（二）太阳能发电技术 3
（三）DSP技术 4
三、系统硬件 4
（一）系统总体架构及主电路电气原理图 4
（二）单元设计 5
（三）S7-200 CPU226 PLC I/O接口 19
（四）S7-200 CPU226 PLC I/O的外部接口 20
四、程序设计 21
（一）主程序 21
（二）指示灯子程序 25
（三）自动子程序 30
五、总结与展望 33
参考文献 34
致 谢 35
附录一 梯形图 36
绪论
（一）设计背景
开发全新能源，对现有能源的合理充分利用已经得到全世界科学家的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽，用之不竭的环保清洁能源将得到史无前例的发展。随着太阳能技术开发和产业化进程的深化，它的性价比、效率将得到极大的提高，它在包括BIPV在内的各个领域都将得到广泛的应用，也将很大地推动和加速中国"绿色照明工程"的快速发展。
（二）太阳能发展的现状与展望
20世纪70年代中国太阳能光伏技术才开始研究，刚开始时主要运用于空间技术，之后渐渐从空中转移到地面并成了中国的光伏发电产业，已利用太阳能发电为中国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共20万无电户解决了用电问题。目前，中国已经安装光伏电站约10万千瓦，主要为我国山区居民提供电。
随着中国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！
太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。
国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测，认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%，预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上，占当年总发电量的1％，2040年占总发电量的20％，未来太阳能产业的发展前景光明。
（三）太阳能发电支持技术
太阳能发电核心器件就是光伏电池组件。由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传送了硅原子，使其电子发生了越迁，成为了自由电子在P－N结两侧聚集形成了一定的电位差，若外部电路接通时，那么在这个电压的作用下，就会有电流通过外部电路并且产生一定的输出功率。这个过程的本质就是：光子能量转换成电能的过程。
图1 光子能量转换
目前太阳能发电有两种方法。一种是将太阳能转换为热能, 然后按常规方式发电, 称为太阳能热发电。另一种是通过光电器件利用光伏原理将太阳能直接转换为电能, 称为太阳能光伏发电。本设计采用太阳能光伏发电。
从太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电转换来实现。它同以往其他发电原理完全不同，具有以下特点：①能源质量较高；②可在用电处发电；③人类从情感上更容易接受；④绝对纯净无公害；⑤获取能源所用时间较短；⑥不受资源分布地理位置的限制；⑦不用担心资源枯竭危险。不足之处是：①获得的能源要考虑昼夜，阴晴及四季等气象条件；②假如照射的能量分布密度较小，那么就要占用更大得面积。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。
（四）本课题研究的意义及主要内容
风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计——太阳能供电系统是由光伏供电装置和光伏供电系统组成。其中光伏供电系统由光伏电源控制单元，光伏输出显示单元，光伏供电控制单元，DSP控制单元，可编程控制器（PLC），继电器组，蓄电池组等组成。
光伏电源控制单元接通电源启动，所有的器件开始工作。光伏供电装置把太阳能转换成电能经过DSP判断符合充电要求就接通继电器组对蓄电池组进行充电，如若不满足要求就断开继电器组，切断充电回路，阻止充电。DSP控制单元是用来判断蓄电池组是否需要充电，若需要充电那么接通继电器，否则断开继电器。此单元主要是用来保护蓄电池组，防止蓄电池组出现过充或者过放现象的发生。在光伏供电系统工作的时候光伏输出显示单元会实时的显示光伏供电装置所发的电的电流及电压。其中光伏供电控制单元和PLC配合来控制太阳能电池板组件的方向以满足不同实验及研究的需要。
本课题主要研究内容如下：
1．风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计——太阳能供电系统总体方案设计及该系统总体架构及功能设计。
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