任务二　太阳能电池板追日跟踪方法

一、三菱PLC可编程序控制器

1.跟踪控制器基础知识

三菱可编程序控制器控制原理图和输入、输出端定义如图2-2-1和表2-2-1、表2-2-2所示。

2.3ND583步进电机驱动器

3ND583采用精密电流控制技术设计的高细分三相步进驱动器，适合驱动57～86机座号的三相步进电机。

（1）驱动器的电气指标

3ND583步进电机驱动器的电气指标如表2-2-3所示。

（2）驱动器接口

3ND583步进电机驱动器的接口描述，如表2-2-4和表2-2-5所示。

（3）驱动器的保护功能

①欠压保护　当直流电源电压+V低于18V时，驱动器绿灯灭红灯闪烁，进入欠压保护状态。若输入电压继续下降至16V时，红绿灯均会熄灭。当输入电压回升至20V，驱动器会自动复位，进入正常工作状态。

②过压保护　当直流电源电压+V超过51V时，保护电路动作，电源指示灯变红，保护功能启动。

③过电流和短路保护　电机接线线圈绕组短路或电机自身损坏时，保护电路动作，电源指示灯变红，保护功能启动。当过压、过流、短路保护功能启动时，电机轴失去自锁力，电源指示灯变红。若要恢复正常工作，需确认以上故障消除，然后电源重新上电，电源指示灯变绿，电机轴被锁紧，驱动器恢复正常。

二、控制技术基础

1.M542步进驱动器

M542型驱动器具有电机发热低、运行噪声低和运行平稳性等特点。主要驱动42、57型两相混合式步进电机。建议工作电压范围为24～36V，电压不超过50VDC，不低于20VDC。

驱动器的使用说明如表2-2-6所示。

2.太阳能模拟追日跟踪传感器

该传感器与控制器只检测传感器与模拟光源的位置偏差，并将位置信号转变成4个方向的开关量信号。当传感器对准模拟光源时，4个信号均无输出。阴晴天调节电位器用来检测阳光强弱或白天晚上的信号。顺时针方向调节电位器听到继电器吸合时，再逆时针调节，听到继电器放开的声音。用手挡住传感器前端，继电器就会吸合。

3.技术参数

系统供电　DC12V

跟踪精度　1°

信号输出方式　无源触点

信号数量　4/5

输出信号定义　向左、向右、向上、向下/阴晴（白天/晚上）

4.控制器组成

由阳光传感器（RY-CGQ-1-S）和控制器（RY-KZQ-D）两部分组成。

5.接线定义

控制盒出线定义如表2-2-7所示。

三、实训过程

1.光源模拟跟踪装置

该系统由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成，具体由太阳能电池组件、模拟太阳光灯、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板二维运动机构、步进电动机、步进电机驱动器、减速箱、三菱可编程序控制器、按钮和继电器等低压电器组成。

太阳能电池板组件的主要参数：

标称功率　20W

工作电压　17.5V

工作电流　1.14A

开路电压　22.0V

短路电流　1.23A

2.PLC控制原理图

PLC控制原理图见图2-2-1。

3.控制柜接线图

控制柜接线图见图2-2-2。

4.步进电机驱动器接线图

步进电机驱动器接线图见图2-2-3。

5.工作流程图

工作流程图见图2-2-4。

6.信号定义

信号定义见表2-2-8。

四、实训步骤

①依次打开“模拟能源控制系统”的PLC开关、开关电源开关、模拟光源开关。

②将PLC与电脑用PLC下载线连接，然后下载“太阳能电池板追日跟踪”示例程序。

③将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态，系统将运行示例程序。

④按下追日系统控制开关的“开始”按钮（绿色按钮），各步进电机准备工作。

⑤按下“控制”按钮（黄色按钮），模拟光源开始运动。太阳能电池板上的传感器根据感光信号控制步进电机，使太阳能电池板跟随着模拟光源同步运动，模拟光源运动到左限位挡板后按原路返回到右侧限位挡板后一个周期完成。在不按下停止按钮前，模拟光源将重复周期性运动（“控制”按钮带自锁功能，按下后模拟光源才能运动）。

⑥按下“停止”按钮（红色按钮），所有步进电机停止运行。按下“开始”按钮后又继续运行。

⑦按下“急停”按钮，切断步进电机驱动器24V电源，松开后系统继续运行。

⑧实验结束后，按下“停止”按钮（红色按钮），所有步进电机停止运行，再依次关闭模拟能源控制系统的PLC开关、开关电源开关、模拟光源开关和总电源开关。如需进行后续实验，可不关闭总电源。

【练习题】

（1）画出太阳能电池板追日跟踪系统的硬件控制框图、连线图和PLC程序流程图。

（2）根据PLC程序流程图编写太阳能电池板追日跟踪控制程序。