跟踪系统灵敏度高，但是受到外界干扰光源等因素的影响很大，如果天气不好，没有 太阳出现，那么跟踪装置将会没有规律的乱动，甚至可能会引起执行机构的损坏。

方案一中的系统对不同地区中的数据处理较为繁琐，需要对当地的条件进行准确 的分析，并且灵活性很差，当阴雨天气的时候完全不需要再按照阳光既定轨迹运动， 而方案二中所具有的缺陷可以用程序去完善和弥补，因此本系统选择了方案二中的控 制系统。

2。3 系统整体设计方框图

本课题所设计的系统是以 PLC 为控制核心的闭环运行系统，光电传感器可实时 检测太阳方位，检测到太阳方位变化时，PLC 收到的信号立即发生变化，然后通过 PLC 控制电机机构转动机械装置，使阳光正对太阳能电池板。系统的总体方框图如图 2-1 所示。

图 2-1 系统的总体结构框图

其中，光敏传感器用于采集周围环境光强，并且经过电路处理后转换成电压信号 发送给 PLC；限位开关可以用接近开关，用于设定旋转装置的行程，以确保装置不会 损坏。PLC 作为主要核心控制芯片，在收到传感器送过来的信号后，正确的控制两台 电机转动。两台电机作为机械装置的直接施力对象，一台控制太阳能发电板支架机构 横向旋转，另一台控制太阳能发电板纵向旋转。

第三章 硬件系统设计

3。1 系统控制要求

系统的控制要求主要为：传感器的灵敏度需非常高，不能有反应过慢等缺点，否 则将不能准确的跟踪太阳。传感器采集信号并且传入控制芯片后，需要对电机的控制 要求非常高，电机的转速必须可以进行控制。在进行实物调试的时候，考虑到繁多的 接线，光源在室内可能的不确定性，需要安装 4 个接近开关作限位标志（两个为横轴 限位，两个为纵轴限位），以防实物在电机的转动下，缠绕接线而损坏硬件或者执行 装置。

根据系统的控制要求以及第二章的系统实现功能，需要对电机、光敏传感器以及 PLC 的选型确定，并且制作一个简易的机械装置，安装好硬件设备，进行调试。 3。2 I/O 设备选型

3。2。1 电机选型

（1）电机的分类及特点 电机的分类有很多，如按照工作电源种类分，可以分为直流电动机和交流电动机；

按照结构和工作原理分，可以分为异步电动机和同步电动机；按照用途分，可以分为 控制用电动机和驱动用电动机；按照转子结构分，可以分为笼型感应电动机和绕线转 子感应电动机；按照运转速度分，可以分为调速电动机、恒速电动机、高速电动机和 低速电动机。其中，控制用电动机又分为伺服电动机和步进电动机。

本设计所需要的电机为控制用电动机，因此在伺服电机和步进电机这两种电机里 面选择。

步进电机和伺服电机都是自动化生产线上常用的两种控制用电机，这两种电机在 控制方式上分相似，且都能满足运动控制系统中的运动细节要求，但是，两种电机在 性能以及应用场合方面也有着很大的区别。步进电机的旋转方式如其名字一样，是一 步一步走下去，一般应用于控制精度低，对硬件要求不高的场合；而私服电机旋转方 式是连续运行的，它的控制精度很高，一般应用于机床等设备上。具体的性质对比如 表格 3-1 所示。

表 3-1 步进电机和伺服电机的不同点

步进电机 伺服电机

两相混合式步进电机步 伺服电机的控制精度非

控制精度

距角一般为 3。6°和 1。8°。