风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计毕业论文

风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计毕业论文目录TOC\o"1-2"\h\z\u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）S7-200CPU226PLCI/O接口 19（四）S7-200CPU226PLCI/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。2．各单元的设计分析及PLC控制程序设计，输入/输出地址分配，程序流程图设计，程序梯形图设计。3．满足各功能要求。一、西门子PLC概述德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。由最初发展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市场，停止生产，而S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心，而TDC系统沿用SIMADYND技术内核，是对S7系列产品的进一步升级，它是西门子自动化系统最尖端，功能最强的可编程控制器。本设计采用西门子S7-200系列的PLC。SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。二、系统的关键技术（一）PLC控制技术PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。西门子S7-200PLC作为小型PLC系统中的佼佼者，在各种工程中等到了广泛应用。因此，配通过对S7-200的介绍，希望使学生掌握PLC的基本工作原理、硬件结构、指令、梯形图编程的基本方法，以及开发PLC控制生产过程的基本方法，为自动化等到相关专业学生毕业后从事工业生产过程自动化打下良好的基础。本论文利用西门子S7—200PLC作为核心控制器，利用其丰富的基本及功能指令来设计，从而实现对风光互补供电的LED广告灯控制系统的设计——太阳能供电系统具体的控制要求。通过使用编程软件，直接在PC机上用梯形图进行编程，然后调试修改，直至可以完成要求。（二）太阳能发电技术将太阳光辐射能通过光伏效应直接转换为电能，称为太阳能光伏发电技术。太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器和用户负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,用户负载为系统终端。从目前来看，薄膜电池虽有很好的发展潜质，但单晶硅与多晶硅电池仍是较长时间内的主流产品。太阳能光伏发电技术日新月异，企业转换率已达17%，实验室转换率已达24.7%，每年的平均增长速度超过0.2%以上。太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，受地域限制小；太阳能电池主要的材料--硅，原料丰富；无机械转动部件，没有噪声，稳定性好；维护保养简单，维护费用低；系统为组件，可在任何地方快速安装无污染，完全干净（蓄电池除外）。（三）DSP技术数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。图2数字信号处理DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。三、系统硬件（一）系统总体架构及主电路电气原理图整个系统包括光伏供电装置和光伏供电系统两大系统。光伏供电装置的功能是把太阳能转换为电能。光伏供电系统的功能是控制太阳能电池组件的运动及处理经太阳能电池组件提供的电能以及其他的一些系统功能要求。流程图如下图3。太阳能太阳能电能蓄电池太阳能板DSP控制器图3系统框图光伏供电由光伏供电装置和光伏供电系统完成，光伏供电主电路电气原理如图4所示。继电器KA1和继电器KA2将单相AC220V通过接插座提供给摆杆偏转电动机，电动机旋转时，安装在摆杆上的投射灯由东向西方向或由西向东方向移动。摆杆偏转电动机是单相交流电动机，正、反转由继电器KA1和继电器KA2分别完成。图4光伏供电主电路电气原理图继电器KA7和继电器KA8将单相AC220V通过接插座分别提供给投射灯1和投射2。光伏电池方阵分别向东偏转或向西偏转是由水平运动直流电动机控制，正、反转由继电器KA3和继电器KA4通过接插座向直流电动机提供不同极性的直流24V电源，实现直流电动机的正、反转。光伏电池方阵分别向北偏转或向南偏转是由另俯仰运动直流电动机控制，正、反转由继电器KA5和继电器KA6完成。直流12V开关电源是提供给光线传感器控制盒中的继电器线圈使用。继电器KA1至继电器KA8的线圈使用+24V电源。（二）单元设计1．光伏供电装置光伏供电装置（图5）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、摆杆支架、摆杆减速箱、单相交流电动机、电容器、水平方向和俯仰方向运动机构、水平运动和俯仰运动直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成。图5光伏供电装置（1）光伏电池组件光伏电池单体是光伏转换最小的单位，尺寸为4~100平方厘米不等。光伏电池单体的工作电压约为0.5V，工作电流约为20~25毫安每平方厘米。光伏电池单体不能单独作为光伏电源使用，讲光伏电池单体进行串、并联封装后，构成光伏电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是单独作为光伏电池光源使用的最小单元。光伏电池组件的光伏电池的标准数量是36片（10cm×10cm）,大约能产生17V左右的电压，能为额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。图6是标准的光伏电池组件。光伏电池组件经过串、并联组合安装在支架上，构成了光伏电池方阵，可以满足光伏发电系统负载所要求的输出功率。 图6光伏电池组件目前主要有3种商品化的硅光伏电池：非晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池以及单晶硅光伏电池。单晶硅光伏电池所使用的单晶硅材料与半导体行业所使用的材料有相同的品质，单晶硅光伏电池的成本比较贵，光电转换率为13%~15%。多晶硅光伏电池的制造成本比单晶硅光伏电池底，光电转换率比单晶硅光伏电池要低，一般为10%~12%。非晶硅光伏电池属于薄膜电池，造价低廉，光电转换率比较低，一般为8%~8%。（2）水平方向和俯仰方向运动机构水平方向和俯仰方向运动机构有两个减速箱，一个称为水平方向运动减速箱，另一个称为俯仰方向运动减速箱，这两个减速箱的减速比为1:80，分别由水平运动和俯仰运动直流电动机通过转动链条驱动。光伏电池方阵安装在水平方向和俯仰方向运动机构上方，当水平方向和俯仰方向运动机构运动时，带动光伏电池方阵作水平方向偏转移动和俯仰方向偏转移动。（3）光源移动机构摆杆支架安装在摆杆减速箱的输出轴上，摆杆减速箱的减速比为1:3000，摆杆减速箱由单相交流电动机驱动，摆杆支架上方安装2盏投射灯，组成如图7光源移动机构。当交流电动机旋转时，投射灯随摆杆支架作圆周运动，实现投射灯光源的连续运动。这里的投射灯是用来模拟太阳发光。图7光源移动机构（4）光线传感器光线传感器安装在光伏电池方阵中央，用于获取不同位置的投射灯的光照强度（现实中就是获取不同位置的太阳光照的强度），光线传感器通过光线传感器控制盒，将东、西、南、北方向的投射灯的光强信号转换成开关量信号传输给光伏供电系统的PLC，由PLC进行相应的控制。光线传感器的电原理图如图8所示。IC1a和IC1b是电压比较器，电阻R3和R4给IC1a和IC1b电压比较器提供反相端固定电平，RG1、RP1和R1为IC1a电压比较器提供同相端电平，RG2、RP2和R2为IC1b电压比较器提供同相端电平。在无光照或者暗光的情况下，光敏电阻RG1的电阻比较大，RG1、RP1和R1组成的分压电路提供给IC1a电压比较器同相端的电平低于IC1a电压比较器反相端的固定电平，IC1a电压比较器输出低电平，三极管VT1截止，继电器KA1不导通，常开触点KA1-1和常闭触点KA1-2保持常态，信号1端无电平输出。同样在无光照或者暗光的情况下，光敏电阻RG2的电阻比较大，RG2、RP2和R2组成的分压电路提供给IC1b电压比较器同相端的电平低于IC1b电压比较器反相端的固定电平，IC1b电压比较器输出低电平，三极管VT2截止，继电器KA2不导通，常开触点KA2-1和常闭触点KA2-2保持常态，信号2端无电平输出。RRG1RP1R1R2RP2RG2R3IC1aIC1bR6KA1R5KA2VT1D1VD20VKA1KA2+24V信号1信号2VT2图8光线传感器的电原理图将光敏电阻RG1和光敏电阻RG2安装在透光的深色有机玻璃罩中，光敏电阻RG1和光敏电阻RG2在罩中用不透明的隔板分开。当太阳光或者灯光斜照射在光敏电阻RG1一侧，光敏电阻RG1受光照射，其阻值变小；光敏电阻RG2没有受到光的照射，其阻值不变。RG1、RP1和R1组成的分压电路提供给IC1a电压比较器同相端的电平高于IC1a电压比较器反相端的固定电平，IC1a电压比较器输出高电平，三极管VT1导通，继电器KA1线圈得电导通，常开触点KA1-1闭合、常闭触点KA1-2断开，信号1端输出高电平。PLC接收该高电平后，控制水平方向和俯仰方向运动机构中的相应的直流电动机旋转，使光伏电池方阵向光敏电阻RG1一侧偏转。同样的道理，当太阳光或者灯光斜照射在光敏电阻RG2一侧，信号2端输出高电平，PLC控制水平方向和俯仰方向运动机构中的相应的直流电动机旋转，使光伏电池方阵向光敏电阻RG2一侧偏转。光伏电池方阵在偏转过程中，当太阳光或者灯光处在光敏电阻RG1和光敏电阻RG2上方，IC1a电压比较器和IC1b电压比较器均输出高电平，三极管VT1和VT2导通，继电器KA1和KA2的线圈得电导通，常开触点KA1-1和KA2-1闭合、常闭触点KA1-2和KA2-2断开，信号1端和信号2端无电平输出水平方向和俯仰方向运动机构中的相应的直流电动机停止动作，光伏电池方阵也停止偏转。实际的光线传感器在透明的深色有机玻璃罩中安装了4个光敏电阻，用十字型不透光的隔板分别隔开，这4个光敏电阻所处的位置分别定义为东、西、北、南。东、西光敏电阻和北、南光敏电阻分别组成如图5所示的电路，因此，有4路信号提供给PLC。当光线传感器接受不同位置的光照时，PLC会控制水平方向和俯仰方向运动机构中的相应的直流电动机旋转，直到光伏电池方阵正对着光源为止。（5）接近开关和微动开关水平方向和俯仰方向运动机构中装有接近开关和微动开关，用于提供光伏电池方阵作水平偏转和俯仰偏转的极限信号。与光源移动机构连接的底座支架部分装有接近开关和微动开关，微动开关用于限位，接近开关用于提供午日位置信号。2．光伏供电系统光伏供电系统主要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、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源等组成，如图9所示。图9光伏供电系统（1）光伏电源控制单元1）光伏电源控制单元的功能光伏电源控制单元主要由断路器、+24V开关电源、AC220V电源插座、指示灯、接线端等组成。主要作为系统中220V和+24V供电电源。光伏电源控制单元面板如图10所示。图10光伏电源控制单元面板2）光伏电源控制单元的电气原理图如图11所示。图11光伏电源控制单元电气原理图3）光伏电源控制单元接线如表1所示。表1光伏电源控制单元接线序号起始端位置结束端位置1DT1.1DT1.22DT1.3DT1.43DT2.1DT2.24DT2.3DT2.4（2）光伏输出显示单元1）光伏输出显示单元的功能光伏输出显示单元主要由直流电流表、直流电压表、接线端等组成。两块表分别用于测量和显示光伏电池方阵输出的直流电流和直流电压。光伏输出显示单元面板如图12所示。输出电流输出电流输出电压图12光伏输出显示单元面板2）光伏输出显示单元电气原理图如图13所示。图13光伏输出显示单元电气原理图3）光伏输出显示单元接线如表2所示。表2光伏输出显示单元接线序号起始端位置结束端位置1DT3.3接线排L2DT3.4接线排N3DT4.3接线排L4DT4.4接线排N5DT3.1QF07输出6DT3.2DT4.17DT4.1XT1.298DT4.2XT1.309DT3.5DT4.510DT3.6DT4.611DT4.5XT1.3312DT4.6XT1.34（3）光伏供电控制单元1）光伏供电控制单元的功能光伏供电控制单元主要由选择开关、急停按钮、带灯按钮、接线端等组成。选择开关自动挡、启动按钮、向东按钮、向西按钮、向北按钮、向南按钮、灯1按钮、灯2按钮、东西按钮、西东按钮、停止按钮均使用常开触点，分别接在接线端子的各个端口。急停按钮使用常闭触点，接在接线端子的端口上。余下的10个端口，分别接入相应按钮的指示灯。每一个按钮对应着光伏供电装置的一个动作，当按下按钮时供电装置就会做出相应的动作并且该动作的指示灯就会点亮光伏供电控制单元面板如图14所示。图14光伏供电控制单元面板2）光伏供电控制单元电气原理图如图15所示。图15光伏供电控制单元电气原理图3）光伏供电控制单元接线如表3所示。表3光伏供电控制单元接线序号起始端位置结束端位置1DT5.1接线排+24V2DT5.2CPU226I0.03DT5.3CPU226I0.14DT5.4CPU226I0.25DT5.5CPU226I0.36DT5.6CPU226I0.47DT5.7CPU226I0.58DT5.8CPU226I0.69DT6.1CPU226I0.710DT6.2CPU226I1.011DT6.3CPU226I1.112DT6.4CPU226I1.213DT6.5CPU226I1.314DT6.6接线排0V15DT7.1CPU226Q0.016DT7.2CPU226Q0.117DT7.3CPU226Q0.218DT7.4CPU226Q0.319DT7.5CPU226Q0.420DT7.6CPU226Q0.521DT7.7CPU226Q0.622DT7.8CPU226Q0.723DT7.9CPU226Q1.024DT7.10CPU226Q1.1（4）DSP控制单元和接口单元DSP控制单元和接口单元用于采集光伏组件输出信息、蓄电池工作状态信息，实现对蓄电池组的充、放电过程。1）DSP控制单元PCB板图如图16所示图16DSP控制单元PCB板图2）接口单元PCB板图如图17所示图17接口单元PCB板图保护电路如图18所示，蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、接口单元及程序完成，蓄电池的放电保护由DSP控制单元、接口单元、光偶隔离开关及继电器KA13完成。当蓄电池放电电压低于规定值，DSP控制单元输出信号驱动光偶隔离开关及继电器KA13工作，继电器KA13常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。图18蓄电池的放电保护电路3．蓄电池蓄电池主要性能参数包括蓄电池内阻、蓄电池能量、蓄电池的输出效率、蓄电池功率与比功率、蓄电池的自放电等。（1）蓄电池内阻电流通过蓄电池内部时受到各种阻力，使蓄电池的端电压降低，该阻力总和称为蓄电池的内阻。蓄电池内阻是一个总和参数，它是活性物质、电解质、隔膜、电极接头等电阻的总和。（2）蓄电池能量蓄电池的能量是指在一定放电条件下，蓄电池所能给出的电能，通常用瓦时(wh)表示，它也表示蓄电池放电的能力。理论能量wt可用理论容量(ct)和电动势(e)的乘积表示，即wt=ct•e蓄电池实际能量为一定放电条件下的实际容量cr与平均工作电压ur的乘积，即wr=cr•ur实际中，常用比能量来比较不同的蓄电池系列。比能量是蓄电池单位质量或单位体积所能输出的电能，单位分别是wh／kg或wh／l。（3）电池的输出效率蓄电池是一个能量储存器，充电时把电能转变为化学能储存起来，放电时再把化学能转变为电能供用电器使用。光伏发电系统所用的蓄电池应该为可重复使用的蓄电池。实际的蓄电池都不能作为理想的储能器，在工作过程中必有一定的能量消耗，通常用容量输出效率和能量输出效率来表示。容量输出效率ηc，指蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比，即ηc=Cdis/Cch×100％式中：Cdis为放电时输出的电量；Cch为充电时输入的电量。能量输出效率ηq，又称为电能效率，指蓄电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比，即ηq=Qdis/Qch×100％式中：Qdis为放电时输出的能量；Qch为充电时输入的能量。（4）蓄电池功率与比功率蓄电池的功率是指蓄电池在一定放电条件下，单位时间内所给出能量的大小，单位为w或kw。单位质量蓄电池所能给出的功率称为比功率，单位为w／kg或kw／kg。比功率是蓄电池重要的性能指标之一。蓄电池比功率越大，表示可以承受的放电电流越大。蓄电池的比能量和比功率性能是光伏发电系统进行蓄电池选型时的重要参数。因为蓄电池要与光伏阵列和用电负载装置相匹配。最终确定选用蓄电池的类型时还要考虑质量、体积、比能量、使用的温度范围和价格等因素。（5）蓄电池的自放电蓄电池的自放电是指电池在开路时自动放电的现象。蓄电池发生自放电，将直接降低可供输出的能量。自放电的产生主要是由于电极在电解液中处于热力学的不稳定性。电池的两个电极各自发生了氧化还原的结果。在两个电极中，负极的自放电是主要的，自放电的产生使活性物质白白地被消耗，变成不能利用的热能。自放电的大小，可以用自放电速率来表示，即用单位时间内容量降低的百分率来表示。如果用x表示容量降低值，则有C％=(C1-c2)/C1t×100％式中：C1为电池储存前的容量；C2为电池储存后的容量；t为电池储存的时间，一般用天、月或年来表示。自放电速率的大小由动力学的因素决定的，主要取决于电池材料的本性、表面状态、电解液的组成和浓度、杂质含量以及储存时的温度和湿度等。影响能量输出效率的主要原因是蓄电池的内阻。内阻使充电电压增加、放电电压降低，并且内阻消耗的这部分能量以热的形式释放。（6）蓄电池充电方式蓄电池的充电可以选用许多种方式进行，主要包括：恒(电)压充电、恒(电)流充电、恒(电)压限(电)流充电等。1）恒(电)压充电当环境温度为21～32℃时，放电结束的蓄电池以恒定电压2.35～2.45v／单体进行充电，充电时间一般16h以上或者3h内蓄电电池充电时电流没有明显变化，认为充电结束。恒压充电过程中，起始充电电流非常大，随充电的进行充电电流将逐步减小，直至无明显变化。2）恒(电)流充电当环境温度为21～32℃时，放电结束的蓄电池以恒定电流0.05c～0.25c3）恒(电)压限(电)流充电当环境温度为21～32℃时，放电结束的蓄电池以恒定电压2.35～2.45v／单体，限定(最大)电流0.25c进行充电，充电时间一般16h以上或者3h内蓄电池充电电流没有明显变化。这种充电方式与恒压方式比较，避免了充电初始电流对蓄电池以及设备的冲击，用户大多选用此种充电方式。（7）蓄电池的实际充电检测当光伏电池组件输出电压低于蓄电池电压时，组件无法给蓄电池充电。将示波器的检测探头分别接到DSP控制单元的0V和JP10-2上，得到如图19所示的波形，该波形表示不充电。图19不充电波形当光伏电池组件输出电压高于蓄电池电压时，组件可以给蓄电池充电。将示波器的检测探头分别接到DSP控制单元的0V和JP10-2上，得到如图20所示的波形，该波形表示充电。图20充电波形（8）光伏电池的输出特性1）光伏电池的短路电流ISC所谓光伏电池的短路电流是将光伏电池置于标准光源的照射下，输出短路时，流过光伏电池两端的电流。2）光伏电池的开路电压UOC所谓光伏电池的开路电压就是将光伏电池置于特定的太阳光照强度和环境温度下，输出开路时，光伏电池的输出电压。3）光伏电池的输出特性曲线在特定的太阳光照强度和环境温度下，光伏电池的负载RL的阻值从0逐渐变化到无穷大时，可以得到光伏电池的输出特性曲线即光伏电池的I—V特性曲线。将I—V特性曲线各工作点所对应的光伏电池的输出电压值和电流值相乘就得到光伏电池的输出功率特性曲线。如图21所示。图21光伏电池的输出特性曲线光伏电池的输出特性曲线对于分析光伏电池的特性非常重要，可以看出光伏电池是一个即非恒压源又非恒流源的非线性直流电源。（三）S7-200CPU226PLCI/O接口光伏供电系统使用西门子S7-200CPU226PLC作为光伏供电装置工作的控制器，该PLC有24个输入、16个继电器输出，S7-200CPU226PLCI/O配置如表4所示。表4S7-200CPU226PLCI/O配置序号I/O配置序号I/O配置1I0.0旋转开关自动挡23I2.6摆杆东西向限位开关2I0.1启动按钮24I2.7摆杆西东向限位开关3I0.2急停按钮25Q0.0启动按钮指示灯4I0.3向东按钮26Q0.1向东按钮指示灯5I0.4向西按钮27Q0.2向西按钮指示灯6I0.5向北按钮28Q0.3向北按钮指示灯7I0.6向南按钮29Q0.4向南按钮指示灯8I0.7灯1按钮30Q0.5灯1按钮指示灯、KA7线圈9I1.0灯2按钮31Q0.6灯2按钮指示灯、KA8线圈10I1.1东西按钮32Q0.7东西按钮指示灯11I1.2西东按钮33Q1.0西东按钮指示灯12I1.3停止按钮34Q1.1停止按钮指示灯13I1.4摆杆接近开关垂直限位35Q1.2继电器KA1线圈14I1.5未定义36Q1.3继电器KA2线圈15I1.6光伏组件向东、向西限位开关37Q1.4继电器KA3线圈16I1.7未定义38Q1.5继电器KA4线圈17I2.0光伏组件向北限位开关39Q1.6继电器KA5线圈18I2.1光伏组件向南限位开关40Q1.7继电器KA6线圈19I2.2光线传感器（光伏组件）向东信号411M0V20I2.3光线传感器（光伏组件）向西信号422M0V21I2.4光线传感器（光伏组件）向北信号431LDC24V22I2.5光线传感器（光伏组件）向南信号442LDC24V（四）S7-200CPU226PLCI/O的外部接口图22PLCI/O外部接口四、程序设计程序包括一个主程序和指示灯和自动两个子程序。（一）主程序1．系统急停和两个子程序。当遇到突发危险时，按下常闭按钮I0.2，则所有程序中的Q(输出)和M（内部继电器）都复位，程序停止。SM0.0是ON指令，表示一直处于接通状态。2．停止程序停止按钮I1.3接通后，内部继电器M5.2得电接通，则Q1.1得电程序停止。当按钮I1.3连续接通时间达500ms时停止程序不工作。3．两个投射灯工作程序。投射灯1按钮I0.7接通后，内部继电器M3.0得电接通，则Q0.5得电，投射灯1继电器闭合，投射灯1工作。当按钮I0.7连续接通时间达500ms时投射灯程序不工作。投射灯2程序和投射灯1程序类似。4．光伏组件运动程序。指令SM0.0一直接通，处于工作状态。内部继电器M5.4或者M6.0得电接通，那么Q1.4得电接通，光伏组件向东运动。向西，向北，向南的工作原理与向东的工作原理一样。5.光源移动机构的移动程序。内部继电器M6.4得电接通，光源移动组件由东向西运动，在自动程序中当遇到接近开关I1.4时停止运动，3秒之后继续运动。当碰到限位开关I2.6时，光源停止运动，并且向反方向运动3秒后停止运动，至此移动光源由东向西运动的程序结束。光源由西向东运动的原理与光源由东向西运动的原理是一样的。在此程序中由东向西运动的程序与由西向东运动的程序是互锁的。（二）指示灯子程序1．向东、向西、向北、向南指示灯程序（1）向东指示灯（2）向西指示灯（3）向北指示灯（4）向南指示灯向东按钮I0.3接通内部继电器M3.4得电接通，向东指示灯Q0.1得电工作。当按钮I0.3连续接通达500ms时T39接通，则向东指示灯程序自动停止。向西、向北、向南指示灯的工作原理与向东指示灯的工作原理是一样的。其中向东指示灯程序与向西指示灯程序是互锁的，同样的向北指示灯程序与向南指示灯程序也是互锁的。2．移动光源移动的程序（1）光源由东向西移动程序（2）光源由西向东移动程序东西按钮I1.1接通后，内部继电器M4.4得电接通，然后东西移动指示灯Q0.7得电工作。当按钮I1.1连续通电达到500ms时，内部继电器M4.5得电接通，此时移动光源由东向西移动的程序就停止了。同理，移动光源由西向东移动的程序的原理与光源由东向西移动的程序是一样的，并且这两个程序是互锁的。（三）自动子程序1．自动程序的启动程序把旋转开关挡选择在自动上，启动按钮I0.1接通后，内部继电器M5.0得电接通，启动按钮指示灯Q0.0得电工作，当按钮I0.1得电时间达到500ms时自动程序自动停止。当指令T60、T61、T62三个之一得电时自动程序也同样停止。2.传感器自动追踪程序当自动程序启动后此程序就开始工作，I2.2是向东信号、I2.3是向西信号、I2.4向北信号、I2.5向南信号。向东信号与向西信号互锁，向北信号与向南信号互锁。3.光源移动时间间隔程序自动程序启动后光源开始移动，光源运动5秒，于此同时光伏组件根据传感器传出的信号开始对其进行追踪，光源移动5秒停下来，等待光伏组件追踪，当追到时光源又开始运动，组件又对其进行追踪，以此类推。当光源移动机构碰到限位开关时就向相