摘要
随着我国太阳能光伏发电技术的快速发展和分布式光伏发电站数量的不断增加，光伏板的清洁问题日益凸显。光伏板表面灰尘、落叶、积雪等污染物的积累，会显著降低光伏板的发电效率，增加运维成本。特别是在干旱缺水、风沙较大的地区，光伏板的清洁工作更为困难。传统的人工清洁方式效率低、成本高，且部分安装环境危险，不宜人工作业。因此，开发一种高效、自动化的光伏板清洁设备具有重要的现实意义。
本文设计了一种基于PLC的光伏板自动清洁车，旨在解决光伏板清洁效率低、成本高的问题。首先，分析了光伏板清洁的必要性及现有清洁方法的不足，明确了自动清洁车的设计目标和主要技术参数。其次，设计了清洁车的总体方案，包括清洁机构、行走机构、升降机构和机械臂结构，并详细阐述了各部分的设计原理和选型依据。通过有限元分析验证了机械臂的强度和稳定性。最后，完成了控制系统的设计，选用了西门子S7-1200 PLC作为控制器，实现了清洁车的自动化作业。实验结果表明，该自动清洁车能够有效提高光伏板的清洁效率，降低运维成本，具有广阔的应用前景。
关键词：光伏板自动清洁机器人；光伏板清洁；PLC控制；
目录
1 绪论 4
1.1 课题研究背景及意义 4
1.2 光伏组件清洁方法研究现状 6
1.2.2 自然雨水清洁 6
1.2.3 自清洁涂层 6
1.2.4 机器人除尘 7
2 光伏板清洁机器人方案设计 10
2.1 设计目标和主要技术参数 10
2.1.1 设计目标 10
2.1.2 光伏板主要参数 11
2.1.3 主要技术参数 11
2.2 总体方案设计 12
2.2.1 清洁机构的方案设计 12
2.2.2 行走机构的方案设计 13
2.2.3 升降机构设计 14
2.3 本章小结 15
3 清洗机构设计 16
3.1 滚刷机构方案设计 16
3.2 滚刷驱动电机选型 16
3.3 联轴器选型 17
3.4 滚刷力学校核 17
3.5 清洁效率验证 18
3.6 本章小结 18
4 机械臂结构设计 19
4.1 工况分析 19
4.2 液压缸的设计过程 20
4.2.1 液压缸活塞驱动力的计算 20
4.2.2 确定液压缸的内径参数 21
4.3 伸缩液压缸的计算 21
4.4 液压泵的选择 23
4.5 确定电动机功率 23
4.6 本章小结 23
5.行走机构及升降台设计 24
5.1 行走机构设计计算 24
5.1.1 行走系统工作原理 24
5.1.2 履带驱动电机选型 24
5.1.3 履带参数设计 25
5.2 升降台设计 26
5.2.1 基本几何尺寸确定 26
5.2.2 液压缸推力T及行程S的确定 27
5.2.3 前剪叉臂的强度校核 27
5.3光伏板清扫机器人的总体结构设计 29
5.4 本章小结 30
6 控制系统设计 31
6.1控制功能要求 31
6.2控制器选型 31
6.3 I/O地址分配 32
6.4 梯形图编写 33
6.4.1 PLC的常见编程方式 33
6.4.2 主要梯形图程序 34
7 技术经济性分析 36
7.1 技术性分析 36
7.2经济性分析 36
附录A 梯形图程序 42
说明书
CAD图纸
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