太阳跟踪指的是在太阳照射过程中，受光面跟太阳光线始终保持垂直状态，以在 有限的受光面积内收集更多的太阳能。科研人员在进行太阳跟踪与非跟踪试验后表 明：对于完全相同的平板，与太阳辐射方向垂直的表面和朝南方向固定的表面，两者 相比较得出接收到的太阳辐射的比值大约为 3：1。理论分析表明，太阳的跟踪与非 跟踪，能量接收率相差约为 35%。可见太阳跟踪可使太阳能的接收效率大大提高，进 而提高太阳能的利用率。

1。2 国内外研究现状

1。3 本课题研究内容

本文研究内容主要分为以下几点：

（1）根据太阳能智能双轴跟踪系统的在目前市场上应用的特性，确定系统的控 制方案，以视日轨迹跟踪和光电跟踪为例。

（2）考虑到经济性、实用性等性质，选择最优硬件系统。

（3）根据太阳能电池板跟踪太阳的特性，设计一个安全、简易且经济的机械执 行实物装置。

（4）考虑到外部因素的干扰，不断优化编写的程序以使本设计装置能够自动平 稳运行。

（5）设计一个上位机监控系统，便于监控实物装置的运行。

1。4 论文结构

第一章主要讲述课题研究背景意义、国内外发展现状以及本课题研究的主要内 容。

第二章主要讲述本系统确定的设计方案，以及主要实现功能。 第三章主要讲述系统的控制要求、系统硬件的选型、I/O 分配以及 PLC 型号和拓

展模块的确定，并且根据所选的硬件设计一个机械执行装置。 第四章主要讲述系统的软件设计，包括流程图和部分程序解释。 第五章主要讲述上位机系统的设计过程。 第六章主要讲述系统的后期调试，包括调试前该注意的问题以及调试过程中遇到

的问题。

第二章 系统整体方案设计

2。1 系统主要实现功能

本系统是以 PLC 为控制核心的太阳能智能双路跟踪系统，系统需体现机械化、 自动化、智能化等特点。系统实现的主要功能有：

（1）系统通电以后，按下开始按钮，传感器将自动寻找太阳的方位，并且将数 据送入 PLC。

（2）PLC 收到信号，经过处理后，驱动电机转动机械旋转机构，使面板直面太 阳。

（3）每次定位太阳并且调整位置后，将延时一段时间，当太阳有明显位置变化 的时候将再次自动调整面板方位。

（4）当有干扰性光源照射到传感器上时，传感器不会动作，除非光源较强且长 时间没有移开。

（5）阴雨天气，周围光环境无差别时，面板保持不动。

2。2 系统整体设计方案确定

跟踪太阳的方法主要有光电跟踪和视日运动轨迹跟踪两种，前者是闭环的随机系 统，后者是开环的程控系统[8]。

方案一：视日运动轨迹跟踪系统。 视日运动轨迹跟踪系统中，系统中需要先设置当地的太阳运动轨迹，控制器通过

计算当前时间太阳应处的位置来控制电机调整发电板的方位，以达到跟踪太阳的目 的。此法虽然简单，但是系统是开环的，采用的是电脑数据处理计算，要根据地球经 纬度数据设定，跟踪精度并不是很高，且一旦安装，就不方便大范围移动或装拆，每 次移动后，必须重新计算和调整参数、设定数据。

方案二：光电跟踪系统。 光电跟踪系统以光电传感器为基石，目前常见的有四象限传感器等。当太阳往西

边移动时，相对应的两个光敏电阻电路将会因阳光强度的变化而出现电流差，经过电 压比较电路进行电压对比后，输出不同的电压信号，再由控制芯片驱动电机旋转机械 执行机构调整电池板的面向方位使跟踪装置能正对太阳完成实现自动跟踪功能。光电