CN108873802A - 一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，包括PLC控制单元和与PLC控制单元电性连接且可互传数据的ARM控制单元，ARM控制单元电性连接有第一通讯模块，第一通讯模块电性连接有后台监控系统，通过ARM控制单元可对PLC控制单元的程序调度时进行监控且备份，后台监控系统可对ARM控制单元的程序调度时进行监控且备份，使得机器人的电路控制系统更稳定性、更靠性，避免出现程序掉落、程序混乱、数据传输中断的问题；根据电路上的电流差进行反馈调整两轮转速，避免卡轮的情况发生，达到顺畅转弯跨行；通过红外热成像模块和NFC近场通讯模块识别问题组件上方标码确定位置，能快速识别出问题组件并确定其位置，方便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电板清洁技术领域，特别涉及一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统。
背景技术
随着光伏电站智能化运维的快速发展，光伏组件清洁机器人的种类也随之增多，但是运用在光伏组件清洁机器人的电路控制系统很难长时间在户外环境进行工作，目前的清洁机器人围绕单片机为核心控制的硬件开发平台，这种控制系统以“STC系列”等平台为控制单元，依靠内置程序控制，虽然价格低廉，但系统稳定性差，可靠性低，容易出现程序掉落、程序混乱、数据传输中断等问题。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，旨在解决现有技术中机器人的电路控制系统稳定性差、可靠性低，容易出现程序掉落、程序混乱、数据传输中断的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，包括PLC控制单元和与PLC控制单元电性连接且可互传数据的ARM控制单元，ARM控制单元可对PLC控制单元的程序调度时进行监控并且备份，ARM控制单元电性连接有第一通讯模块，第一通讯模块电性连接有后台监控系统，后台监控系统可对ARM控制单元的程序调度时进行监控并且备份。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，ARM控制单元还电性连接有第二通讯模块，第二通讯模块电性连接后台监控系统，其中，第二通讯模块线路与第一通讯模块形成并联线路。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，在PLC控制单元进行程序调度中，ARM控制单元对其进行监控并且程序备份，当PLC控制单元出错，ARM控制单元将备份的程序重新拷贝进PLC控制单元；在ARM控制单元进行程序调度中，后台监控系统对其进行监控并且程序备份，当ARM控制单元出错，后台监控系统将备份的程序重新拷贝进ARM控制单元。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述PLC控制单元还电性连接有上驱动电机控制器、下驱动电机控制器、毛刷驱动电机控制器，并且上驱动电机控制器电性连接有上驱动电机，下驱动电机控制器电性连接有下驱动电机，毛刷驱动电机控制器电性连接有毛刷驱动电机。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述上驱动电机控制器和上驱动电机电路与毛刷驱动电机控制器和毛刷驱动电机电路并联连接，并且上驱动电机与毛刷驱动电机的同步转动。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述上驱动电机控制器和下驱动电机控制器上均设有电流传感器，电流传感器电性连接PLC控制单元。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述PLC控制单元还连接有接近开关，光伏组件上设置有与接近开关配合设置的停机位挡板。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述ARM控制单元还电性连接有雨滴传感模块、PM2.5传感模块、NFC近场通讯模块、红外热成像模块。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，所述雨滴传感模块检测到下雨或PM2.5传感模块检测的数值超过阈值时，雨滴传感模块或PM2.5传感模块将检测信号发送给ARM控制单元，ARM控制单元将信号传输给PLC控制单元，PLC控制单元发出启动上驱动电机、下驱动电机和毛刷驱动电机的指令，并且毛刷驱动电机控制器控制毛刷驱动电机转速。
所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统中，红外热成像模块用于采集图像并传输到ARM控制单元，ARM控制单元再通过第一通讯模块将图像传输至后台监控系统进行检测，当后台检测出热斑信号时，ARM控制单元控制NFC近场通讯模块识别问题组件上方标码确定位置。
有益效果：
本发明提供了一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，
1、通过设置PLC控制单元和ARM控制单元和后台监控系统，ARM控制单元可对PLC控制单元的程序调度时进行监控并且备份，后台监控系统可对ARM控制单元的程序调度时进行监控并且备份。在PLC控制单元进行程序调度中，当ARM控制单元检测到PLC控制单元的程序调度出现混乱、掉落等问题时，ARM控制单元控制停止当前的程序调度，进而ARM控制单元将备份的程序重新拷贝进PLC控制单元中；同理，在ARM控制单元进行程序调度中，当后台监控系统检测到ARM控制单元的程序调度出现混乱、掉落等问题时，后台监控系统控制停止当前的程序调度，并且将备份的程序重新拷贝进ARM控制单元，并且在ARM控制单元与后台监控系统的信号传输通道上设置并行的第一通讯模块、第二通讯模块，保证其通讯通道的连接，使得机器人的电路控制系统更稳定性、更靠性，并且避免了出现程序掉落、程序混乱、数据传输中断的问题；
2、通过电流传感器对上驱动电机、下驱动电机电路上的电流分别进行检测，并根据上驱动电机、下驱动电机电路上的电流的电流差进行反馈调整两轮转速，从而避免卡轮的情况发生，达到顺畅转弯跨行，从而解决了卡轮问题；
3、通过红外热成像模块将所采集图像传输到后台监控系统进行检测，当后台检测出热斑信号时，ARM控制单元控制NFC近场通讯模块识别问题组件上方标码确定位置，并且在后台监控系统上显示其问题组件的标码及位置，能快速识别出问题组件并且确定其位置，方便简单，方便于维护；保证光伏组件的正常使用以及清洁机器人对光伏组件的清理。
附图说明
图1为本发明提供的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统的信号传输结构示意图。
图2为电路控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2，本发明提供一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，包括PLC控制单元101和与PLC控制单元101电性连接且可互传数据的ARM控制单元102，ARM控制单元102可对PLC控制单元101的程序调度时进行监控并且备份，ARM控制单元电性连接有第一通讯模块114，第一通讯模块114电性连接有后台监控系统117，后台监控系统117可对ARM控制单元102的程序调度时进行监控并且备份，后台监控系统117为光伏组件的控制系统。
具体的，在PLC控制单元进行程序调度中，ARM控制单元对其进行监控并且程序备份，当ARM控制单元检测到PLC控制单元出错，ARM控制单元控制停止当前的程序调度，进而ARM控制单元将备份的程序重新拷贝进PLC控制单元中；同理，在ARM控制单元进行程序调度中，后台监控系统对其进行监控并且程序备份，当后台监控系统检测到ARM控制单元出错，后台监控系统控制停止当前的程序调度，并且将备份的程序重新拷贝进ARM控制单元，上述程序调度中的出错，包括程序混乱、掉落等问题。
进一步的，ARM控制单元102还电性连接有第二通讯模块115，第二通讯模块115电性连接后台监控系统117，其中，第二通讯模块线路与第一通讯模块形成并联线路，在正常使用中，采用第一通讯模块进行信号传输，在第一通讯模块故障时，第二通讯模块会与后台监控系统自动连接，实现信号的传输，并且在后台监控系统显示第一通讯模块出现故障，提醒工作人员维修，在第一通讯模块恢复正常工作时，转回采用第一通讯模块进行信号传输，因此，实现双信号传输通道，保证信号的传输。
其中，第一通讯模块和第二通讯模块可以接在同一继电器上，并且第一通讯模块接在常闭接口上，第二通讯模块接在常开接口上，在第一通讯模块故障时，常闭接口打开，而常开接口闭合，实现其信号传输通道的切换；当然也可以通过程序编程实现其切换功能。
进一步的，PLC控制单元101还电性连接有上驱动电机控制器103、下驱动电机控制器104、毛刷驱动电机控制器105，并且上驱动电机控制器103电性连接有上驱动电机106，下驱动电机控制器104电性连接有下驱动电机107，毛刷驱动电机控制器105电性连接有毛刷驱动电机108，上驱动电机控制器和上驱动电机电路与毛刷驱动电机控制器和毛刷驱动电机电路并联连接，并且上驱动电机与毛刷驱动电机的同步转动。
具体的，上驱动电机控制器、毛刷驱动电机控制器都连接在PLC的Q0.0输出接口上，因此，PLC从Q0.0输出接口输出控制指令时，可以同时传输到并联连接的上驱动电机控制器和毛刷驱动电机控制器，因此，上驱动电机控制器和毛刷驱动电机控制器接收到的指令相同，实现上驱动电机与毛刷驱动电机的同步转动。下驱动电机控制器连接在PLC的Q0.1输出接口上，因此，PLC从Q0.1输出接口输出控制指令时，控制指令经过下驱动电机控制器控制下驱动电机的转动。
进一步的，上驱动电机控制器和下驱动电机控制器上均设有电流传感器118、119，电流传感器电性连接PLC控制单元，所述PLC控制单元还连接有接近开关109，光伏组件上设置有与接近开关109配合设置的停机位挡板。
具体的，机器人在预先设置的线路中行走，在行走时同时对光伏组件进行清扫，维护光伏组件的清洁，预先设置的线路中在需要反向行走或者停机的对应的停机位挡板，机器人上的接近开关接触到需要反向行走的停机位挡板时，PLC控制单元发出指令控制上驱动电机和下驱动电机反向转动，实现机器人的反向行走，同理，机器人上的接近开关接触到需要停机的停机位挡板时，PLC控制单元发出指令控制上驱动电机和下驱动电机停止转动，实现机器人的停止，较优的，需要反向行走的停机位挡板设置在预先设置的线路的末端，需要停机的停机位挡板设在预先设置的线路的起始端，当机器人行走到预先设置的线路的末端时，与需要反向行走的停机位挡板接触，PLC控制单元发出指令控制机器人沿预先设置的线路反向行走回到预先设置的线路的起始端，在预先设置的线路的起始端接触到需要停机的停机位挡板时，PLC控制单元发出指令控制机器人停机。
其中，机器人上的陀螺仪模块116在机器人进行跨行时检测到自身姿态改变幅度超过一定指标时，将数据反馈至ARM模块控制单元，ARM模块控制单元通过输出信号命令给PLC控制单元，并且PLC控制单元输出控制指令控制上驱动电机、下驱动电机的输入电流大小来改变驱动轮转速，进而调节机器人的自身姿态，保持平衡；卡轮问题则利用上驱动电机控制器、下驱动电机控制器中的电流传感器分别检测上驱动电机、下驱动电机电路上的电流，并根据上驱动电机、下驱动电机电路上的电流的电流差进行反馈调整两轮转速从而达到顺畅转弯跨行，其具体原理是：驱动电机（上驱动电机、下驱动电机）由于转弯时受到的轨道侧向阻力不同，电机负载变化，阻力越大，电机驱动器为了保持转速便会提高电流。当轮即将触发保护时驱动电流将达到最大，电机空转电流最小，利用这个驱动电流随电机负载强度变化的原理，只需通过电流差值的反馈调整电机转速，当电流变大时则降低转速，维持电流；当电流变小时则提高转速，驱动轮在这种状态下两轮受到轨道的阻力会接近相同，从而避免卡轮的情况发生，实现平稳顺畅的转弯跨行，从而解决了卡轮问题。
进一步的，ARM控制单元还电性连接有雨滴传感模块110、PM2.5传感模块111、NFC近场通讯模块112、红外热成像模块113。
具体的，雨滴传感模块110检测到下雨或PM2.5传感模块111检测的数值超过阈值时，雨滴传感模块或PM2.5传感模块将检测信号发送给ARM控制单元，ARM控制单元将信号传输给PLC控制单元，PLC控制单元发出启动上驱动电机、下驱动电机和毛刷驱动电机的指令，并且毛刷驱动电机控制器控制毛刷驱动电机转速。
具体的，红外热成像模块113采集图像，并且将所采集图像传输到ARM控制单元，ARM控制单元再通过第一通讯模块将图像传输至后台监控系统进行检测，当后台检测出热斑信号时，ARM控制单元控制NFC近场通讯模块112识别问题组件上方标码确定位置，并且在后台监控系统上显示其问题组件的标码及位置。
上述中，雨滴传感模块包括雨滴传感器，PM2.5传感模块包括PM2.5传感器，红外热成像模块包括红外热成像仪, 陀螺仪模块包括陀螺仪，其均为现有产品。
ARM控制单元模块可用其他微型控制器替代包括但不限于STC15、STM32、及其他ARM系列。
PLC模块可用其他微型控制器替代包括但不限于STC15、STM32、及其他ARM系列。
ARM控制单元模块与PLC模块可一同被其他微型控制器替代包括但不限于STC15、STM32、及其他ARM系列。
第一通讯模块可以是WiFi通讯模块、蓝牙、UWB、ZigBee中的一种，但不限于WiFi通讯模块、蓝牙、UWB、ZigBee。
第二通讯模块可以是GPRS通讯模块、蓝牙、UWB、ZigBee中的一种，但不限于GPRS通讯模块、蓝牙、UWB、ZigBee。
NFC近场通讯模块可用其他通讯模块替代包括但不限于GPS。
本发明中，通过设置PLC控制单元和ARM控制单元和后台监控系统，ARM控制单元可对PLC控制单元的程序调度时进行监控并且备份，后台监控系统可对ARM控制单元的程序调度时进行监控并且备份。在PLC控制单元进行程序调度中，当ARM控制单元检测到PLC控制单元的程序调度出现混乱、掉落等问题时，ARM控制单元控制停止当前的程序调度，进而ARM控制单元将备份的程序重新拷贝进PLC控制单元中；同理，在ARM控制单元进行程序调度中，当后台监控系统检测到ARM控制单元的程序调度出现混乱、掉落等问题时，后台监控系统控制停止当前的程序调度，并且将备份的程序重新拷贝进ARM控制单元，并且在ARM控制单元与后台监控系统的信号传输通道上设置并行的第一通讯模块、第二通讯模块，保证其通讯通道的连接，使得机器人的电路控制系统更稳定性、更靠性，并且避免了出现程序掉落、程序混乱、数据传输中断的问题；通过电流传感器对上驱动电机、下驱动电机电路上的电流分别进行检测，并根据上驱动电机、下驱动电机电路上的电流的电流差进行反馈调整两轮转速，从而避免卡轮的情况发生，达到顺畅转弯跨行，从而解决了卡轮问题；通过红外热成像模块将所采集图像传输到后台监控系统进行检测，当后台监控系统检测出热斑信号时，ARM控制单元控制NFC近场通讯模块识别问题组件上方标码确定位置，并且在后台监控系统上显示其问题组件的标码及位置，能快速识别出问题组件并且确定其位置，方便简单，方便于维护，保证光伏组件的正常使用以及清洁机器人对光伏组件的清理。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，包括PLC控制单元和与PLC控制单元电性连接且可互传数据的ARM控制单元，ARM控制单元可对PLC控制单元的程序调度时进行监控并且备份，ARM控制单元电性连接有第一通讯模块，第一通讯模块电性连接有后台监控系统，后台监控系统可对ARM控制单元的程序调度时进行监控并且备份。
2.根据权利要求1所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，ARM控制单元还电性连接有第二通讯模块，第二通讯模块电性连接后台监控系统，其中，第二通讯模块线路与第一通讯模块形成并联线路。
3.根据权利要求2所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，在PLC控制单元进行程序调度中，ARM控制单元对其进行监控并且程序备份，当PLC控制单元出错，ARM控制单元将备份的程序重新拷贝进PLC控制单元；在ARM控制单元进行程序调度中，后台监控系统对其进行监控并且程序备份，当ARM控制单元出错，后台监控系统将备份的程序重新拷贝进ARM控制单元。
4.根据权利要求3所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述PLC控制单元还电性连接有上驱动电机控制器、下驱动电机控制器、毛刷驱动电机控制器，并且上驱动电机控制器电性连接有上驱动电机，下驱动电机控制器电性连接有下驱动电机，毛刷驱动电机控制器电性连接有毛刷驱动电机。
5.根据权利要求4所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述上驱动电机控制器和上驱动电机电路与毛刷驱动电机控制器和毛刷驱动电机电路并联连接，并且上驱动电机与毛刷驱动电机的同步转动。
6.根据权利要求5所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述上驱动电机控制器和下驱动电机控制器上均设有电流传感器，电流传感器电性连接PLC控制单元。
7.根据权利要求4所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述PLC控制单元还连接有接近开关，光伏组件上设置有与接近开关配合设置的停机位挡板。
8.根据权利要求3所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述ARM控制单元还电性连接有雨滴传感模块、PM2.5传感模块、NFC近场通讯模块、红外热成像模块。
9.根据权利要求8所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，所述雨滴传感模块检测到下雨或PM2.5传感模块检测的数值超过阈值时，雨滴传感模块或PM2.5传感模块将检测信号发送给ARM控制单元，ARM控制单元将信号传输给PLC控制单元，PLC控制单元发出启动上驱动电机、下驱动电机和毛刷驱动电机的指令，并且毛刷驱动电机控制器控制毛刷驱动电机转速。
10.根据权利要求8所述的用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统，其特征在于，红外热成像模块用于采集图像并传输到ARM控制单元，ARM控制单元再通过第一通讯模块将图像传输至后台监控系统进行检测，当后台检测出热斑信号时，ARM控制单元控制NFC近场通讯模块识别问题组件上方标码确定位置。
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