西门子LOGO在太阳能电池板检测项目上的应用

Abstract: This paper introduces Siemens smart PLC Logo’s application in the test for the solar panels project, including illumination testing and load testing, through two examples, we successfully meet the technical requirements of the project.

Key words: Siemens logo, solar cell, illumination test, load test

0 引言
      随着经济社会的发展，能源的供需矛盾日益突现，原油价格的上涨，中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持力度，所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会，正是这些外部因素的作用，才推动了我国太阳能技术的蓬勃发展，太阳能电池板是其中的一个分支，本文以logo为工具，阐述太阳能电池板测试系统的设计过程。Logo 是西门子超小型的可编程逻辑控制器，严格意义上来说应该是smart relay，为智能继电器，用常用的逻辑控制功能块（与门，或门，非门等一些基本的逻辑门电路）和特殊功能块来实现一些比较简单的控制目的，常用于一些点数少，控制任务不是很复杂的工程中，相比较S7-200而言有比较大的价格优势，是小型控制系统的理想选择。下面就以两个设计实例来进行说明LOGO！在太阳能电池板上的应用。

1 原理及设计要求
       太阳能电池板测试系统这里主要介绍的是照度测试和负载测试，照度测试的原理：太阳能电池板在阳光的照射下，两极会产生感应电动势，在两端接入电阻，即可得到一个待测电压，标准组件在光照总辐射强度达规定的照度时，在标准组件正负极上接上标准电阻R，测量电阻R两边的电压，得出标准电压 U0；设计要求：实测待测工件的两端电压值U，当U>U0时，开始计时（时间为T0）；U<U0时，计时暂停，当时间T0满足T（标准时间）时，测试结束。负载测试的原理：把电池板作为一个密闭容器的一个面，往里面分别冲气和吸气，电池板分别受到正压和负压，模拟正反两个面的耐压情况，通过设定不同的压力门槛值，模拟机械负载和风力负载；设计要求：设定机械负载的压力门槛值P0，按启动按钮，正向冲气，当压力达到P0时，保压T0时间，然后向外抽气，形成负压，当压力达到P0（负压）时，保压T0时间，完成一个循环，要求完成N个循环后，测试结束，风力负载测试和机械负载程序流程一样，只是压力门槛数值不一样。

2 软硬件工具介绍
      控制器采用的是西门子LOGO！，本文中用到的是西门子LOGO！12/24 RC，其中12/24表示供电电压为12VDC或者24VDC，RC表示有显示输出为继电器输出的基本型。负载测试系统采用两个空气放大器，背靠背安装一个用于将箱体内形成正压，另一个将箱体内形成负压。利用形成的正负压力和大气压力配合对太阳能组件形成表面和背面形成机械压力负荷2 400Pa或者1 000Pa。
      空气放大器和压缩空气压力调节器（手动，三联件），实现箱体内的压力变化和变化率，差压传感器用于测量箱体里的压力，并转化成电压信号，传递给PLC监控压力表用于显示当前压力，方便观测。
      空气放大器工作原理气放大器——利用少量的压缩空气（普通的车间即可提供）可输出大量高速、低压的气流。
      压缩空气由供气孔（1）进入环形腔（2）内。此压缩气源在环形缝隙（3）处节流，由此产生的高速薄空气层吸附到侧壁（4），从而产生90°的转向，通过中心孔（5）。
      高速气流流过侧壁的过程导致中心低压区域的产生，从而吸引大量的周围空气涌入。这些吸入的空气膨胀，速度增加，与供给的压缩空气一起穿过中心孔。
      当airmover空气放大器出口没有接导管时，从中心孔出来的气流还会带入更多周围的空气。
　　最终出口气量（吸入的空气+供给的压缩空气+带入的空气）与入口供气量的比率可以超过100：1。

电气控制原理：
        西门子PLC LOGO! 12/24 RC， 用于逻辑控制电磁阀开闭，计时，计数，循环，监控箱体压力Omega PX654-02D5V压差传感器，一端接入箱体，一端接到大气，根据箱体内的压力和大器的压力差值转化成电压型号，输入到西门子LOGO! AM 2模拟量输入。PLC进行逻辑计算，控制电磁阀开闭，实现压力变化。
       需要指出在进行机械负荷试验，维持一个小时压力恒定，是靠调节空气放大器缝隙和箱体的固定泄露量实现的。
       软件为西门子LOGO!Soft Comfort V6.0，为西门子LOGO！最新的免费编程软件，在西门子的官方网站可以免费下载。

3 程序实现
3.1 程序控制流程图

                        1.照度测试
根据照度测试的技术要求，我们可以画出如图1的程序流程图。
同样的，根据负载测试的技术要求，我们可以得出如图2的程序流程图：

 
2.负载测试
根据以上两个程序流程图，我们可以在LOGO!Soft Comfort V6.0里面编辑相应的程序。
   LOGO!Soft Comfort V6.0的编程界面如下：

根据设计的要求，完成的程序如下：

 
           1．照度实验

 
          2．负载实验

4 结论
       此次设计的太阳能电池板的照度实验装置和负载测试装置很好的满足了预定的实验要求，照度实验装置很客观的检测了在一定的光照条件下太阳能电池板的能量转化效率；负载实验很好的模拟了太阳能电池板在各种户外条件下的耐压能力（包括正反面的风吹，机械撞击等），这两个指标都是太阳能电池板的关键性指标，这两个实验检测装置的研制，为检测太阳能电池板的关键指标提供了一种强有力的手段。

参考文献
1．Simatic logo! 技术手册，2008，54~125