组态软件实现追日毕业论文Word下载.docx
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1.1设计背景·
1.2设计原则·
2系统方案设计·
2.1系统图·
2
2.2系统功能·
3建立一个新工程·
3
3.1工程管理器的作用·
3.1.1启动工程管理器·
3.1.2新建工程应用·
4
3.2工程的备份和浏览·
5
3.2.1工程备份·
3.2.2工程恢复·
3.2.3工程搜索·
3.2.4工程开发·
3.2.5工程运行·
4设备连接及数据库建点·
4.1力控仿真设备·
6
4.2建立数据库点并设置IOLink·
7
4.3创建数据连接项·
10
5窗口的建立·
11
5.1工程组态画面·
6菜单的建立·
14
7PC与PLC通信与调试·
16
8心得体会·
附录·
17
参考文献·
18
摘要：
提出了基于可编程逻辑PLC（ProgrammableLogicController）的太阳能跟踪系统，使光伏模块能实时跟踪太阳光照，从而获得最大的太阳能。
系统设计包括硬件部分和软件部分，硬件有PLC输入输出端口的硬件配置，信号处理单元，光敏电阻光强法比较电路以及开关电源的设计；
软件有PLC的控制和监控程序以及基于forcecontrol6.1软件平台开发的PC机监控和数据采集程序。
基于PLC的太阳能跟踪系统能用于独立的太阳能发电设备，也能应用于串并联的大型光伏发电系统的现场总线控制。
因此，具有良好的应用前景。
关键词：
太阳能光敏传感器PCL追日系统
1设计背景与原则
1.1设计背景
由于现今高科技环境下，能源是促进经济发达和社会进步的原动力。
从工业革命以来，人类所使用的主要能源为石化能源，然而其蕴藏量有限，大量使用造成全球环境生态和气候产生莫大的变化，同时大气中的温室气体浓度大幅提高，造成气温逐渐升高、海平面上升等温室效应的现象，威胁了我们生存的环境。
因此在环保意识抬头的今日，积极开发低污染及低危险性能源乃为迫切的需要。
而太阳能是一种免费、无污染且又取之不尽、用之不竭，是一种可以利用来发电的一种相当好的能源。
而目前的太阳能发电效率普遍都不高，所以如何增加太阳能发电系统的发电效率是值得研究的。
由于太阳会随著四季的季节和天气有规律的变化，而太阳能板如能一年里都和太阳成垂直时，其接收日照强度是最好的。
目前太阳能电池板的架设大都采固定式，其电池板的板面固定朝向天空中某一方向，并不随著太阳移动而偏向。
要增加太阳光照射于太阳电池板上的单位面积照度，有鉴于此，本研究设计追日性能良好的太阳追踪发电系统。
而所设计出的机构，除了必须能承载太阳电池面板，也要能让面板在空间中做接近半球面的立体转动，如此才能完全追踪白天太阳在天空中的位置，也因此可以使总体发电量提高。
此系统可以提高照射能量密度，取得光照的最大量、以及在相同的发电量下，使用较少的太阳电池以降低发电成本，因此极具研究发展的重要性。
1.2设计原则
目前，国内常用的光电追踪有重力式、电磁式和电动式。
这些光电追踪装置利用光敏传感器，如硅光电管进行太阳光的检测。
在这些装置中，光电管的安装靠近遮光板。
通过调整遮光板的位置使遮光板对准太阳、硅光电池处于阴影区；
当太阳西移时遮光板的阴影偏移，光电管受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由伺服机构调整角度使追踪装置对准太阳完成追踪。
光电追踪灵敏度高，结构设计较为简单；
但受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，太阳光线往往不能照射到硅光电管上，导致追踪装置无法对准太阳，甚至会引起执行机构的误动。
2系统方案设计
2.1模拟追日流程图
图2-1模拟追日流程图
本次设计流程是光敏传感器在不同光照下产生不同的电流，形成信号差输送给上微机，上微机处理信号，通过力控组态界面发出指令给PLC控制云台，云台根据PLC给予的信号控制太阳能电池板的运动方向，使之追踪光源。
2.2力控界面功能图
本次设计是力控组态界面进行模拟追日的功能图，有手动控制和自动控制两种。
手动控制是手动开启模拟太阳的灯，通过设置的方向控制器控制云台找到最佳接收位置，再次追日时关闭上一盏灯，开启新的灯，再重新控制方向控制云台找到新的最佳接收位置。
自动控制是通过上微机开启模拟太阳的灯，开启执行跟踪的按钮，自动控制云台追踪并找到最佳接收位置，再次追日时停止执行跟踪并关闭上一盏灯，开启新的灯。
这样就完成本次追日控制
图2-2力控界面功能图
3建立一个新工程
3.1工程管理器的使用
3.1.1启动工程管理器
开始→所有程序→力控6.1→力控6.1中启动工程管理器：
如图3-1所示：
图3-1新建工程
3.1.2新建工程应用
按“新建”按钮，出现如下对话框：
如图3-2所示
图3-2新建工程
项目类型：
包括新建工程和模版工程。
新建工程是未经过任何处理的空白工程，需要用户自己从头开发。
模版工程已经对工程做了相应的优化，用户可以在生成的模版工程上进行修改、添加后得到自己的工程，从而缩短开发工期。
项目名称：
新建的工程的名称。
生成路径：
新建工程的路径，默认路径为：
C:
\ProgramFiles\PCAuto6\Project，可以修改。
描述信息：
对新建工程的描述文字。
点击“确定”按钮，此时在工程管理器中可以看到添加了一个名为NewApp1的工程，工程名可以修改，然后再点击“开发系统”按钮，进入力控的组态开发界面。
3.2工程的备份和浏览
如图3-3所示：
图3-3工程栏
3.2.1工程备份
在菜单上点击“备份”按钮，可将力控工程备份成PCK或PCZ格式的压缩文件，备份文件可以随意拷贝移动，任何的力控6.0组态软件都可将其恢复成原工程。
3.2.2工程恢复
恢复与备份是一对相反的操作，恢复是将工程备份生成的工程PCK或PCZ格式压
缩文件解压缩并恢复成原工程。
3.2.3工程搜索
工程搜索是查找已有的工程应用。
3.2.4开发
点击开发按钮，进入选中工程的开发环境Draw。
3.2.5运行
点击运行按钮，进入选中工程的运行环境View。
4设备连接及数据库建点
在力控中，把需要与力控组态软件之间交换数据的设备或者程序都作为IO设备，一般通过串口和以太网等方式与上位机交换数据。
只有在定义了IO设备后，力控才能通过数据库变量和这些IO设备进行数据交换。
定义IO设备的步骤如下：
我们后面要在数据库中定义几个点，数据库是从I/OServer（即I/O驱动程序）中获取过程数据的，而数据库同时可以与多个I/OServer进行数据交换，一个I/OServer也可以连接一个或多个设备。
所以我们必须要明确这几个点要从哪一个设备获取过程数据时，就需要定义I/O设备。
4.1力控仿真设备
1）打开开发环境Draw的工程项目导航栏如图4-1
图4-1环境的设置
2）双击“I/O设备组态”项出现如下对话框，在展开项目中选择“PLC”项并双击使其展开，然后继续选择“SIEMENS”并双击使其展开后，选择项目“s7-200（PPI）”，如图4-2所示：
图4-2串口的选择
3）双击“SIEMENS”出现如图4-3所示的“I/O设备定义”对话框，在“设备名称”输入框内键入一个自定义的名称，这里输入“PPI”（大小写都可以）。
接下来要设置PPI的采集参数，即“数据更新周期”和“超时时间”。
在“数据更新周期”输入框内键入1000毫秒。
图4-3串口的设置
单击“完成”按钮返回，在设备组态画面的右侧增加了一项“PPI”，如果要对I/O设备“PPI的配置进行修改，双击项目“PPI”，会再次出现PPI设备的“I/O设备定义”对话框。
若要删除除I/O设备“PPI”，用鼠标右键单击项目“PPI”，在弹出的右键菜单中选择“删除”。
通常情况下，一个I/O设备需要更多的配置，如：
通讯端口的配置（波特率、奇偶校验等）、超时时间、所使用的网卡的开关设置等。
因为这是一个“仿真”I/O驱动程序，它仿真“梯形图逻辑”和常用I/O驱动程序任务（实际上完全由PC完成），没有实际的与硬件的物理连接，所以不需要进行更多的配置。
现在要记住，我们创建了一个名为“PPI”的I/O设备，下面将要介绍如何使用它建立数据库点并设置IO数据连接项IOLink。
4.2建立数据库点并设置IOLink
创建数据库点的步骤：
1）在工程项目导航栏中如图4-1，双击“数据库组态”启动组态程序DBMANAGER（如果没有看到导航栏窗口，激活Draw菜单命令“查看/工程项目导航栏”）。
2）启动DBManager后出现如图4-4所示的DBManager主窗口。
3）单击菜单条的“点”选项选择新建或双击单元格，出现“请指定区域、点类型”向导对话框如图4-4所示。
图4-4数据库建点
选择“模拟I/O点”，然后双击该点类型，出现如图4-5所示的对话框，在“点名（NAME）”输入框内键入点名“Q0”，“点说明（DESC）”输入框键入点说明“上移输出”。
如图4-5所示：
图4-5模拟I/O设置
其他参数按上述方法做出如图4-6所示的IOlink
图4-6IOLink设置
4.3创建数据连接项
在前面创建了一个名为“PPI”的I/O设备。
现在的问题是如何将已经创建的5个数据库与Q0设备中的数据项联系起来，以使这5个点的PV参数值能显示当前的数据值。
这个过就是建立数据连接项的过程。
由于数据库可以与多个I/O设备进行数据交换，所以必须指哪些点与哪个I/O的哪个数据项设备建立数据连接。
双击数据库中点Q0的单元格，选择“数据连接”选项或双击Q0所对的“数据连接”选项，
图4-7数据连接项建立
然后在“设备”里选择PPI，单击“增加”按钮，出现如图4-8的对话框：
图4-8设备选择
内存区选择Q离散输出，地址0数据格式选择BIT（位0~7），位偏移0。
5窗口的建立
5.1工程组态画面
进入力控的开发系统后，可以为每个工程建立无数个画面，在每个画面上可以组态相关
联的静态或动态图形。
1）创建新画面
进入开发环境DRAW后，需要创建一个新窗口。
点击“文件[F]”/“新建”，将出现“窗口属性”对话框，如图5-1所示。
在窗口名字栏写上“追日界面”，在说明栏上“建立的第一个工程”。
图5-1界面的创建
2）创建图形对象
在力控组态应用中，最重要的一部分是监控画面图象对象的制作。
现场数据采集到装有力控组态的计算机中后，操作人员通过力控组态仿真的画面对象便可以实现监控。
出现的画面对象是控制开关需要矩形框、报警灯、指示灯、方向标等。
需要原件图库如图5-2所示，
图5-2图形的创建
画出如图5-3所示的追日控制界面
图5-3追日控制界面
3）动画连接设置
双击模块，在模块找到对应的I/O口，开关找到对应的模拟端口连接。
例如双击“报警灯”，在表达式处选择数据库变量，找到Q5.PV==1，如图5-4所示
图5-4动画连接设置
按照上述方式勾选剩下2个报警灯。
双击“上午开关”，选择“开关”，变量选择“M1_0”，单击“确定”。
如图5-5、5-6所示：
图5-5开关的设置
图5-6离散型输入
按上述方法勾选“中午开关”“傍晚开关”“执行命令”“停止命令”双击环形指示灯，在“表达式”右边打开附件选择Q2.PV==1，如图5-7所示。
图5-7指示灯设置
6菜单的建立
单击工程项目里的“菜单”，双击“主菜单”，如图6-1所示：
图6-1菜单设置
单击增加，在“标题”处输入“系统操作”，“动作”选择“禁止操作”，点击“确定”。
如图6-2所示：
图6-2菜单定义
按照图6-3所示，做出最终菜单。
图6-3菜单界面排布
7PC与PLC通信与调试
在完成力控组态界面时，下位机的硬件也完成了，由于PLC控制柜在与PC通信过程中程序出了问题，我们尝试过更换使用的PLC软件，但是还是无法烧入。
所以力控界面只能模拟使用，还无法实现通信。
8心得体会
经过16周的努力，我终于完成了三年专科阶段最后一项任务，能够顺利完成这个任务除了自身的努力之外，还要衷心的感谢这期间认真指导我的老师和热心帮助我的同学，现在我的毕业设计总结如下：
我所做的毕业设计是太阳能追日系统。
本次设计中，我运用forcecontrol6.1软件，设计出追日控制界面。
在此过程中，通过老师的指导，我知道如何安装和使用forcecontrol6.1，了解力控界面工作原理，并把它应用于实际的控制中；
进一步认识了上微机控制下位机的操作，把实验书上抽象的理论运用到了实践中；
学习了云台的原理和PLC的原理，开阔了视野；
通过编写追日系统控制界面，在模拟上操作追日控制，在连接上微机和下位机时，虽然还没实现通信，但是我相信学的比我做更多。
在整个设计中我懂得了很多东西，也培养我独立学习的能力，树立对自己学习的能力和信心，相信对今后的工作和生活有非常重要的影响。
而且大大提高动手能力，让我充分体会到了在创造过程中探索和艰难，以及在获得成功时的喜悦。
虽然这个设计做的不太好，但是在设计过程中所学习到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富。
附录
参考文献
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