(57)【要約】【課題】小型、軽量でローコストなヘリオスタットの通信制御システムを提供する。【解決手段】太陽の日周運動に連動してターゲットに太陽光を反射する複数のヘリオスタットの通信制御システムは、ネットワーク（５０，５１）に接続され太陽の位置情報を取得するメインコントローラ（５）と、各ヘリオスタットのコントローラ（１０）であって、前記ネットワークに接続されヘリオスタットを姿勢制御する回転アクチュエータ（３０，３１）のドライバー（３２，３３）を制御するものとを具備する。さらに、前記メインコントローラは前記太陽の位置情報をネットワークを介して前記複数のヘリオスタットに一斉送信し、前記各ヘリオスタットのコントローラは、前記太陽の位置情報およびヘリオスタットの位置情報に基づいて反射光が前記ターゲットを指向するための姿勢を算出し前記ドライバーを制御する。【選択図】        図１
2014009913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽の日周運動に連動してターゲットに太陽光を反射する複数のヘリオスタットの通信制御システムであって、
ネットワーク（５０，５１）に接続され太陽の位置情報を取得するメインコントローラ（５）と、
各ヘリオスタットのコントローラ（１０）であって、前記ネットワークに接続されヘリオスタットを姿勢制御する回転アクチュエータ（３０，３１）のドライバー（３２，３３）を制御するものと
を具備し、
前記メインコントローラは前記太陽の位置情報をネットワークを介して前記複数のヘリオスタットに一斉送信し、
前記各ヘリオスタットのコントローラは、前記太陽の位置情報およびヘリオスタットの位置情報に基づいて反射光が前記ターゲットを指向するための姿勢を算出し前記ドライバーを制御する
ことを特徴とする複数のヘリオスタットの通信制御システム。
【請求項２】
前記ネットワークは、前記メインコントローラ（５）と複数の中継器（８）とを接続する第１のネットワーク（５１）と、前記複数の中継器と前記ヘリオスタットのコントローラ（１０）とを接続する第２のネットワーク（５０）により構成されることを特徴とする請求項１記載の複数のヘリオスタットの通信制御システム。
【請求項３】
太陽の日周運動に連動してターゲットに太陽光を反射する複数のヘリオスタットの制御方法であって、
太陽の位置情報を取得することと、
前記太陽の位置情報をネットワークを介して前記複数のヘリオスタットに一斉送信することと、
各ヘリオスタットにおいて、受信した前記太陽の位置情報およびヘリオスタット固有の位置情報に基づいて反射光が前記ターゲットを指向するためのヘリオスタットの姿勢情報を算出することと、
前記姿勢情報に基づいて各ヘリオスタットの姿勢を制御することと
を含む複数のヘリオスタットの通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽の日周運動に連動するヘリオスタットの通信制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽追尾及びヘリオスタットの駆動において、安価なモータとしてステッピングモータが採用されている。市販のステッピングモータドライバは、位置決めパルスを入力することによりコントローラの指示に従って位置決めを行う。
【０００３】
しかし、実使用において、コントローラとドライバは離れて設置されており、またドライバ数が数百、数千となると配線と制御が困難となる。さらに、１台のコントローラですべてのヘリオスタットの姿勢を計算しているためコントローラが高価となる。さらに、個々のヘリオスタットの姿勢をネットワークを介して送信するとネットワークの負担が重くなりリアルタイムでの精密制御が困難になるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５０４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような関連技術に着目してなされたものであり、本発明によれば各ヘリオスタットのドライバが簡単な演算を行うことで反射鏡の姿勢を求めることができ、さらにネットワークの負担も軽減されるため１つのメインコントローラですべてのヘリオスタットをリアルタイムで管理することができるヘリオスタットの通信制御システムならびにその方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の技術的側面によれば、太陽の日周運動に連動してターゲットに太陽光を反射する複数のヘリオスタットの通信制御システムは、ネットワークに接続され太陽の位置情報を取得する制御部と、各ヘリオスタットのコントローラであって、前記ネットワークに接続されヘリオスタットを姿勢制御する回転アクチュエータのドライバーを制御するものとを具備し、前記制御部は前記太陽の位置情報をネットワークを介して前記複数のヘリオスタットに一斉送信し、前記各ヘリオスタットのコントローラは、前記太陽の位置情報およびヘリオスタットの位置情報に基づいて反射光が前記ターゲットを指向するための姿勢を算出し前記ドライバーを制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の技術的側面によれば、太陽の日周運動に連動してターゲットに太陽光を反射する複数のヘリオスタットの通信制御方法は、太陽の位置情報を取得（算出）することと、前記太陽の位置情報をネットワークを介して前記複数のヘリオスタットに一斉送信することと、各ヘリオスタットにおいて、前記太陽の位置情報およびヘリオスタットの位置情報に基づいて反射光が前記ターゲットを指向するための各ヘリオスタットの姿勢情報を算出することと、前記姿勢情報に基づいて各ヘリオスタットの姿勢を制御することとを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るヘリオスタットの通信制御システムを示す概念図。
【図２】ステッピングモータコントローラの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜図２は、本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００１０】
ヘリオスタットは太陽を追尾しながら地上に固定されたターゲット（図示せず）に向けて太陽光を反射するために反射鏡（図示せず）を二軸駆動する装置で、典型的には地上に固定された経緯台（地平座標系）により方位角方向（Azimuth）および高度方向（Elevation）で回転自在に反射鏡を支持する。太陽は日周運動により移動するが反射鏡の回転中心はターゲットに位置固定されているため、反射鏡の姿勢（方位角、高度）は時刻や季節に応じて常に反射光がターゲットを指向するように制御される。
【００１１】
回転アクチュエータとしてのステッピングモータ３０および３１は反射鏡の方位角方向および高度方向の回転位置を指向するように姿勢制御する二軸ステッピングモータである。
【００１２】
図１はヘリオスタットの通信制御システム１を示すもので、メインコントローラ５はリアルタイムの太陽の位置情報を取得してネットワーク５１，５０を介して各ステッピングモータコントローラ１０に送信する。ネットワーク５１，５０の物理レイヤーはＲＳ４８５仕様（ＩＥＡ−４８５仕様）で構成され、上位ネットワーク５１はＲＳ４８５インターフェースを有するメインコントローラ５と２５０台の中継器（＃１〜＃２５０）が接続される。ＲＳ４８５ネットワークは二線式のマルチポイントネットワークで、通常はパルスコントローラ１２がマスター、中継器８がスレーブとなる。なお、通信プロトコルはＭｏｄｂｕｓ等の公知のものを利用することができる。
【００１３】
さらに各中継器８に接続される下位ネットワーク５０もＲＳ４８５ネットワークを構成する。各中継器８は上位ネットワーク５１のＲＳ４８５インターフェースと下位ネットワーク５０のＲＳ４８５インターフェースとを具備する。下位ネットワーク５０はＲＳ４８５インターフェースを有する各中継器８と２５０台のステッピングモータコントローラ１０が接続された二線式のマルチポイントネットワークである。その結果、メインコントローラ５と６２５００台のステッピングモータコントローラ１０がＲＳ４８５ネットワーク５０，５１を介して相互に接続される。
【００１４】
パルスコントローラ１２は上位ネットワーク５１および下位ネットワーク５０を介して特定のステッピングモータコントローラ１０を指定することができるが、本実施形態では全てのステッピングモータコントローラ１０に一斉送信するモードを使用する。
【００１５】
各ヘリオスタットはそれぞれのステッピングモータ３０，３１の駆動を制御するステッピングモータコントローラ１０を有する。各ステッピングモータコントローラ１０は、ＲＳ４８５インターフェース１８を介して受信した太陽の位置情報および予めＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置２１に入力された各ヘリオスタット固有の位置情報に基づいて各反射鏡の姿勢（方位角、高度）を実質的にリアルタイムで算出する。この計算は鏡面反射角を求めることと等価であるため小型のＣＰＵ１１で容易に計算することができる。
【００１６】
ＣＰＵ１１は算出された姿勢情報をコマンドとしてパルスコントローラ１２を介してモータドライバ１３（１４）に出力する。パルスコントローラ１２はＣＰＵ１１のコマンドに基づいて回転アクチュエータとしてのステッピングモータ３０（３１）の制御信号を発生させる論理回路であって典型的にはＣＰＬＤである。
【００１７】
センサ３４はヘリオスタットの原点復帰用の基準位置を特定するためのセンサであって、その信号はインターフェース回路Ｉ／Ｆを介してＣＰＵに入力される。また、着脱可能なＰＣ４１もしくは情報端末（タッチパネル）をＲＳ２３２Ｃインターフェース１９等を介して接続することにより、ステッピングモータコントローラ１０の記憶されている設定値の変更やプログラムの更新、そして動作状態のモニターなどができる。なお、ステッピングモータコントローラ１０の電源は外部のＤＣ電源４２に接続された制御電源２０から供給される。
【００１８】
以下に本実施形態にかかるヘリオスタットの通信制御方法を説明する。
【００１９】
メインコントローラ５は実時間で太陽の位置情報を取得する。具体的には公知の太陽位置計算アルゴリズムを用いて、ヘリオスタットの設置位置や時刻情報から太陽の方位方向、高度に関する位置情報を実時間で算出する。
【００２０】
また、メインコントローラ５は太陽の位置情報をネットワーク５１，５０を介してすべてのステッピングモータコントローラ１０に逐次一斉同報通信により送信する。
【００２１】
各ステッピングモータコントローラ１０はヘリオスタット固有の位置情報（各反射鏡とターゲットの相対位置の情報）を記憶装置２１等に保持しており、太陽の位置情報と各反射鏡固有の位置情報とから鏡面反射における鏡面の目標姿勢（方位角、高度）を算出する。一方、現実の反射鏡の姿勢はエンコーダ３２および３３によりレシーバ１５および１６を介して取得される。
【００２２】
ＣＰＵ１１は反射鏡の姿勢および目標姿勢に基づいて反射鏡の回転量（方位、高度）を算出してパルスコントローラ１２に出力する。方位角方向の回転位置を制御するステッピングモータ３０と高度方向の回転位置を制御するステッピングモータ３１とが反射鏡の姿勢を制御する二軸ステッピングモータを構成する。モータドライバ１３（１４）はパルスコントローラ１２の制御信号に基づいてステッピングモータ３０（３１）を駆動して反射鏡を所定の姿勢まで移動させる。
【００２３】
各ヘリオスタットとターゲットの相対位置は設置位置によって異なるため、各ステッピングモータコントローラ１０は個々に姿勢制御を行う。太陽の位置情報はメインコントローラ５で算出されて一斉送信されるため、各ステッピングモータコントローラ１０は簡単な鏡面反射の計算をするだけでよい。
【００２４】
以上の動作を逐次繰り返すことにより日周運動する太陽を追尾して反射光を常にターゲットに向けることができる。
【００２５】
本発明によれば、１つのメインコントローラが太陽の位置情報を逐次算出して一斉送信するため、ネットワークの負担が少なく、多数のヘリオスタットの姿勢をリアルタイムで精密制御することができる。また、各ヘリオスタットのステッピングモータコントローラは受信した太陽の位置情報に基づいて簡単な鏡面計算を演算するだけで反射鏡の姿勢を取得できるため小型かつ安価に構成することができる。すなわち、反射鏡の姿勢の算出をメインコントローラと各ステッピングモータコントローラに分散させたため、ネットワークの負担が軽減され、１つの小型のメインコントローラですべてのヘリオスタットを制御することができるので通信制御システム全体のコストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  制御システム
５  メインコントローラ
８  中継器
１０  ステッピングモータコントローラ
１１  ＣＰＵ
１２  パルスコントローラ
１３，１４  モータドライバ
１５，１６  レシーバ
３０，３１  ステッピングモータ
３２，３３  エンコーダ
２１  記憶装置
５０，５１  マルチポイントネットワーク
【図１】
2014009913.tif 000003
【図２】
2014009913.tif 000004