1 引 言
在當前世界能源緊張，各種能源價格飛漲的形勢下，各國都將眼光投向了可再生能源，一則這種能源可再生，取之不盡、用之不竭；再則，可再生能源對環境友好，對地球及人類的生存環境的危害幾乎可以忽略不計。在可再生能源中，太陽能無疑是最引人矚目的，太陽能的開發利用日益廣泛，其技術也日益成熟。中國蘊藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。然而，找到可靠的太陽能跟蹤系統，是聚熱型太陽能系統運行效率的基本保證，也是太陽能聚熱系統投入運行的重要前提之一。資料表明Omron公司也非常重視太陽能系統的開發。在西班牙馬德里郊外的日平均輸出功率630-640kwh的太陽能光伏發電系統中，Omron公司的控制部件就在太陽跟蹤和電能轉換上就發揮了重要的作用。本文也是利用Omron的控制部件，設計出拋物面聚熱型太陽能控制系統，投入使用，並起到良好的集熱效果，提高了國內太陽能集熱器的控制水平。
2 拋物面聚熱型太陽能集熱器
拋物面聚熱型太陽能集熱器主要由拋物面型反射鏡面、集熱管、跟蹤機構以及熱水系統組成，如圖1所示。反射鏡面用於將陽光反射並聚焦到集熱管上，以積聚熱能。反射鏡面採用拋物面，材料為鏡面鋁板，表面有不親灰的塗層。集熱管位於拋物面的焦點位置，用於吸收反射鏡面反射的陽光，加熱管內循環水。集熱管內管為不鏽鋼金屬管，外管為玻璃管，內外管之間為真空，以隔絕傳熱。陽光穿過外管照射到塗有鋁氮－鋁光譜選擇性塗層的金屬管上，以積聚太陽能。跟蹤機構控制太陽能集熱板跟蹤太陽不停的轉動,確保集熱管始終處在太陽反射光線的焦線位置。熱水系統由熱水泵，溫度感測器，流量開關，壓力控制器等組成，將集熱管中的熱量輸送到外部系統，保證熱水系統的循環運行。
3 控制系統工作原理
控制系統中的核心控制器根據當地經緯度，當地標準時間以及太陽能集熱器的安裝方位，計算出太陽集熱板的聚焦角度；然後控制器輸出脈衝信號，通過脈衝信號放大器控制步進電機SM，步進電機SM帶動減速箱和傳動齒輪，不斷的調整集熱板的角度，使集熱管始終處於焦點位置，達到最高的集熱效率。磁性感測器ZM用來檢測步進電機是否轉動，防止傳動系統故障；XCW，XCC限位開關，用於限制集熱板的轉動位置。然而僅僅採用太陽角度計算公式來跟蹤太陽有一定的局限性，與集熱板的安裝精度，安裝角度的測量有很大的關係。所以採用光輻射感測器，判斷聚焦點偏離情況，並做相應的調整，保證聚焦效果。通過太陽角度計算公式粗調，通過光輻射感測器反饋進行精調的閉環控制方案，使集熱板能快速，準確的找到聚焦位置，保證太陽能的利用效率。此外控制器控制熱水泵和熱水溫度，保護熱水系統的循環運行和安全。
4 控制系統組成
控制系統採用OMRON公司的CJ1- CPU23作為控制器，該CPU內置兩路脈衝I\O通道，可單獨控制兩列集熱器，如果太陽能集熱板陣列超過兩列，則增加位置控制模塊CJ1W-NC413，每列集熱板單獨控制，使各列的操作性強，控制靈活；採用CJ1－ID211和CJ1－OC211開關量輸入輸出模塊，採集限位開關狀態，控制熱水泵等； CJ1－AD08用於採集光輻射、熱水壓力模擬量信號； CJ1－DRM21和DRT2－TS04P網路模塊採集熱水和環境的溫度，且方便以後擴展控制系統， NT5Z觸摸?斡糜諫杓撇僮鶻緱媯?瓚ú問?拖允咎?裟薌?繞韉淖刺?Ｍ?示出控制電櫃。
