Automatização e monitorização de dispositivo solar com dois graus de liberdade motorizados por motores de passo

Abstract

Esta dissertação implementa o controlo de movimento de um dispositivo solar experimental (seguidor solar - Sun tracker) com dois graus de liberdade. O protótipo é motorizado por dois motores de passo controlados automaticamente por um PLC (Programmable Logic Controller). Cartas especificas (Function Modules) são utilizadas para comunicar com os motores (FM353), bem como com os encoders (FM350-1). A comunicação entre o dispositivo e o utilizador é realizado em dois níveis: i) Controlo local por intermédio de um painel industrial de operação (Operator panel - Human Machine Interface); ii) Controlo Remoto através de um sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Em ambos, o controlo e a supervisão do seguidor solar podem ser implementados remotamente através da rede Internet. Este documento descreve as metodologias desenvolvidas na implementação do protótipo de ensaio. O dispositivo apresentado quando comparado com outros similares, disponíveis no mercado, evidência uma grande vantagem dado que a variável a controlar é exactamente a variável de medição. De facto, o sensor utilizado para medir a radiação solar é uma célula fotovoltaica que fornece a potência eléctrica produzida (Vxl) instantaneamente. A potência eléctrica será a variável a monitorizar no seguidor solar fotovoltaico. O protótipo laboratorial foi desenvolvido em colaboração com o Centro de Engenharia Mecatrónica da Universidade de Évora. Parte do trabalho desenvolvido foi objecto de apresentação e publicação em actas de conferência internacional (IFAC Conference Control Methodologies and Technology for Energy Efficiency - Bruno M.B. Robalo, João M.G. Figueiredo, "Supervisory Control for a Solar Tracking Prototype Based on PV-Technology", 2010)[4]. - ABSTRACT: This paper implements an experimental solar tracking system with two degrees of freedom in laboratory. The tracker is motorized by two step motors controlled automatically by a Siemens 57-300 PLC (Programmable Logic Controller). Specific function modules are used to communicate with the step motors (FM353), as well as with encoders (FM350-1). The communication between the Tracker and the users are performed on two levels: i) Local control on an industrial Operator Panel (HMI- Human Machine Interface); ii) Remote control on a SCADA system (Supervisory Control And Data Acquisition). The system supervision and control can be performed through internet as the developed SCADA application is web enabled. This paper describes the operational methodology used to implement such a prototype. This prototype when compared with other similar devices available in the market shows a great advantage as the control variable is exactly the measured variable. ln fact the sensor used to measure the solar radiation is a photovoltaic cell that supplies directly the electric power produced (Vxl). The electric power is exactly the control variable to be maximized in a traditional solar photovoltaic tracking system. The laboratorial prototype structure was developed in collaboration with the Mechatronics Engineering Centre from the University of Évora. Part of the developed work was presented and published in the proceedings of an international conference (IFAC- Conference Control Methodologies and Technology for Energy Efficiency - Bruno M.B. Robalo, João M.G. Figueiredo, "Supervisory Control for a Solar Tracking Prototype Based on PV-Technology", 2010) [4].