【正文】 燃?xì)忮仩t起輔助作用，用以加熱來(lái)自水箱的未達(dá)到使用水溫標(biāo)準(zhǔn)的水，或是在太陽(yáng)能集熱器無(wú)法正常使用的情況下直接用來(lái)加熱水。 二、液位傳感器 水位的測(cè)量需要水位傳感器，在本設(shè)計(jì)中選用的是超聲波液位傳感 器。一般的溫度傳感器基點(diǎn)漂移較其它的 29 氣象傳感器都要顯著，熱敏電阻屬于吸附元件，在測(cè)量過(guò)程中必然會(huì)受到污染，由污染引起的測(cè)量基點(diǎn)漂移，只能用重新檢定的方法加以修正解決。 LED 數(shù)碼管的工作 電流為 3~10mA，當(dāng)超過(guò) 30mA 時(shí)會(huì)將數(shù)碼管燒毀。常用 LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 A、 B、 C、 D、 E、 F。 一、 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)： LED 數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成 8 字形構(gòu) 成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是 8 個(gè)。 Q3使用模擬量輸入模塊時(shí)，首先要根據(jù)模擬量信號(hào)的類型及范圍通過(guò)模擬量模塊 的 DIP 開關(guān)進(jìn)行輸入信號(hào)的選擇，其選擇的具體操作根據(jù) EM231 選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表 。 根據(jù)控制系統(tǒng)要求 ,首先確定 PLC 的控制規(guī)模 ,估算出所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù) (數(shù)字輸入 /輸出量、模擬輸入 /輸出量 ) ,再增加 10%～ 20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能，保證系統(tǒng)投入運(yùn)行后能夠替換個(gè)別故障點(diǎn)或彌補(bǔ)遺漏的點(diǎn)數(shù)。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。第四，便捷的操作。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比 。隨著 PLC 體積進(jìn)一步縮小，功能進(jìn)一步增強(qiáng)， PLC 在機(jī)器人控制中的應(yīng)用必將更加普遍。 閉環(huán)過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 按功能、點(diǎn)數(shù)分 按功能、輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量不同， PLC 可分為小型、中型和大型三類。因此 ,PLC 很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部 ,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化較理想的控制設(shè)備。該語(yǔ)言編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。 可靠性高 ,抗干擾能力強(qiáng)。進(jìn)行一個(gè)掃描周期所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期時(shí)間。循環(huán)掃描即可按固定順序，也可按用戶程序所規(guī)定一級(jí)順序（高級(jí)和低級(jí)順序）或可變順序等進(jìn)行。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。 6. 管道防凍 在集熱器的供水管上設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度小于 4℃時(shí)，循環(huán)泵啟動(dòng)，當(dāng)溫度大于8℃時(shí)，防凍循環(huán)停止。系統(tǒng)在自動(dòng)工作方式時(shí) 能自動(dòng)控制供水水泵的運(yùn)行與停止和各電磁閥的開關(guān)。當(dāng)太陽(yáng)能集熱器溫度 T1低于 4℃時(shí)，延時(shí) 5S后自動(dòng)打開防凍排水閥 P2，把太陽(yáng)能集熱器中的水抽回補(bǔ)給水箱中，并且關(guān)閉太陽(yáng)能系統(tǒng)。 PLC 中央控制系統(tǒng)連接其他三部分，是本系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的智能自動(dòng)化控制與手動(dòng)切換控制。 (5) 特殊防凍 技術(shù)，即使在 50℃的嚴(yán)寒條件下仍無(wú)凍壞之憂?！?45176。 通過(guò)對(duì)上面幾種防凍系統(tǒng)的對(duì)比，結(jié)合實(shí)際情況，本系統(tǒng)優(yōu)先選擇了溫差循環(huán)的防凍保護(hù)，在極惡劣的情況下低溫排空防凍法防凍。使用壽命長(zhǎng) 強(qiáng)制循環(huán)方式： 該系統(tǒng)的運(yùn)行原理就是借助水泵動(dòng)力 ,在熱水箱底部吸水 ,通過(guò)集熱器把水送到水箱上部 (見圖 ),該系統(tǒng)適用于任何大面積的循環(huán)系統(tǒng)。晚間熱損小 運(yùn)行 維護(hù)耐久 性 水溫高于 55 時(shí)，集熱器熱效率明顯降低 循環(huán)泵功率大 水垢隱患大 4. 熱管真空管集熱器太陽(yáng)熱水系統(tǒng) 9 熱管真空管太陽(yáng)能集熱器從根本上解決了其它類型太陽(yáng)能集熱器在熱效率、承壓能力、防凍性能、安裝維護(hù)方面存在的問(wèn)題，價(jià)格適中，是目前太陽(yáng)熱水工程中最理想的集熱器形式。 太陽(yáng)能鍋爐適用范圍 太 陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如社會(huì)會(huì)所，公寓，賓館，飯店等熱水中心；學(xué)校，工廠，招待所，醫(yī)院，養(yǎng)老院，幼兒園等的浴室，游泳池等，隨著能源的日漸緊張，能源價(jià)格的不斷上調(diào)，太陽(yáng)能在建設(shè)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用逐漸受到人們的關(guān)注。由于太陽(yáng)能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來(lái)，太陽(yáng)能集熱器能將太陽(yáng)光收集起來(lái)集中給誰(shuí)加熱，所以，集熱 7 器是各種利用太陽(yáng)能裝置的關(guān)鍵部分。 的玻璃 30 萬(wàn)噸其中用于真空管有 28萬(wàn)噸。 20 世紀(jì) 80 年代太陽(yáng)能熱水器列入 國(guó)家 “六五”和“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目 。 太陽(yáng)能鍋爐工程太陽(yáng)能亦可以對(duì)油加溫，實(shí)現(xiàn)工業(yè)利用中高溫太陽(yáng)能。 前景：目前，在太陽(yáng)能熱水設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的有歐洲、日本，美國(guó)等， 中國(guó)目前的產(chǎn)品同歐美發(fā)達(dá)國(guó)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。到 20xx 年底，全球太陽(yáng)能熱水器總安裝量達(dá)到了14059 萬(wàn)平方米，包括無(wú)蓋板集熱器 3302 萬(wàn)平方米、平板型太陽(yáng)能集熱器 4883 萬(wàn)平方米，真空管太陽(yáng)能熱水器 5757 萬(wàn)平方米。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及前景 我國(guó)太陽(yáng)能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀與前景 現(xiàn)狀：隨著太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域這些年來(lái)在我國(guó)越來(lái)越受到重視， 太陽(yáng)能熱水設(shè)備這一行業(yè)在我國(guó)發(fā)展十分的迅速，在 生產(chǎn)量上我國(guó)雖然已經(jīng)成為了世界上最大的太陽(yáng)熱水設(shè)備生產(chǎn)國(guó)，但是與太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，也就是測(cè)控系統(tǒng)卻還一直處于滯后階段。 因此研究基于 PLC的 太陽(yáng)能鍋爐測(cè)控系統(tǒng) 具有極其重要的意義。相當(dāng)于目前全世界年能源總使用量的 萬(wàn)倍。 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。 本設(shè)計(jì)有兩重要部分： 第一部分：太陽(yáng)能鍋爐測(cè)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。能源緊缺及環(huán)境的污染問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。但是與之配套的太陽(yáng)能熱水控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。利用太陽(yáng)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(shì)。我國(guó)的太陽(yáng)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。用于游泳池加熱的無(wú)蓋板太陽(yáng)能熱水器年安裝量在 1999 至 20xx 年保持了增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)， 20xx 年稍有 4 回落， 20xx 年又恢復(fù)增 長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。 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(guó)內(nèi)和國(guó)外在太陽(yáng)能熱水領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展的前景。此外利用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太陽(yáng)能中高溫?zé)崂眉夹g(shù)并結(jié)合相關(guān)鍋爐節(jié)能減 排改造技術(shù)，在優(yōu)先使用太陽(yáng)能鍋爐改造的前提下，對(duì)傳統(tǒng)鍋爐進(jìn)行綜合技術(shù)改造，采用余熱回收、冷凝水回收、分級(jí)燃燒節(jié)煤、鍋爐降溫等設(shè)備，通過(guò)對(duì)鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化完善，節(jié)能效果可達(dá) 10%到 30%之間。大量顯像管都在中國(guó)生產(chǎn)，吸氣劑也在中國(guó)生產(chǎn)。在太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太陽(yáng)能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)無(wú)疑是最為成熟的，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也較 光伏電池 、太陽(yáng)能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先一步。綜合考慮選用 24 噸的補(bǔ)給水箱。 2. 全玻璃真空管集熱器組太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 早期的規(guī)模比較小的供熱水項(xiàng)目多采用這種集熱器系統(tǒng)，或?qū)⒉捎萌Ａд婵展芗療崞鞯募矣锰?yáng)能熱水器串并聯(lián)組成集中供熱水系統(tǒng)。幾種常見的熱水器如圖 所示。有凍裂隱患 一支管破損，全系 統(tǒng)正常運(yùn)行 10 熱 性 能 熱容小，啟動(dòng)快 集熱板安裝 困難 3. 直接系統(tǒng)的溫差循環(huán)防凍 通過(guò)循環(huán)豹紋水箱和集熱器里的水來(lái)打到熱量循環(huán)交換，使集熱器的水不至于溫度過(guò)低被凍壞，達(dá)到保護(hù)集熱器的目的。利用熱管內(nèi)少量工質(zhì)的汽 — 液相變循環(huán)過(guò)程可連續(xù)地傳遞熱量，將吸收的太陽(yáng)能傳遞到冷凝端加熱聯(lián)集管或貯水箱中的水。 13 (2) 承受力強(qiáng)，當(dāng)連接成大面積集熱系統(tǒng)時(shí)，能承受循環(huán)泵的壓力，在承壓熱水 系統(tǒng)推廣中獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。 太陽(yáng)能鍋爐系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、鍋爐輔助加熱系統(tǒng)、供熱水系統(tǒng)和中央 PLC 控制系統(tǒng)四部分組成，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為主要的供熱水系統(tǒng)，由真空管太陽(yáng)能 集熱器組，保溫桶（儲(chǔ)熱水箱），溫差循環(huán)管系統(tǒng)，防凍排空系統(tǒng)和補(bǔ)水管道組成。 溫差循環(huán) 當(dāng)太陽(yáng)能集熱器的水的溫度 T1 比保溫水箱里的水的溫度 T2大 8度以上，則循環(huán)水泵開始工作，帶動(dòng)太陽(yáng)能集熱器里的水與保溫水箱里的水循環(huán)，直到太陽(yáng)能集熱器與保溫水箱的溫差小于 2 度，則循環(huán)水泵停止循環(huán)。 3）防凍報(bào)警。 3. 水溫控制 溫差跟蹤自動(dòng)循環(huán)，確保充分利用太陽(yáng)能，提高系統(tǒng)集熱效率； 4. 太陽(yáng)能集熱循環(huán)控制 白天太陽(yáng)能循環(huán)泵不間斷連續(xù)運(yùn)行，夏季夜晚停泵，冬季溫控循環(huán)防凍。讀者在閱讀本章后，會(huì)對(duì)太陽(yáng)能鍋爐這一概念有了總體上的初步認(rèn)識(shí)，并且對(duì)于本設(shè)計(jì)有了初步的了解。這類產(chǎn)品具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、體積小、應(yīng)用靈活方便、工程周期短、操作維護(hù) 方便、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊等優(yōu)點(diǎn)。 一個(gè)典型的可編程序控制器在一個(gè)掃描周期中要完成六個(gè)掃描過(guò)程?，F(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能 ,而且還具有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能。軟件方面 ,設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序。若是 PLC 本身問(wèn)題 ,則可更換模塊 ,迅速排除故障 ,維修極為方便。一般小型和超小型 PLC 多采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱 FX系列的 PLC。 可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域 在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家 ,PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕 紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)。世界上各主要 PLC 廠家生產(chǎn)的 PLC 幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能。數(shù)據(jù)處理一般用在大、中型控制系統(tǒng) ,如柔性制造系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)等。 PLC 的組成： PLC 由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，微處理器是 PLC 的核心。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，極高的可靠性。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 CPU 221 具 6個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 222 具有8個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 224 具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)。另一種方法是估算法，只有開關(guān)量時(shí)，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(shí) ,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(shí)存在時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù) =模擬量路數(shù) 250；同時(shí) ,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。常用的 4 位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，在數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)中由非常廣泛的應(yīng)用 .74LS161 計(jì)數(shù)器具有清零信號(hào) /MR，使能信號(hào) CEP， CET，置數(shù)信號(hào) PE，時(shí)鐘信號(hào) CP 和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 P0~P3，四個(gè)數(shù)據(jù)輸出端 Q0~Q3，以及進(jìn)位輸出 TC，且 TC=Q0由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有 1～ 2 mA，最大極限電流也只有 10～ 30 mA，所以它的輸入端在 5 V 電源或 27 高于 TTL 高電平 ( V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。 LED 數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有 寸、 1 寸等不同的尺寸。 透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 傳感器的選擇 過(guò)各種高性能傳感器對(duì)氣候環(huán)境進(jìn)行測(cè)量及數(shù)據(jù)采集，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)接口送至PLC 中。（ ＋ ）；1 0℃ 時(shí)阻值允許偏差： A177。 集熱器與水箱的水循環(huán)通過(guò)循環(huán)水泵 M 來(lái)實(shí)現(xiàn)，循環(huán)水泵通過(guò)工作使集熱器的熱水與水箱進(jìn)行交換，使水箱水溫不斷上升。 顯示方面系統(tǒng)采用了 74LS48 譯碼驅(qū)動(dòng)和 LED 數(shù)碼管。 PLC 的布局圖如所示。 PT1000 高溫型鉑電阻溫度傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn) ： 高精度進(jìn)口日本 /德國(guó)鉑電阻元件芯片； 產(chǎn)品性能符合 IEC 和 JIS 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)； 外型設(shè)計(jì)符合測(cè)溫鉑電阻的各項(xiàng)規(guī)定； 測(cè)溫范圍 50℃ ～ 350℃ ；在 0℃ 時(shí)阻值 100Ω/1000Ω，； 探頭保護(hù)管直徑 Φ3mm以上； 公稱壓力 ； 良好的防震 動(dòng)和防沖擊性； 能承受高電壓、有良好絕緣性；穩(wěn)定性好； 精度與等級(jí)： A177。 如電源電壓 5V， 1k 限流電阻，一個(gè)二極管的結(jié)壓降為 ，電流為 。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 腳多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8=40 根 I/O 腳來(lái)驅(qū)動(dòng)，故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加 *驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。如：顯示一個(gè)數(shù)字“ 2”字，那么應(yīng)當(dāng)是 a亮 b 亮 g 亮 e亮 d亮 f不亮 c不亮 dp不亮。 LED 七段數(shù)碼顯示管 LED 數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。 EM 222 數(shù)字量輸出模塊 本設(shè)計(jì)的數(shù)字量擴(kuò)展模塊選用的是 EM222DO8*24V DC,該數(shù)字?jǐn)U展模塊功耗 2W， EM222 擴(kuò)展模塊模塊輸出數(shù)字量，可以接 8 個(gè)數(shù)字量輸出回路，在 PLC 輸