Разработка системы управления экспериментом на лабораторной установке фотоэлектрической станции в режиме удаленного доступа на основе web-технологий
Диссертация - Физика
Другие диссертации по предмету Физика
¶ениях, требующих промышленного уровня надежности и комбинации аналогового и цифрового управления, например регистраторы, аналоговые регуляторы, взаимодействие с внешними последовательными устройствами, анализ в реальном времени, статистическое управление процессами и моделирование. Подобные системы "жесткого" реального времени распространены в нефтегазовой, полупроводниковой, целлюлозно-бумажной промышленностях, в водном хозяйстве и промышленном производстве.
Обмен данных между компьютером и целевой платформой происходит посредством сетевого протокола Ethernet.FieldPoint состоит из самого контроллера cFP-2020 (левый крайний) и модулей, расположенные на одной шасси.
- Модуль PWM-520 - (Pulse Width Modulation Output Module) широтно-импульсный модуль, используется для управления двигателями гелионавигационной установки [4].
- Модуль TC-120 - (Thermocouple Input Module (TC, mV)) Температурный модуль, для получения сигналов с термопар.
1.2 Описание лабораторной установки Фотоэлектрическая станция АУЭС
1.2.1 Структурная схема ФЭС
Разработанная установка для экспериментальных исследований параметров ФЭС включает в себя солнечную батарею, аккумулятор, инвертор, систему сбора данных (Compact Field Point), гелиостат и компьютер.
На основе приведенного выше описания лабораторной установки ФЭС была разработана структурная схема ФЭС
Рассматриваемая в данной работе лаборатория ФЭС имеет 2 фотоэлектрической панели мощностью до 100 Вт (Ф), гелионавигационная установка (Г), контроллер FieldPoint (К), инвертор (И), три аккумулятора 12В и емкостью 150А*ч, система управления и сбора информации - персональный компьютер (БУ).
В данной лаборатории используется Compact Field Point 2020 c Flash модулем памяти, для ведения наблюдений и записи этих наблюдений в не зависимости от того включен ли компьютер или нет, так как данная модель контроллера позволяет вести запись на сменный носитель.
В установке ФЭС используется три автомобильных аккумулятора, 12В емкостью 150А*ч, так как они способны выдерживать высокую пиковую нагрузку в отличие от солнечных аккумуляторов.
В рассматриваемой лабораторной установке используется инвертор синусоидального тока мощностью 300Вт (рисунок 1.6). Так как инверторы прямоугольной формы не предназначены для всех видов электрооборудования.
На лицевой панели установлены ручки регуляторов тока ФЭС, аккумулятора и нагрузки (электрическая лампа накаливания). Справа на стенде закреплен Compact Field Point - система сбора данных (рисунок 1.7).
Данная ФЭС разработана для лабораторных испытаний, а также для проведения лабораторных работ по возобновляемым источникам энергии. Принцип работы ФЭС: на крыше здания АУЭС установлено две солнечные батареи на общей турели, передающие управляющие сигналы в контроллер. На компьютере данные сигналы проходят обработку и масштабирование, после чего выводятся на операторский пункт. Также на стенде есть регуляторы сопротивления для солнечной батареи, аккумуляторов и нагрузки. С помощью данных регуляторов появляется возможность управления нагрузкой солнечных панелей для построения вольтамперной характеристики.
Данная программа собирает данные с объектов исследования (ФЭС), производит масштабирование сигналов (по току), рассчитывает мощность каждого элемента стенда (ФЭС, аккумулятор, нагрузка), производит необходимые математические вычисления (накопление мощности) и сохраняет полученные вычисления параметров в файлы.
Программа выводит на виртуальные приборы значения напряжений, токов и мощностей всех элементов стенда (см. рисунок 1.11), что мы можем наблюдать на панели: желтый фон выделяет приборы, показывающие параметры солнечной батареи; зеленый фон - аккумуляторной станции; красный фон - нагрузки.
Рисунок 1.11 - Фронт панель интерфейса операторного пункта
Пример записи данных по мощности в текстовый файл представлен на рисунке 1.12.
Рисунок 1.12 - Пример записи данных по мощности
Записанные данные можно открыть с помощью Microsoft Excel. Перезапись данных в файл Excel реализуется средой LabVIEW. Пример перезаписи данных в файл Excel приведен на рисунке 1.13.
Рисунок 1.13 - Пример перезаписи данных в файл Excel
1.2.2 Гелионавигационная установка
Гелионавигационная установка (гелиостат) - устройство для поворота солнечных панелей к солнцу под определенным углом по тангажу и азимуту. Схема гелиостата представлена на рисунке 1.13. Обозначения на рисунке:
- опора;
- поворотная траверса;
- турель;
- корзина солнечной панели;
ИМ - 1 - исполнительный механизм поворотной траверсы;
ИМ - 2, ИМ - 3 - исполнительные механизмы поворота турелей (по горизонту);
ИМ - 4, ИМ - 5 - исполнительные механизмы поворота корзины (по тангажу).
ИМ - 1, ИМ - 2, ИМ - 3 поворачивают турели по азимуту.
Устройство состоит из пяти двигателей с несущей траверсой. Первый основной двигатель ИМ-1 осуществляет поворот всей траверсы по отношению к солнцу. Два двигателя ИМ-2 и ИМ-3 вращаются вокруг своей оси относительно траверсы, и служат для поворота солнечных панелей по азимуту. Азимут - это часовой угол в градусах. Каждый час изменяется на 15 от начала отсчета 12 часов дня. Так как движение солнца параболическое, то относительно 12ти часов углы будут равны, с различием в знаке, это отображено на схеме движения солнца (рисунок 1.15) [5]. На рисунке 1.15 приведен график движения солнца для 44 северной широты - для города Алматы. Так с пяти утра до 12 дня, каждый час соответствует от?/p>