CN105278552A - 一种基于cmc芯片的定日镜控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于CMC芯片的定日镜控制器，包括：CMC芯片、定日镜姿态采集模块、电机；所述CMC芯片用于：根据所述定日镜姿态采集模块生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站，并根据所述定日镜的姿态信息计算并控制所述电机工作，以及，响应自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号控制所述电机工作；其中，所述定日镜姿态采集模块包括编码器；所述编码器检测生成定日镜的水平角和/或方位角的位移信息。本发明中的控制器可以利用传感器和编码器对定日镜的姿态调整实时监控，并反馈给CMC芯片及时自动调整，大大简化了定日镜控制的复杂程度，提高了定日镜控制器的可靠性和精度。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，具体地，涉及一种基于CMC芯片的定日镜控制器。
背景技术
太阳能塔式热发电厂是通过大量定日镜将太阳光反射到位于吸热塔顶部吸热器表面，加热工作介质，通过传热，换热产生高温高压的蒸汽，驱动蒸汽轮机发电机组发电，从而产生电能。
太阳能光伏发电厂是通过设置大量的定日镜，在定日镜的表面设置光伏电池，通过光电转化，产生电能。
太阳能塔式热发电厂和太阳能光伏发电厂的一个共同特点就是均存在数以万计的定日镜，如何实现对数量如此庞大的定日镜的精确控制，对太阳能塔式热发电厂和太阳能光伏发电厂的正常运转和发电效率的提高都起到至关重要的作用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于CMC芯片的定日镜控制器，能够实现定日镜的可靠追日，并且，结构紧凑合理，便于安装维护，制造成本低。
根据本发明提供的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，包括：CMC芯片、定日镜姿态采集模块、电机；
所述CMC芯片用于：根据所述定日镜姿态采集模块生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站，并根据所述定日镜的姿态信息计算并控制所述电机工作，以及，响应自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号控制所述电机工作；
其中，所述定日镜姿态采集模块包括编码器；所述编码器检测生成定日镜的水平角和/或方位角的位移信息。
可选地，所述CMC芯片包括：数据处理模块、运动控制模块、位移模块、电机驱动模块；
所述位移模块用于，从所述编码器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块用于，将自所述位移模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第二信号，将所述第二信号传输至所述数据处理模块，和将自所述数据处理模块接收的第一运动控制信息或第二运动控制信息转换为电机驱动模块可识别的第三信号发送给所述电机驱动模块，控制所述电机的工作；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第二信号获得的定日镜姿态信息发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，和，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
可选地，所述定日镜姿态采集模块还包括：传感器；
所述传感器用于感测并生成定日镜的水平角和/或方位角的零位信息
所述CMC芯片还用于根据所述传感器和编码器生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站。
可选地，所述CMC芯片还包括：参考点模块；
所述参考点模块用于，从所述传感器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块还用于，将自所述参考点模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第一信号，将所述第一信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第一信号和第二信号获得所述定日镜姿态信息。
可选地，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块，用于调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述运动控制模块接收的信号获得定日镜姿态信息后发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得所述第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
可选地，所述CMC芯片还包括：保护模块；
所述运动控制模块经过所述保护模块进行异常判断后向所述数据处理模块发送信息，具体为：
所述保护模块根据自所述运动控制模块接收的信号判断所述电机是否工作异常，
若判断所述电机工作异常，则向所述数据处理模块发送电机异常信息，
若判断所述电机工作正常，则将自所述运动控制模块接收的信号转发给所述数据处理模块。
可选地，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块，用于：
调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述保护模块接收的信号获得定日镜姿态信息或电机异常信息；
根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块；
将所述定日镜姿态信息发送给所述工程师站；
若自所述保护模块接收到电机异常信息，则向所述运动控制模块发送使电机停止工作的第三运动控制信息，同时向所述工程师站发送电机异常警告；
以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
可选地，所述数据处理模块还包括：实时时钟模块；
用于向所述CMC内核处理模块实时发送时钟信号，实现CMC芯片的时钟驱动。
可选地，所述数据处理模块还包括：看门狗模块；
所述看门狗模块，用于监测所述CMC芯片的程序运行和复位。
可选地，所述数据处理模块还包括：通讯模块；
所述CMC内核处理模块通过所述通讯模块与所述工程师站双向通信连接；所述通讯模块与所述工程师站通过CMC通讯总线进行双向通信连接。
可选地，还包括：电压转换器和电源模块；
所述电压转换器输入端与CMC供电总线连接，输出端与所述电源模块的输入端连接，所述电源模块的输出端与所述CMC芯片连接，为所述CMC芯片供电。
可选地，所述电机为步进电机，或直流电机，或无刷电机。
可选地，所述编码器为磁电编码器，或光电编码器。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本申请中的定日镜控制器基于CMC芯片，大幅简化了定日镜控制器的结构，便于安装和维护，并且，本发明中的控制器可以利用传感器和编码器对定日镜的姿态调整实时监控，并反馈给CMC芯片及时自动调整，大大简化了定日镜控制的复杂程度，提高了定日镜控制器的可靠性和精度，并且，采用CMC芯片后，可大幅降低定日镜控制器的能耗，达到节省能源，提高经济效益的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为可选实施例中的一种基于CMC芯片的定日镜控制器框图；
图2为可选实施例中的另一种基于CMC芯片的定日镜控制器框图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
CMC芯片是ControlModuleonChip，为片上控制模块。本申请中的定日镜控制器基于CMC芯片，大幅简化了定日镜控制器的结构，便于安装和维护。
一种基于CMC芯片的定日镜控制器，如图1所示，包括：CMC芯片、定日镜姿态采集模块、电机；
所述CMC芯片用于：根据所述定日镜姿态采集模块生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站，并根据所述定日镜的姿态信息计算并控制所述电机工作，以及，响应自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号控制所述电机工作；
其中，如图1所示，所述定日镜姿态采集模块包括编码器；所述编码器检测生成定日镜的水平角和/或方位角的位移信息。
所述编码器检测定日镜的转动角度，在测量时刻内转过的角度为相对位移。
本实施例中所述工程师站可以是自动控制中心也可以是人为控制中心，即本实施例可用于自动控制系统，也可用于人工控制系统。而CMC芯片本身就可以实现日常情况下的自动控制，工程师站在通常情况下为用户监控提供服务，仅在需要人为干涉时向CMC芯片发送定日镜姿态调整信号。
在定日镜正常运转的过程中，零位是人为指定的定日镜初始状态下的方位角和/或水平角的原点，而水平角和/或方位角可以不都是从零位(即原点)开始转动，所述编码器的作用是用于测量从测量起始时刻到测量截止时刻水平角和/或方位角转动的角度及速度。而作为一种实施例，仅通过自编码器接收的水平角和/或方位角的位移信息和上一个测量时刻获得的姿态信息，就能够获得定日镜的当前姿态。在获知了定日镜当前姿态，可以是水平角和方位角信息，工程师站就能够根据需要对定日镜进行控制，通过控制电机来改变定日镜的姿态。
作为一种实施例，如图1所示，所述CMC芯片包括：数据处理模块、运动控制模块、位移模块、电机驱动模块；
所述位移模块用于，从所述编码器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块用于，将自所述位移模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第二信号，将所述第二信号传输至所述数据处理模块，和将自所述数据处理模块接收的第一运动控制信息或第二运动控制信息转换为电机驱动模块可识别的第三信号发送给所述电机驱动模块，控制所述电机的工作；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第二信号获得的定日镜姿态信息发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，和，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
数据处理模块根据运算得到定日镜运动控制信息传输给电机驱动模块，控制电机对定日镜的水平角和/或方位角进行调整，达到调整设定的位置。作为一种实施例，所述定日镜姿态采集模块还包括：传感器；
所述传感器用于感测并生成定日镜的水平角和/或方位角的零位信息。
所述CMC芯片还用于根据所述传感器和编码器生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站。
零位是人为指定的定日镜初始状态下的方位角和/或水平角的原点，此处的零位信息是指在当前测量时刻，定日镜的方位角和/或水平角相对于原点之间的位置关系。
作为一种实施例，所述CMC芯片还包括：参考点模块；
所述参考点模块用于，从所述传感器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块还用于，将自所述参考点模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第一信号，将所述第一信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第一信号和第二信号获得所述定日镜姿态信息。
作为一种实施例，如图2所示，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块，用于调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述运动控制模块接收的信号获得定日镜姿态信息后发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得所述第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
所述CMC芯片包括组态软件和数据存储模块，所述组态软件进行定日镜的逻辑控制程序和运动控制程序的编程，并将定日镜的逻辑控制程序和运动控制程序下载到数据存储模块进行存储。片内逻辑控制程序主要用于根据传感器输入CMC芯片的零位信号对电机的参考位置进行控制，以及根据编码器输入CMC芯片的位移信号计算出定日镜转动的角度及速度信息；运动控制程序根据PID算法及先进控制算法计算当前需要输出的占空比，进而控制电机的电流，转速及运动轨迹。所述运动轨迹是指包括电机的转动方向、电机转轴的转动圈数在内的相关可控参数。
作为一种实施例，所述CMC芯片还包括：保护模块；
所述运动控制模块经过所述保护模块进行异常判断后向所述数据处理模块发送信息，具体为：
所述保护模块根据自所述运动控制模块接收的信号判断所述电机是否工作异常，
若判断所述电机工作异常，则向所述数据处理模块发送电机异常信息，
若判断所述电机工作正常，则将自所述运动控制模块接收的信号转发给所述数据处理模块。
所述异常信息中包括了电机工作异常的警告和当前电机状态数据。
运动控制模块通过保护模块与CMC内核处理模块通信连接，运动控制模块将来自参考点模块和/或编码器模块的信号转化后，传输到保护模块，由保护模块判定电机工作是否异常，如果判定结果为异常，保护模块将判定结果传输到CMC内核，进而由CMC内核运算处理后通过运动控制模块及电机驱动模块调整电机运动状态或者停止电机，如果判定结果为正常，由保护模块将判定结果传输到CMC内核，进而由CMC内核运算处理后通过运动控制及电机驱动模块控制电机正常运转。其中，电机工作异常主要是指电机过载，电机过热等其他非正常工作模式。
作为一种实施例，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块用于：
调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述保护模块接收的信号获得定日镜姿态信息或电机异常信息；
根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块；
将所述定日镜姿态信息发送给所述工程师站；
若自所述保护模块接收到电机异常信息，则向所述运动控制模块发送使电机停止工作的第三运动控制信息，同时向所述工程师站发送电机异常警告；
以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
在电机异常后控制电机停机并同时向所述工程师站发送电机异常警告，等维修人员对电机进行维修，防止电机异常引发安全事故。
CMC内核处理模块获得来自运动控制模块的信号后，通过调取数据存储模块中的定日镜逻辑控制程序和定日镜运动控制程序进行运算处理，获得定日镜姿态信息后运算获得所述第一运动控制信息。所述第一运动控制信息是正常工作情况下CMC内核处理模块自动对定日镜进行运动控制过程中的控制信息。运算处理得到的定日镜姿态信息同时也传输到工程师站，以便工程师站进行监控。而一旦工程师站发现定日镜姿态信息异常或认为需要修改定日镜姿态，则向所述CMC芯片中的CMC内核处理模块反馈定日镜姿态调整信号，CMC内核处理模块根据该定日镜姿态调整信号运算获得第二运动控制信息，传输给运动控制模块进行转化为电机驱动模块可识别的信号，进而由电机驱动模块控制步进电机调整定日镜的方位角和/或水平角。
作为一种实施例，所述数据处理模块还包括：实时时钟模块；
用于向所述CMC内核处理模块实时发送时钟信号，实现CMC芯片的时钟驱动。实时时钟模块用于实时控制，使程序可以按时执行。
作为一种实施例，所述数据处理模块还包括：看门狗模块；
所述看门狗模块，用于监测所述CMC芯片的程序运行和复位。监测所述CMC芯片的程序运行是指在程序跑飞后进行复位。跑飞是指程序运行偏离正常的运行路径。例如在外界干扰(辐射传动)超过控制器设计限值，导致程序死机，可利用看门狗功能再重新复位。
作为一种实施例，所述数据处理模块还包括：通讯模块；
所述CMC内核处理模块通过所述通讯模块与所述工程师站双向通信连接；所述通讯模块与所述工程师站通过CMC通讯总线进行双向通信连接。所述CMC芯片与CMC通讯总线双向通信连接，用于工程师站向CMC芯片输入信号或CMC芯片向工程师站反馈信号。
作为一种实施例，还包括：电压转换器和电源模块；
所述电压转换器输入端与CMC供电总线连接，输出端与所述电源模块的输入端连接，所述电源模块的输出端与所述CMC芯片连接，为所述CMC芯片供电。电压转换器(DC-DC)和电源模块二者配合为CMC芯片中的其他模块提供适合的电能。
作为一种实施例，所述电机为步进电机，或直流电机，或无刷电机。
作为一种实施例，所述编码器为磁电编码器，或光电编码器。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (13)
1.一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，包括：CMC芯片、定日镜姿态采集模块、电机；
所述CMC芯片用于：根据所述定日镜姿态采集模块生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站，并根据所述定日镜的姿态信息计算并控制所述电机工作，以及，响应自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号控制所述电机工作；
其中，所述定日镜姿态采集模块包括编码器；所述编码器检测生成定日镜的水平角和/或方位角的位移信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述CMC芯片包括：数据处理模块、运动控制模块、位移模块、电机驱动模块；
所述位移模块用于，从所述编码器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块用于，将自所述位移模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第二信号，将所述第二信号传输至所述数据处理模块，和将自所述数据处理模块接收的第一运动控制信息或第二运动控制信息转换为电机驱动模块可识别的第三信号发送给所述电机驱动模块，控制所述电机的工作；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第二信号获得的定日镜姿态信息发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，和，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述定日镜姿态采集模块还包括：传感器；
所述传感器用于感测并生成定日镜的水平角和/或方位角的零位信息
所述CMC芯片还用于根据所述传感器和编码器生成的信息获得所述定日镜的姿态信息发送至工程师站。
4.根据权利要求3所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述CMC芯片还包括：参考点模块；
所述参考点模块用于，从所述传感器获取所述定日镜的水平角和/或方位角的位移信息后传输给所述运动控制模块；
所述运动控制模块还用于，将自所述参考点模块接收的信息转换为CMC数据处理模块可以识别的第一信号，将所述第一信号传输至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于，进行片内逻辑控制程序和运动控制程序的运算处理，从而根据所述第一信号和第二信号获得所述定日镜姿态信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块，用于调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述运动控制模块接收的信号获得定日镜姿态信息后发送给所述工程师站，并根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块，以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得所述第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
6.根据权利要求4所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述CMC芯片还包括：保护模块；
所述运动控制模块经过所述保护模块进行异常判断后向所述数据处理模块发送信息，具体为：
所述保护模块根据自所述运动控制模块接收的信号判断所述电机是否工作异常，
若判断所述电机工作异常，则向所述数据处理模块发送电机异常信息，
若判断所述电机工作正常，则将自所述运动控制模块接收的信号转发给所述数据处理模块。
7.根据权利要求6所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述数据处理模块包括：数据存储模块、CMC内核处理模块；
所述数据存储模块，用于存储利用组态软件编程的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序；
所述CMC内核处理模块，用于：
调取所述数据存储模块中的所述片内逻辑控制程序和运动控制程序进行所述运算处理，根据自所述保护模块接收的信号获得定日镜姿态信息或电机异常信息；
根据所述定日镜姿态信息运算处理获得所述第一运动控制信息传输给所述运动控制模块；
将所述定日镜姿态信息发送给所述工程师站；
若自所述保护模块接收到电机异常信息，则向所述运动控制模块发送使电机停止工作的第三运动控制信息，同时向所述工程师站发送电机异常警告；
以及，将自所述工程师站接收的定日镜姿态调整信号进行所述运算处理，获得第二运动控制信息发送给所述运动控制模块。
8.根据权利要求5或7所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述数据处理模块还包括：实时时钟模块；
用于向所述CMC内核处理模块实时发送时钟信号，实现CMC芯片的时钟驱动。
9.根据权利要求5或7所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述数据处理模块还包括：看门狗模块；
所述看门狗模块，用于监测所述CMC芯片的程序运行和复位。
10.根据权利要求5或7所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述数据处理模块还包括：通讯模块；
所述CMC内核处理模块通过所述通讯模块与所述工程师站双向通信连接；所述通讯模块与所述工程师站通过CMC通讯总线进行双向通信连接。
11.根据权利要求1所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，还包括：电压转换器和电源模块；
所述电压转换器输入端与CMC供电总线连接，输出端与所述电源模块的输入端连接，所述电源模块的输出端与所述CMC芯片连接，为所述CMC芯片供电。
12.根据权利要求1所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述电机为步进电机，或直流电机，或无刷电机。
13.根据权利要求1所述的一种基于CMC芯片的定日镜控制器，其特征在于，所述编码器为磁电编码器，或光电编码器。
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| CN109032192A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-18 | 中国科学院电工研究所 | 一种定日镜驱控一体化控制器及控制方法 |
| CN110793493A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-02-14 | 浙江中控太阳能技术有限公司 | 一种定日镜转角的参考点检测方法 |
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| CN105278552B (zh) | 2019-05-31 |
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