【正文】 在畢業(yè)設(shè)計、論文寫作階段，劉金花老師給予了我很多的指導(dǎo)與幫助。經(jīng)過對系統(tǒng)程序的運行調(diào)試，實現(xiàn)了太陽能熱水器的自動控制，也可實現(xiàn)太陽能熱水器手動控制。 由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護輸出元件。另外，輸入接線還應(yīng)特別注意以下幾點： 輸入接線一般不要超過30m，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)長些。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號的端口。當(dāng)電源恢復(fù)時，若RUN輸入接通，則操作自動進行。 盡可能遠離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200mm的距離。 軟件組成軟件系統(tǒng)通常分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應(yīng)用軟件。表 3—2 PLC的輸入端口分配輸入點代號工程名稱X0SB啟動按鈕X1SB1總停按鈕X2SL1溫度開關(guān)（常開）X3SL2溫度開關(guān)（常閉）X4SB2手動上水開關(guān)X5SB3手動排水開關(guān)X6SB4手動消音開關(guān)X7SB5手動加熱開關(guān)表 3—3 PLC的輸出端口分配輸出點代號工程名稱Y0HL啟動指示燈Y1HL1總停指示燈Y2HL2除塵指示燈Y3HA報警蜂鳴器Y4HL3故障指示燈Y5YV1供水電磁閥Y6YV2排水電磁閥Y13KM1除塵電機正轉(zhuǎn)接觸器Y15YV3除塵閥Y14KM2除塵電機反轉(zhuǎn)接觸器主電路的設(shè)計：1) 接觸器KM1和KM2分別控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。通用設(shè)計中最常用的一種補給水箱結(jié)構(gòu)。這樣冷水進入循環(huán)水箱時，通過擋板使之?dāng)U散流入不致將箱內(nèi)上部熱水?dāng)嚮臁?）循環(huán)水箱循環(huán)水箱容量大小是根據(jù)熱水器裝置日產(chǎn)熱水量而定。該熱繼電器可與CJX1系列交流接觸器接插安裝。交流接觸器的選擇本系統(tǒng)選用正泰公司生產(chǎn)的CJX1系列交流接觸器，該接觸器為雙斷點觸頭的直動式運動結(jié)構(gòu)，動作機構(gòu)靈活，手動檢察方便，結(jié)構(gòu)緊湊。對于一般生產(chǎn)機械，在滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜、維護方便的電動機。一種方法是根據(jù)編程實際使用的節(jié)點數(shù)計算，即編完程序之后，根據(jù)節(jié)點數(shù)計算出實際使用容量。體積小、質(zhì)量小、功耗低。一個典型的可編程序控制器在一個掃描周期中要完成六個掃描過程。PLC自產(chǎn)生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 報警功能。工作為 6～18 h。若它吸收的能量與散發(fā)的能量相等，此時金屬片就不再升溫，這就叫“平衡溫度”。而采用人工放水時，熱水出水口位置應(yīng)較低。 循環(huán)水箱的下部均裝有冷水進水擋板。當(dāng)水溫升高后，由于運動粘度減小，沿程阻力變小，局部阻力的影響變大。太陽輻射透過玻璃蓋板，被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內(nèi)的水。上升水管5與循環(huán)水箱3的上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。否則，電加熱斷開。5）依據(jù)設(shè)計要求調(diào)試系統(tǒng)成功。安裝方便，操作簡單，易于固定，運行可靠。由于運用了真空技術(shù)，大幅度降低了集熱器的熱損失，因而使其在高工質(zhì)溫度或低環(huán)境溫度的運行條件下仍具有良好的熱性能，同時運用了熱管技術(shù)，被加熱工質(zhì)不直接流經(jīng)真空管，因而跟普通平板式集熱器和真空管集熱器比較，熱管式真空集熱器除了工作溫度高，承壓能力大和耐熱沖擊性能好等優(yōu)點，還有其顯著特點[4]。不能承壓，易在玻璃管內(nèi)結(jié)垢，管子易炸裂，而且在嚴(yán)寒地區(qū)使用會凍結(jié)。全玻璃真空管太陽集熱器的核心元件是玻璃真空集熱管，它采用了真空技術(shù)，消除了氣體的對流與傳導(dǎo)熱損，并應(yīng)用選擇性吸收涂層，使真空集熱管的輻射熱損降到最低，這樣真空管太陽集熱器可以在中高溫下運行，也能在寒冷地區(qū)的冬季及低日照與天氣多變地區(qū)運行，擴大了應(yīng)用領(lǐng)域。水流的循環(huán)和加熱全部依靠集熱器的吸熱作用，不需要泵和其它能源，運行成本低，確實是一次投資，長期受益。事實上水箱中的水總是源源不斷進入集熱器的底部，而熱水也不斷流入水箱的上部。同時，因為熱管內(nèi)的工質(zhì)很少，不像管板式熱水器里面充滿著水，所以熱損較低，起動也較快。但是，由于一般提供洗浴用的熱水溫度不太高，所以對熱管的要求也比太陽灶要低。但是在熱水器自動控制系統(tǒng)中大多采用單片機控制 ，單片機開發(fā)價格較高，而PLC開發(fā)價格便宜。太陽能光熱應(yīng)用市場前景廣闊，除家庭用熱水外，還可用于工業(yè)熱水、采暖、空調(diào)、干燥、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海水淡化等領(lǐng)域。通過用PLC對太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對其它元器件的使用，使系統(tǒng)接線簡單、檢修維護方便快捷、可靠性提高，增進了系統(tǒng)的先進性。關(guān)鍵詞: PLC；太陽能；自動控制系統(tǒng)；熱水器 ABSTRACT： Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out。從發(fā)展角度看，城市家庭生活熱水的供給不應(yīng)由業(yè)主考慮，而應(yīng)與建筑設(shè)計開發(fā)同時進行。選用PLC控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡單的特點。甚至從滿足生活熱水的單項要求來說，這種熱管在技術(shù)上和經(jīng)濟上均優(yōu)于真空集熱管。而且熱管式熱水器的工作溫度范圍也比管板式熱水器寬得多，不用擔(dān)心00C時水會結(jié)冰，也不怕高于100℃時水會沸騰。平板型太陽集熱器以其簡單、價廉和安裝方便在全世界都獲得了廣泛的應(yīng)用。水流系統(tǒng)常壓運行，無需帶壓設(shè)備，沒有任何安全隱患。全玻璃真空太陽集熱管通常采用單端開口的形式，在一端將內(nèi)、罩玻璃管環(huán)形熔封在一起。價格昂貴。這種集熱器的優(yōu)點： 耐冰凍。缺點:生產(chǎn)成本。第二章 全玻璃真空管式太陽能熱水器的論述 太陽能熱水器系統(tǒng)功能簡介圖2—2 系統(tǒng)控制原理圖注釋: Tl，熱水箱的溫度傳感器 T2，循環(huán)水管中的溫度傳感器 T3，集熱器中的溫度傳感器 F1，循環(huán)水閥門 F2，冷水閥門 F3，熱水閥門此款熱水器利用微機控制主要有以下兩種控制功能:水溫控制、水箱加熱控制。最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值N。補給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上的動力，構(gòu)成一個熱虹吸系統(tǒng)。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時，加大支管管徑，不僅沿程阻力迅速減小，而且局部阻力也將跟著減小。這樣冷水進入循環(huán)水箱時，通過擋板使之?dāng)U散流入不致將箱內(nèi)上部熱水?dāng)嚮?。循環(huán)水箱內(nèi)的水溫達到一定溫度時，將箱內(nèi)熱水幾乎全部放掉，然后放入冷水再重新循環(huán)加熱。如果在金屬片內(nèi)有流道，流體把熱量不斷帶走，為了達到平衡溫度，金屬片便要不斷吸收太陽的輻射能?？衫枚〞r控制器和 PLC 自身具有的定時命令加以解決。當(dāng)出現(xiàn)故障時，故障指示燈閃爍且報警電鈴響起,操作人員可以按下“消音”按鈕以解除鈴響，但故障指示燈仍在閃爍；直到故障消除；故障指示燈才停止閃爍。長期以來，PLC在工業(yè)自動化控制而發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。在系統(tǒng)軟件的指揮下，從掃描過程中的某個掃描過程開始，順序掃描后又回到該過程成為一個掃描周期。第三章 熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計方案太陽能本身是一個不斷變化、而影響其變化的因素又較多、極其復(fù)雜的非線性變量，太陽熱水系統(tǒng)工程是一個非線性系統(tǒng)，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此采用傳統(tǒng)的控制方法難以得到較佳的控制效果。另一種方法是估算法，只有開關(guān)量時，所需內(nèi)存總數(shù)=開關(guān)量(輸入/輸出)總數(shù)10；只有模擬量輸入時,所需內(nèi)存總數(shù)=模擬量路數(shù)120在模擬量輸入、輸出同時存在時，所需內(nèi)存總數(shù)=模擬量路數(shù)250；同時,應(yīng)考慮PLC提供的內(nèi)部繼電器和寄存器的數(shù)量,以便節(jié)省資源[11]。從一般要求看，交流電動機優(yōu)于直流電動機，交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機，鼠籠式異步電動機優(yōu)于繞線式異步電動機。觸頭，磁系統(tǒng)采用封閉結(jié)構(gòu)，能提高壽命。電磁閥的選擇電磁閥選用SSFKC024型電磁閥，原產(chǎn)地: 浙江宋氏閥控，該產(chǎn)品主要用于太陽能熱水器等潔具類，工作電壓適用范圍廣、交直流3220V，使用可靠，完全可以達到使用要求。為了便于加工提高經(jīng)濟性和通用性，循環(huán)水箱已標(biāo)準(zhǔn)化。500升與1000升循環(huán)水箱，結(jié)構(gòu)基本相同，后者增加一些肋條和拉條，以增強水箱的強度和則度。它的外形為350 X830 X 400毫米，其長度是高度的2倍多。2) 電動機有熱繼電器實現(xiàn)過載保護。系統(tǒng)軟件指的是操作系統(tǒng)、程序設(shè)計系統(tǒng)等與計算機密切相關(guān)的程序。小型可編程控制器外殼的4個角上，均有安裝孔。對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力，也可以安裝一個變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。輸入接線，一般指外部傳感器與輸入端口的接線。 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 采用繼電器輸出時，承受的電感性負(fù)載大小影響到繼電器的工作壽命，因此繼電器工作壽命要求長。提高了