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基于PLC控制的光伏发电单轴跟踪控制系统设计
任何一个地区，在日出、日没时，太阳高度角Hs=0；一天中的正午，即真太阳时12时，太阳高度角最大，此时太阳位于正南(北半球)，即太阳方位角As=0(或180o)。任何一天内，按真太阳时，上、下午太阳的位置对称于正午。例如15:15对称于08:45，二者太阳高度角和方位角的数值相同，只是方位角的符号相反，上午偏东，方位角为负值；下午偏西，方位角为正值。
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3 可编程控制器简介
3.1 PLC的概述及应用
3.1.1 PLC的产生
随着20世纪工业生产的迅速发展，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，迫切需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的继电器控制系统。20世纪60年代初，随着电子技术在自动控制领域中的应用，出现了半导体逻辑元件装置，利用半导体二极管、三极管和中小规模集成电路构成了逻辑式顺序控制器。但其控制规模较小(一般输入输出点数不超过64点)、程序编制不够灵活等缺点，限制了它的推广应用。随着计算机技术的发展，曾用小型计算机取代继电器控制系统，实现控制要求，但是由于计算机对使用环境要求较高，而且现场的输入输出信号与计算机本身不匹配，同时计算机程序的编制较复杂，使用者需要掌握一定的计算机专业知识，一般工程技术人员不易熟练运用，加上计算机成本高，因而一直没有得到广泛应用。
1968年，美国最大的汽车制造商一通用汽车公司 (GM) 设想把计算机功能的完备性、灵活性、通用性好等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制造一种新型的工业控制装置。为此，伽公司提出了著名的 GM 10 条技术指标在社会上公开招标：
(1) 编程简单，可在现场修改程序； (2) 维护方便，最好是插件式； (3) 可靠性高于继电器控制柜； (4) 体积小于继电器控制柜；
(5) 可将数据直接送入管理计算机； (6) 在成本上可与继电器控制柜竞争； (7) 输入电压可以是交流115V；
(8) 输出能力为交流ll5V／2A以上，能直接驱动电磁阀； (9) 在扩展时，原有系统只要很小变更；
(10 用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。
1969年美国数字设备公司 (DEC) 根据招标的要求，研制出了世界上第一台可编程控制器，并在 GM 公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程逻辑控制器，简称 PLC，只是用它来取代继电器控制，仅具备逻辑控制、定时、计数等功能。随着电子技术和计算机技术的发展，20 世纪70 年代中期出现了微型计算机，微机技术被应用到PLC中，使得 PLC不仅具有逻辑控制的功能，而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，成为具有计算机功能的工业控制装置。
1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程控制（ProgrammableCon
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基于PLC控制的光伏发电单轴跟踪控制系统设计
troller，PC）可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是计算机技术与继电器逻辑控制概念相结合的一种新型控制器。它是以微处理技术为核心，用于数字控制的工业专业计算机。它能实现逻辑控制，顺序操作，定时，计数，算数，运算，数据处理，联网通信，PID回路调节等控制。具有可靠性高，适应工业现场的高温，冲击和振动等恶劣环境的特点。
3.1.2 PLC的基本概念
随着微处理器计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。当前用于工业控制的计算机可以分为几类，例如可编程控制器基于PC总线的工业控制计算机基于单片机的测控装置用于模拟量闭环的可编程调节器集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量多品种多规格低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器 (Programmable Logic Controller，PLC) 正顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
PLC 的应用面广功能强大使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。
国际电工委员会 (IEC) 在1985年的 PLC 标准草案第 3 稿中，对PLC作了如下定义：可编程控制器 (Programmable Logic Controller，PLC) 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。从上述定义可以看出 PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。
西门子公司的 S7-200 系列小型 PLC 为主要对象。S7-200 以其极高的性能价格比，在国内占有很大的市场份额。S7-200适用于各行各业的检测监测及控制的自动化，无论独立运行或连成网络，都能实现复杂的控制功能。另外，S7-200具有极高的可靠性丰富的指令集和内置集成功能强大的通信能力和丰富的扩展模块。
3.1.3 PLC的特点
(1) 可靠性高，抗干扰能力强：PLC 的 MTBF 一般在40000 ～ 50000h以上，西门子、ABB、松下等微小型 PLC 可达10万小时以上，而且均有完善的自诊断功能，判断故障迅速，便于维护。PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数十万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，
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PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
(2) 模块化组合灵活：可编程控制器是系列化产品，通常采用模块结构来完成不同的任务组合。I/O从8～8192点，有多种机型、多种功能模板可灵活组合，结构形式也是多样的。
(3)功能强：PLC 应用微电子技术和微计算机，简单型式都具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能。基本型式再加上模拟I/O、基本算术运算、通信能力等。复杂型式除了具有基本型式的功能外，还具有扩展的计算能力、多级终端机制、智能 I/O、PID调节、过程监视、网络通信能力、远程I/O、多处理器和高速数据处理能力。PLC可以通过通信联网，可以实现分散控制，集中管理。
(4)编程方便：PLC适用针对工业控制的梯形图、功能块图、指令表和顺序功能表图 (SFC)编程，不需要太多的计算机编程知识。新的编程工作站配有综合的软件工具包，并可在任何兼容的个人计算机上编程。
(5) 适应工业环境：PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是PLC产品的市场生存价值。
(6) 安装、维修简单：与计算机系统相比，PLC安装不需要特殊机房和严格的屏蔽。使用时只要各种器件连接无误，系统便可工作，各个模件上设有运行和故障指示装置，便于查找故障，大多数模件可以带电插拔，模件可更换，使用户可以在最短的时间内查出故障，并排除，最大限度地压缩故障停机时间，使生产迅速恢复。然后再对故障模件进行修复，这对大规模生产场合尤为适宜。
(7) 运行速度快：随着微处理器的应用，使PLC的运行速度增快，使它更符合处理高速度复杂的控制任务，它与微型计算机之间的差别不是很明显。
3.1.4 PLC的应用与发展
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
(1) 开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
(2) 模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC厂家都生产配套的 A/D和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
(3) 运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动
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