太阳能熔炉组件架构图
简介
因为地处阳光地带，墨西哥是运用太阳能技能的抱负之地。该区域年平均日晒超越5.5kWh/m2。 高质量的太阳能资源使得该区域成为施行会集太阳能技能（CST）的抱负挑选，CST技能可用于发电或是出产太阳能氢燃料。
为了促进CST在墨西哥的开展，CIE动力研讨中心制作了一个高辐射通量太阳能熔炉（HRFSF）。HRFSF使得在根底应用研讨以及工业出产过程的开展中运用太阳辐射成为或许。HRFSF的首要意图是开发用于中心塔发电厂的热电太阳能塔组件。另一个意图则是处理和制作先进的资料，而且让它们表现暴露在阳光下的热物理，机械和光学的资料特征。
咱们需求一个操控和数据收集体系，用于操作HRFSF一切集成组件。 CIMAT（数学研讨中心）的工业数学系与CIE的工作人员协作，一起履行开发操控体系的使命。
高辐射通量太阳能熔炉（HRFSF）组件
高辐射通量太阳能熔炉（HRFSF）首要由以下三个组件组成： 一个聚光镜，一个定日镜和快门 （见图1）。 聚光镜是该体系的中心，其功用是将太阳辐射会集至很高的水平，从而在聚集区域到达高温（可达3000°K）。 该聚光镜被放置在一个太阳熔炉内，且不产生移动；一切追寻太阳所需的移动都需定日镜来履行。 这样做是为了取得一个静态的聚集区域，它为进行试验供给了一个更简单操控的环境。 熔炉的功用取决于定日镜准确追寻太阳的才能。 快门在不同的视点部分翻开和封闭，操控答应进入体系的辐射量。值得一提的是，HRFSF包含占地面积81平方米定日镜，占地面积42.2 平方米的快门，以及一个409六角形榜首外表抛光的玻璃镜组成的光学聚光镜。
除了上述组件，还有一个移动的渠道，可在聚集区域的不同点准确认位试验。数据收集体系还要用于监测不同的试验变量，如温度、压力流量、太阳辐射和会集的辐射通量散布。 冷却体系的试验也是有必要的。 此外，气候监测站集成在体系中， 除了定日镜、冷却体系和一些太阳辐射和风速传感器，其它一切熔炉组件都坐落整个熔炉结构内部。
开发渠道
咱们为操控和数据收集体系挑选了NI渠道，因为它能够经过一个直观、灵敏的开发环境开发一切操控、数据收集和视觉功用。
凭仗CompactRIO，Compact Fieldpoint和NI Compact Vision System内涵的巩固性、准确性、扩展才能以及渠道的网络集成，咱们能在项目时刻约束规模内开宣布一个牢靠的、散布式应用程序。
操控体系内有1台PXI电脑，4个NI cRIO-9074集成体系操控器，1个带有cFP-BP8背板的 cFP-2120操控器，以及一个与以太网相连的CVS-1450。 熔炉构架组件散布如图2所示：
定日镜由NI cRIO-9074集成体系操控器操控，它有两个 NI 9505伺服模块操控这两个定日镜电机。其间一个用于方位移动，一个用于高度移动。 运用太阳能盯梢方程能够得出定日镜的方位，它能够依据定日镜纬度和经度的方位计算出太阳能矢量。 经过了解太阳能矢量，咱们能够准确判别定日镜的方位和高度视点。
咱们运用2000 p/r 的编码器进行反应操控，与定日镜齿轮箱相结合，以此操控定日镜的方位。 咱们运用限位开关和NI 9421源极数字输出模块来勘探定日镜的安全方位。 咱们也手动操作自定义定日镜的视点。
定日镜操控体系运用16位的IEEE 1394相机对聚集区域进行摄影，以取得视觉反应。 这也就决议了太阳黑子的切当方位而且能够对定日镜的方位做出细微的调整。运用NI CVS-1450可获取并处理图画。
咱们运用cRIO – 9074操控器、NI 9505模块和NI 9421模块操控快门。 NI 9505模块经过操控快门电机来操控敞开区域。 电机连接在齿轮箱上，并从2,000 p/r的解码器上取得反应。 NI 9421模块用来读取限位开关，它能确认快门的开始方位。 在聚集区域定位渠道有一个相似的体系设置。 但是，此体系有三个操控着运动轴的三个电机，这样咱们就能够准确认位渠道方位。
咱们的冷却体系将水运送到定位渠道上的试验设备。 该体系也由另一个cRIO-9074操控器操控。 CompactRIO程序发动水泵，监测储水箱的液面方位，并经过一个NI 9265模仿输出模块操控比例阀来调节水的流量。 咱们也运用NI 9472和NI 9421模块操控冷却体系。 因为泵和水箱坐落熔炉结构之外，咱们运用两个NI WAP-9071无线网桥与CompactRIO操控器进行通讯。 一个坐落冷却体系操控箱内部，一个坐落熔炉结构内部。
咱们经过集成化Web服务器与气候台进行通讯。 咱们监测多个环境变量，但最为重视的是直接辐射和风速。 前者能够指示在熔炉内进行试验的最佳时机，假如定日镜不在一个安全的方位，或许会被过高的风速损坏，因而后者也非常重要。
咱们运用网络上发布的同享变量，在子体系和中心操控体系之间交流数据。 中心计算机是同享变量引擎的主机。 咱们运用同享变量开发快速和牢靠的通讯，而不影响体系的安全性和操控回路的速度。
定论
THRFSF现在已进行了多个试验且运转正常。 咱们下一年将在熔炉上增加更多的设备。 HRFSF是一个研讨东西，咱们期望运用来自太阳的清洁、可再生动力开宣布用于出产电力的新资料和新技能。
因为HRFSF用于各种试验，因而数据收集体系有必要灵敏。 咱们在Compact FieldPoint宗族产品中挑选各种模仿输入模块，用于掩盖广泛的输入信号规模。 咱们能够经过中心操控体系调整输入模块装备，以习惯任何试验的特定需求。
一切的子体系在一个单一接口的中心操控体系中进行操作。 图3显现了一些操控用户界面。
