基于西门子LOGO！的智能太阳能跟踪系统

杨清学　周江

摘 要克服现有技术缺陷，提供一种电路简单、廉价、稳定性好的基于西门子LOGO！的光伏发电控制器，包括与该西门子LOGO！控制器连接的光线采集与转换模块、双组继电器互锁控制模块，以及与光线采集与转换模块连接的光照传感器模块、限位开关模块，还包括电压检测显示模块。本设计合理，电路结构简单，稳定性好，制作成本低，易于维护，适于推广。

【关键词】西门子LOGO！ 光线采集与转换 互锁控制 电压检测显示

提高太阳能利用率的方法有两种，一种是研究新型材料提高太阳能的转换率，另一种是提高太阳的接收率。本系统就是依据第二种方法，设计了一种基于西门子LOGO！的太阳能跟踪系统。本系统采用光线传感器采集四个方向的光线强弱，电路简单、稳定性好。经实践证明本设计性能良好、运行稳定。

1 总体设计

1.1 基本功能

由于太阳东升西落，在每天的每个时程，一个方向上的阳光都在不断的变化。所以太阳能发电板不能只朝着一个方向，要“动起来”，才能获得较多的太阳光。本设计光伏电机控制器是基于西门子LOGO！开发的，它主要由逻辑编程来实现对电机转动方向的控制，进而实现对太阳能电池板组件方向的控制。

主控单元是由西门子LOGO！组成的控制电路。主机集成8个数字量输入（包括2路AI 在12/24V DC状态下）和4路数字量输出；集成了数据保持功能，可确保当设备突然掉电的情况下，数据被安全保存；具有密码保护功能，可保护用户的专有知识；集成了36个功能块，无需附加的设备，例如时间小时计数器；西门子LOGO！可以使成本减少70%以上，不易于磨损，节省维护费用；DIN导轨安装，几乎没有配线需求，编写和改变程序只需按动按钮。

光线采集单元由LM324与光线传感器组成。显示单元是由数码管组成的电压显示模块。如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 光线采集电路设计

光线采集电路采用的是四路光线传感器采集光照，将光照强度转换为电压值，再通过LM324的比较电路，控制三极管的输出电平。图2为一路光照采集转换电路，X1为输出端，输出给西门子LOGO！。K1为此路输出的限位开关，当光线较强时，X1端输出高电平，X轴电机正向转动，当限位开关K1被按下时，电机停止转动。如图3所示为四路光线采集电路。

2.2 控制电路设计

该系统采用西门子LOGO！控制器，结合继电器，通过光线采集与控制电路，实现了对太阳能电池板寻光的控制。

此款西门子LOGO！工作电压可以为DC12V/DC24V，在此控制系统中采用的是12V蓄电池供电。光线采集电路是通过光照传感器采集东西南北四个点的光照，经过LM324的比较电路处理， 将数字电平高低送给西门子LOGO！的I1～I4输入端口。西门子LOGO！的输出端是四组由西门子LOGO！逻辑编程控制的开关。输出经过四个继电器的组合锁存电路，由两组输出分别控制X轴和Y轴的电机。由两个电机去控制太阳能电池板的转动方向，进而实现太阳能电池板寻光的效果。继电器采用的是双组继电器，其工作电压为12V。电机采用的是12V直流电机。电路设计图如图4所示。

3 实验应用

完成控制器的设计，另准备带电机与光源的太阳能电池板系统。将控制器与太阳能电池板系统上的电机正确连接好后，通上电，进行测试。然后观察太阳能电池板组件的转动方向，发现太阳能电池板正在向光源转动，然后观察此时的电压。等一段时间后，发现太阳能电池板组件停止转动，此时电压上升，电池板组件已经寻找到最佳光源照射位置。经测试，系统正常运行。

4 结论

本设计基于西门子LOGO！控制器，相比单片机，减少了其外围电路的设计，电路简单，大大的提高了其开发效率。与PLC相比，更加的小巧灵活，便于开发与维护。并且使用了继电器锁存电路控制电机转动，使系统更加安全可靠的运行。给出了硬件部分的设计图和软件部分的设计图，并制作了样品进行测试，测试结果性能良好，有良好的适用价值。

参考文献

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作者简介

杨清学（1965-），男，四川省青川县人。大学本科学历。现为成都职业技术学院副教授。研究方向为通信技术、光伏发电技术及应用。

作者单位

成都职业技术学院 四川省成都市 610041