АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ
ПАНЕЛИ 10
1.1 Описание конструкции устройства позиционирования 10
1.2 Принцип работы устройства позиционирования 19
1.3 Цели и задачи процесса автоматизации 21
2 РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ 23
2.1 Разработка схемы функциональной автоматизации устройства
позиционирования солнечной панели 24
2.2 Разработка схемы электрической принципиальной устройства
позиционирования солнечной панели 28
2.2.1 Выбор чувствительных элементов 29
2.2.2 Выбор исполнительных элементов 34
2.2.3 Выбор программируемого логического контроллера 39
2.3 Разработка схемы соединений электрической устройства
позиционирования солнечной панели 51
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ 54
3.1 Разработка приложения оператора устройства позиционирования
солнечной панели 55
3.2 Разработка алгоритма работы устройства позиционирования
солнечной панели 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЕ A Автоматизированное устройство позиционирования
солнечной панели. Схема функциональная автоматизации 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Автоматизированное устройство позиционирования
солнечной панели. Схема принципиальная электрическая 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В Автоматизированное устройство позиционирования
солнечной панели. Перечень элементов 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Автоматизированное устройство позиционирования
солнечной панели. Схема электрическая соединений 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Алгоритм работы автоматизированной системы позиционирования солнечной панели 74
Современный человек не может представить свою жизнь без электричества. Энергетика является одной из крупнейших отраслей экономики России, наряду с металлургией, машиностроением, химической и нефтехимической отраслями. Добыча электрической энергии может производиться различными способами. В России, в основном, распространена теплоэнергетика и гидроэнергетика, что обусловлено огромным количеством ресурсов, необходимых для добычи энергии.
По данным Министерства Энергетики России, пятую позицию в рейтинге установленной мощности электростанций занимают солнечные электростанции. Установленная мощность электростанции - это сумма паспортных мощностей установленных генераторов. Однако, по опубликованным данным за 2017 год известно, что использование установленной мощности на ТЭС и ГЭС в сумме снизилось на 61 час. Одновременно с этим использование установленной мощности солнечных электростанций (СЭС) выросло на 131 час. В долгосрочной перспективе изменение данных показателей позволяет сделать вывод о том, что актуальность использования возобновляемых источников энергии будет повышаться, а традиционные способы будут замещены.
Таблица 1 - Использование установленной мощности по типам генерации
Тип генерации Использование, ч/г Процент календарного времени, %
АЭС 6 869 78,4
ТЭС 4 075 46,5
ГЭС 3 791 43,3
ВЭС 1 602 18,3
СЭС 1 283 14,6
Достоинствами СЭС являются:
1. Использование возобновляемого источника энергии.
2. Солнечные электростанции могут территориально располагаться в любой точке планеты.
3. СЭС практически не оказывают негативных последствий на окружающую среду.
Недостатками СЭС являются:
1. Зависимость эффективности солнечных панелей от времени суток и погодных условий.
2. Вне зависимости от типа, солнечные панели нуждаются в регулярном техническом обслуживании (очистке от пыли).
Генерация энергии при помощи гелиосистем может быть реализована как в качестве масштабной электростанции, так и автономной установки в частном секторе.
В состав полного комплекта солнечной батареи входят:
1. Солнечная панель - основной компонент, генерирующий электрическую энергию.
2. Рама солнечной панели - система, обеспечивающая установке требуемое положение в пространстве.
3. Контроллер - компонент, обеспечивающий управление режимами работы солнечной панели.
4. Аккумулятор - компонент, накапливающий энергию в те моменты, когда ее использование не требуется.
5. Инвертер - устройство, трансформирующее постоянный ток в переменный, с необходимым напряжением и частотой.
Эффективность солнечных батарей зависит от:
1. Свойств самой панели (типа фотоэлементов).
2. Температуры воздуха (чем выше температура воздуха, тем с меньшим КПД происходит генерация электрической энергии).
3. Ориентации панели в пространстве (максимальный КПД достигается при падении солнечных лучей под углом 90°)...
В ходе проделанной работы было спроектировано автоматизированное устройство позиционирования солнечной панели, позволяющее перемещать в гелиосистему таким образом, чтобы угол падения солнечных лучей был близок к 90°.
Были решены следующие задачи:
1. Разработана аппаратная часть системы управления устройством позиционирования солнечной панели.
2. Составлен алгоритм управления приводами, реализующими изменение положения солнечной панели в пространстве.
3. Разработано ПО для панели оператора автоматизированного устройства позиционирования солнечной панели.
Были разработаны схемы:
1. Схема структурная (Э1).
2. Схема функциональная автоматизации (Э2).
3. Схема электрическая принципиальная (Э3).
4. Схема электрическая соединений (Э4).
