【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 題 目：太陽能鍋爐測控儀的設(shè)計(jì)太陽能鍋爐測控儀的設(shè)計(jì)摘要本文旨在設(shè)計(jì)一種基于PLC的太陽能鍋爐熱水的測控系統(tǒng)。PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種自動化領(lǐng)域，本設(shè)計(jì)采用西門子PLC S7200 CPU226掛載EM231模擬量擴(kuò)展模塊和EM222數(shù)字量擴(kuò)展模塊加上LED顯示屏、傳感器、控制面板等組成太陽能鍋爐的測控系統(tǒng)，能為太陽能鍋爐的控制監(jiān)測系統(tǒng)提供安全可靠的保障。本設(shè)計(jì)有兩重要部分：第一部分：太陽能鍋爐測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；包括PLC、擴(kuò)展模塊、傳感器等器件的選型以及PLC的接線、LED屏、控制面板的設(shè)計(jì)等。第二部分：太陽能鍋爐測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；包括系統(tǒng)的控制思路和手動控制程序、上水程序、溫差循環(huán)程序、鍋爐輔助加熱程序、防凍程序、報(bào)警程序等程序流程圖。關(guān)鍵詞：太陽能鍋爐；PLC S7200；測控儀Design Of Solar Energy Boiler Control InstrumentAbstractThis article aims to design a control system of solar hot water boiler based on PLC. Automation in the field of PLC technology is widely used in industry, measure and control system of the design adopts Siemens PLC S7200 CPU226 mount EM231 analog expansion module and EM222 digital quantity expansion module and LED display, sensor, control panel solar boiler, control and monitoring system for solar energy boiler to provide safe and reliable guarantee.This article has two important parts:The first part: the hardware design of solar energy boiler control system。 including the selection and PLC , expansion module, sensor devices such as wiring, LED screen, control panel design.The second part: the software design of solar energy boiler control system。 including the control idea and manual control program, system program, Sheung Shui temperature cycle program, boiler auxiliary heating program, antifreeze procedure, alarm program flow chart of the program.Keywords: Solar energy boiler。PLC S7200。Measurement and control instrument目錄摘要 IAbstract II第一章 引言 1 研究背景： 1 課題的目的及意義 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及前景 2 我國太陽能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀與前景 2 國外太陽能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀幾前景 3 本章小結(jié) 4第二章 太陽能鍋爐的綜述 5 太陽能鍋爐的介紹 5 太陽能鍋爐的構(gòu)造組成 6 太陽能鍋爐適用范圍 7 太陽能鍋爐供熱水的方案與選擇 8 幾種典型的太陽能熱水系統(tǒng)性能對比 8 系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇 9 防凍系統(tǒng)的比較與選擇 11 太陽能鍋爐系統(tǒng)工作原理 12 熱管真空管 12 太陽能鍋爐系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 13 系統(tǒng)要求 15 本章小結(jié) 17第三章 太陽能鍋爐測控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 可編程控制器PLC的選擇 18 PLC的介紹及應(yīng)用領(lǐng)域 18 可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域 21 西門子S7200介紹 23 EM231 模擬量輸入模塊 25 EM 222 數(shù)字量輸出模塊 26 74LS48譯碼驅(qū)動 26 LED七段數(shù)碼顯示管 26 傳感器的選擇 28 測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 30 PLC接線 30 測控儀控制面板示意圖 34 本章小結(jié) 35第四章 太陽能鍋爐測控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 37 主程序設(shè)計(jì) 37 主程序工作過程 37 主程序流程圖 38 手動控制程序流程圖 39 控制程序子程序流程圖 40 水位控制上水子程序流程圖 40 溫差循環(huán)子程序流程圖 41 鍋爐輔助加熱子程序流程圖 42 低溫防凍子程序流程圖 43 報(bào)警子程序流程圖 44 系統(tǒng)的模擬量內(nèi)存地址分配和I / O 口地址分配 45 本章小結(jié) 48第五章 結(jié)束語 49參考文獻(xiàn) 50致謝 51附錄A 循環(huán)水泵控制主回路圖 52附錄B PLC程序 53IV第一章 引言 研究背景：能源是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，但是隨著社會的發(fā)展，能源的緊缺已經(jīng)成為了不可避免的嚴(yán)峻問題。目前化石燃料在人類社會的發(fā)展中依舊占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位，以煤炭、石油、天然氣為主的化石能源不僅給環(huán)境造成了極大的污染，而且屬于不可再生能源，終究會有耗盡的一天。能源緊缺及環(huán)境的污染問題越來越引起人們的重視。因此，能源的節(jié)約和開發(fā)可再生的新型能源能源已經(jīng)成為世界各國的當(dāng)務(wù)之急。在可再生能源中，太陽能最為豐富，幾乎取之不盡、用之不竭，太陽在每秒時(shí)間里輻射到地球表面的光的能量約為17萬億kW。人們在不斷大力的開發(fā)新興能源，而太陽能作為新型能源中的佼佼者，因?yàn)樘柲軒缀跏恰叭≈槐M，用之不竭”在世界范圍內(nèi)，太陽能熱水設(shè)備技術(shù)已經(jīng)很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷的沖擊電熱水器市場和燃?xì)鉄崴魇袌?。使用最廣泛的是太陽能熱水器，而太陽能熱水器所能提供的熱水量較小，不適于需水量較大的用戶單位；太陽能鍋爐則能彌補(bǔ)太陽能熱水器的這一缺點(diǎn)。 課題的目的及意義目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水設(shè)備生產(chǎn)國及使用國。年產(chǎn)量約為世界各國之和，已有一百多家太陽能熱水器設(shè)備生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。大型太陽能鍋爐主要由集熱器組合、循環(huán)管道、水箱、輔助設(shè)施組成，其相對比普通太陽能熱水器要復(fù)雜，要完成很多不同的控制過程，需要完成這一系列控制需要一個(gè)可靠智能的控制系統(tǒng)。PLC 是工業(yè)自動化領(lǐng)域最為廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一，在各種各樣的控制系統(tǒng)中得到了普遍的應(yīng)用，它具有穩(wěn)定可靠的性能，強(qiáng)大的功能和高效方便的硬件裝配接線和軟件編程調(diào)試方法，為太陽能鍋爐溫度、水位等控制系統(tǒng)提供了有效可靠的保證。因此研究基于PLC的太陽能鍋爐測控系統(tǒng)具有極其重要的意義。其中主要的測量設(shè)備是溫度傳感器，根據(jù)他的數(shù)據(jù)來控制整個(gè)鍋爐系統(tǒng)。氣候和時(shí)間也是影響太陽能利用的重要條件，所以控制過程也要依據(jù)不同時(shí)間和氣候狀況下的控制方式。從而使太陽能鍋爐能任何時(shí)候都可靠提供熱水。太陽能是環(huán)保、無污染的新型能源。利用太陽的能源，能大量節(jié)約現(xiàn)有的能源，是以后能源發(fā)展的趨勢。原有的燃?xì)鉄崴骱碗姛崴麟m然加熱速度比較快，但是所用的煤和氣都會對環(huán)境造成一定的污染，而且會使室內(nèi)的空氣變得不清新，電熱水器的功率較大，對長期使用的一般家庭來說必定會帶來一定的經(jīng)濟(jì)困難，是一筆相當(dāng)大的開銷。太陽能熱水安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，帶有輔助加熱功能的太能能鍋爐可在全年的任何時(shí)候使用，設(shè)計(jì)一個(gè)安全可靠的測控設(shè)備來幫助人們監(jiān)測控制太陽能鍋爐，讓人們更加方便、更加安全地使用太陽能鍋爐。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及前景 我國太陽能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀與前景現(xiàn)狀：隨著太陽能的利用領(lǐng)域這些年來在我國越來越受到重視，太陽能熱水設(shè)備這一行業(yè)在我國發(fā)展十分的迅速，在生產(chǎn)量上我國雖然已經(jīng)成為了世界上最大的太陽熱水設(shè)備生產(chǎn)國，但是與太陽能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，也就是測控系統(tǒng)卻還一直處于滯后階段。近年來，太陽能熱水的應(yīng)用越來越受到重視，熱水工程化應(yīng)用的步伐越來越快。我國市場上有了很多種太陽能熱水設(shè)備控制器，但很多的控制器性能并不太穩(wěn)定，水位檢測、溫度檢測、控制誤差大，容易操作失誤引發(fā)安全問題；太陽能的利用率較低是我國現(xiàn)在很多太陽能熱水設(shè)備的通病，達(dá)不到節(jié)約能源的目的。還有的一些顯示器有時(shí)顯示不太準(zhǔn)確；與太陽能鍋爐不能很好配合等諸多問題。前景：太陽能鍋爐及其測控系統(tǒng)的發(fā)展前景十分廣闊，我國占比64%；全球新增裝機(jī)量為3300萬平方米，我國裝機(jī)量2500萬平方米，占了新增量的80%，同年德國排第二，%。我國的太陽能熱水設(shè)備雖然生產(chǎn)量高居世界第一，但是在技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)方面的投入還是比較小的。因此，在太陽鍋爐系統(tǒng)、測控系統(tǒng)方面，我國還應(yīng)投入更多的研究開發(fā)，研制更加節(jié)能、更加便捷高效的熱水設(shè)備。 國外太陽能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀幾前景現(xiàn)狀：根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2004年，全球新增太陽能熱水器安裝量為1918萬平方米，包括無蓋板集熱器90萬平方米、平板型太陽能熱水器513萬平方米，真空管太陽能集熱器1213萬平方米。到2004年底，全球太陽能熱水器總安裝量達(dá)到了14059萬平方米，包括無蓋板集熱器3302萬平方米、平板型太陽能集熱器4883萬平方米，真空管太陽能熱水器5757萬平方米。2004年全球太陽能熱水器提供的熱量相當(dāng)于581億千瓦時(shí)電力（），年減排CO22540萬噸。到2004年底，共有10個(gè)國家的太陽能熱水器安裝量超過200萬平方米，他們分別是中國（6200萬平方米）、美國（2863萬平方米）、日本（773萬平方米）、土耳其（728萬平方米）、德國（648萬平方米）、以色列（480萬平方米）、澳大利亞（475萬平方米）、希臘（299萬平方米）、奧地利（277萬平方米）、巴西（227萬平方米）。1999年至2004年，真空管太陽能熱水器和平板型太陽能熱水器市場在中國、澳大利亞、新西蘭以及歐洲都增長迅速。中國年均增長率為25%，澳大利亞和新西蘭為19%，歐洲為13%。用于游泳池加熱的無蓋板太陽能熱水器年安裝量在1999至2002年保持了增長的態(tài)勢，2003年稍有回落，2004年又恢復(fù)增長的態(tài)勢。1975 年美國歐文斯伊利諾依公司發(fā)明了采用了高真空技術(shù)、全玻璃真空管太陽集熱器并推向市場。普通平板式太陽集熱器的熱損失比全玻璃真空管太陽集熱器的熱損失比高兩個(gè)數(shù)量級，當(dāng)時(shí)，集熱管的選擇性吸收涂層的平場陽光吸收率約為83%，因而太陽能熱利用技術(shù)水平大大的提升了。前景：目前，在太陽能熱水設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的有歐洲、日本，美國等，中國目前的產(chǎn)品同歐美發(fā)達(dá)國家相比在產(chǎn)品質(zhì)量、外觀設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性上都還有一定的差距。而中國又是世界上最大的太陽能熱水設(shè)備的生產(chǎn)國、消費(fèi)國。中國對太陽能熱水設(shè)備的極大的消費(fèi)能力，使得其市場前景很廣闊?，F(xiàn)在國際上的一些國家已經(jīng)設(shè)計(jì)和進(jìn)行安裝了許多種太陽能組合系統(tǒng)，并且有一大部分都已銷向市場，并且在逐步擴(kuò)大其市場的占有率。相信在不就得將來，太陽能熱水領(lǐng)域?qū)l(fā)展的越來越好，技術(shù)越來越先進(jìn)。 本章小結(jié)本章詳細(xì)地介紹了課題研究的背景、研究的目的和意義，同時(shí)還介紹了目前國內(nèi)和國外在太陽能熱水領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展的前景。閱讀本章內(nèi)容能讓我們了解設(shè)計(jì)本課題的價(jià)值和意義。第二章 太陽能鍋爐的綜述 太陽能鍋爐的介紹 太陽能鍋爐是一種新興的鍋爐裝置，由太陽