【正文】 的指揮下，按圖 2－ 4 所示的程序流程順序地執(zhí)行，這種工作方式成為順序掃描方式。因此 ,它既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制 ,也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制 ,既可控制 1 臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、 1 條生產(chǎn)線 ,也可控制 1 個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。采用以上抗干擾措施后 ,一般 PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá) 4萬(wàn)～ 5 萬(wàn) h。 體積小、質(zhì)量小、 功耗低。后者配置靈活，裝載和維修方便，功能易于擴(kuò)展，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高。隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高 ,一些過(guò)去使用專用計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合 ,也轉(zhuǎn)向使用 PLC。 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械。 機(jī)器人控制 機(jī)器人作為工業(yè)過(guò)程自動(dòng)生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，已成為未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的 3 大支 15 柱之一。而模糊控制是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種新的控制方法。 一種方法是根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算 ， 即編完程序之 后 ， 根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算出實(shí)際使用容量。它擁有無(wú)以匹及的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)， FX2N是從 16 到 256路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。從一般要求看，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，交流異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于交流同步電動(dòng)機(jī)，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線式異步電動(dòng)機(jī) 。觸頭，磁系統(tǒng)采用封閉結(jié)構(gòu)，能提高壽命。 圖 3－ 2 NR4(JRS2)系列熱過(guò)載繼電器 電磁閥的選擇 19 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(yáng)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(dá)到使用要求，供水閥、排水閥、除塵閥實(shí)物圖分別如圖所示。為了便于加工提高經(jīng)濟(jì)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(qiáng)水箱的強(qiáng)度和則度 。它的外形為 350 X830 X 400 毫米，其長(zhǎng)度是高度的 2 倍多。 2) 電動(dòng)機(jī)有熱繼電器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 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。 根據(jù)太陽(yáng)能熱水器定時(shí)器設(shè)定的工作的時(shí)間段看是否到工作時(shí)間。然后停 2分鐘，實(shí)現(xiàn)節(jié)水功能。電機(jī)先正轉(zhuǎn) 20 秒。其他輔助程序的設(shè)計(jì)，如故障應(yīng)急程 序等。 DIN 軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對(duì)。在接地時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： PLC 的接地線應(yīng)為直徑在 2mm以上的專用線 。輸入器件接通時(shí)，輸入端接通，輸入線路閉合，同時(shí)輸入指示的發(fā)光二極管亮。輸入接線，一般指外部傳感器與輸入端口的接線。對(duì)于電源線來(lái)的干擾， PLC 本身具有足夠的抵制能力，也可以安裝一個(gè)變比為 1:1 的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。 小型可編程控制器外殼的 4 個(gè)角上，均有安裝孔。明確寄存器空間的分配，專用寄存器的確定等。則調(diào)用除塵子程序。則打開(kāi)進(jìn)水閥。本課題主要根據(jù)太陽(yáng)能熱水器的各種輸入輸出狀態(tài)來(lái)編制PLC 的梯形圖程序。 24 圖 3－ 7 太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng) PLC I/O控制原理電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 可編程控制器是掃描工作方式，能同時(shí)對(duì)多個(gè)模塊進(jìn)行控制，在整個(gè)程序掃描時(shí)間里隔離變壓器 25 加上不同的輸入檢測(cè)信號(hào)，就可使程序按所檢測(cè)信號(hào)判斷進(jìn)入不同的分支程序。 溫度傳感器技術(shù)指標(biāo) : 1）溫度范圍： 0℃ ~70℃ (可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展 ) 2）濕度范圍： 10%/RH99%RH 3）電源： AV220V士 10% 4）溫度誤差：一般士 ℃、最大士 ℃ 5）數(shù)據(jù)分辨率： 6）數(shù)據(jù)更新周期：約 1 秒 7）數(shù)據(jù)線： 3 類雙絞線 8）數(shù)據(jù)傳輸距離 小于 1200m 根據(jù)硬件的選擇情況，繪制表 3－ 1 21 表 3－ 1 原理總圖的元器件目錄表 序號(hào) 代號(hào) 名稱 數(shù)量 規(guī)格型號(hào) 備注 0 PLC 可編程控制器 1 FX_2n32MRES/UL 繼電器輸出型 1 HLHL3 指示燈 4 AD1622G LED 顯示 ,220V 2 KM1KM2 交流接觸器 2 DJX9 線圈電壓： 220V 3 SB1SB5 按鈕 5 LAY37 綠色 4 SB 啟動(dòng)按鈕 1 LAY37 綠色 5 S 自動(dòng) /手動(dòng)開(kāi)關(guān) 1 SR26 封閉式 6 SL1SL2 溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān) 2 TH22 接通與斷開(kāi)的最小溫差 ℃ 7 TC 隔離變壓器 1 BK100 電壓： 220V 8 FU1FU8 熔斷器 8 RL115 熔體 210A 9 FR 熱繼電器 2 JR1620/3 參照電機(jī)電流 10 M 微型電動(dòng)機(jī) 1 YYHS－ 45 電壓 220V頻率 50HZ 11 YA 報(bào)警器 1 SWPX100 交流 220V 12 YV2 排水閥 1 SSFKC014 交流 12220V 13 YV1 供水閥 1 SSFKC024 交直流 3220V 14 YC 除塵閥 1 SSFKC017 交流 220V PLC 的端口分配 根據(jù)以上硬件選型設(shè)計(jì)，編制 I/O 接口功能表，如表 3－ 2 和 3— 3。補(bǔ)給水箱內(nèi)需安裝浮球，以保持最高水位。循環(huán)水箱的下部均裝有冷水進(jìn)水擋板。補(bǔ)給水箱只與循環(huán)水箱相通，當(dāng)循環(huán)水箱水位低時(shí)，以補(bǔ)給冷水之用。另外，該產(chǎn)品符合： 、 、IEC6094741 等標(biāo)準(zhǔn)，可靠性較高。 功率 為 10w。如可工作于高濕度，有鹽霧、霉菌、凝露等環(huán)境的船 用電動(dòng)機(jī)；有較高的效率及節(jié)能指標(biāo)的紡織電動(dòng)機(jī)；有作為激振動(dòng)力源，如用于糧食加工機(jī)械或振動(dòng)篩、振動(dòng)輸送機(jī)的振動(dòng)異步電 18 動(dòng)機(jī)；在化工、橡膠、紡織、造紙等工業(yè)中有時(shí)要求軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)電動(dòng)機(jī)的出軸轉(zhuǎn)速隨之降低而輸出力矩增加，保持與負(fù)載平衡，并允許較長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)的三相力矩電動(dòng)機(jī)等。它擁有無(wú)以匹及的 速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)， FX2N是從 16 到 256路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。存儲(chǔ)器容量除了根據(jù) PLC 的控制規(guī)模確定 。 PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些 PLC 生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線 ,并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏 [13]。這些數(shù)據(jù)可以與存貯在存儲(chǔ)器中的參考值比較 ,也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑵浯蛴≈票?。早期直接用開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。大型 PLC 又稱為高檔的 PLC， I/O 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上，其中 I/O 點(diǎn)數(shù)大于 8192點(diǎn)的又稱為超大型 PLC，用戶程序存儲(chǔ)器容量在 8KB 以上。 前者具有結(jié)構(gòu)緊 湊、體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，易于裝在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部，通常適于單機(jī)工作。在維修方面 ,PLC 的故障率很低 ,且有完善的診斷和實(shí)現(xiàn)功能 ,一旦 PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障 ,就可根據(jù) PLC 上發(fā)光二極管或編程器上提供的信息 ,迅速查明原因。 PLC 的輸入、輸出電路一般用光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào) ,使外部電路與 CPU之間無(wú)電路聯(lián)系 ,有效地抑制了外部干擾源對(duì) PLC 的影響 ,同時(shí) ,還可以防止外部高電壓竄入 CPU 模塊濾波是抗干擾的另一主要措施 ,在 PLC 的電源電路和 I/O 模塊中 ,設(shè)置了多種濾波電路 ,對(duì)高頻干擾信號(hào)有良好的抑制作用。 功能性強(qiáng) ,適應(yīng)面廣 。 PLC 的典型的循環(huán)順序掃描土作過(guò)程如圖 2－ 4 所示。 數(shù)臺(tái) PLC 與 1 臺(tái) PC 相連， PC 完成編程和在運(yùn)行中作為人機(jī)界面（ 80 年代后期）?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(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。 水箱應(yīng)具備供熱水、保溫的基本功能。在非系統(tǒng)工作時(shí)間里 定時(shí)器自動(dòng)斷開(kāi) PLC 的電源。因此，熱水出水管位置愈高，其熱水排放溫度亦愈高；為此，采用定溫自動(dòng)放水時(shí)，它的熱水出水口位置較高。 1）循環(huán)水箱 它的作用是保持最高水位平面，同時(shí)讓水中空氣由此處排出，避免帶入管道系統(tǒng)，以致造成氣阻損失。如果在金屬片內(nèi)有流道，流體把熱量不斷帶走，為了達(dá)到平衡溫度，金屬片便要不斷吸收太陽(yáng)的輻射能。 集熱器內(nèi)管路系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自沿程阻力 ，局部阻力的影響要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。 熱水器裝置簡(jiǎn)圖 1 一集熱器 2 一下降水管 3 一循環(huán)水管 4 一補(bǔ)給水箱 5 一上升水管 6 一自來(lái)水管 7 一熱水出水管 熱水器的基本工作過(guò)程 1） 吸熱過(guò)程。圖中集熱器 1 按最佳傾角放置，下降水管 2 的一端與循環(huán)水箱 3 的下部相連，另一端與集熱器1 的下集管接通。 太陽(yáng)能熱水器組成、原理和工作過(guò)程 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，需要大量的熱水。當(dāng)溫度加熱到大于 370C 時(shí)電熱器 D 斷開(kāi)，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。 研究的內(nèi)容 本課題研究的內(nèi)容是用 PLC 控制太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化控制及手工控制，使其滿足實(shí)際各種控制需要、使更多的工作免于人參與、使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。 保溫好。其原理是太陽(yáng)輻射穿過(guò)真空管玻璃外殼，投射在金屬吸熱板上，吸熱板將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，使熱管蒸發(fā)段內(nèi)的傳熱介質(zhì)汽化 。 熱管式熱水器在外形結(jié)構(gòu)上很象管板式熱水器，只不過(guò)把普通排管變成了熱管，少個(gè)或省去了一個(gè)集水管，熱管上同樣可裝翅片吸收太陽(yáng)能。 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(huì)凍結(jié)。全玻璃真空管太陽(yáng)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(duì)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(yáng)集熱器可以在中高溫下運(yùn)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(yùn)行，擴(kuò)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(yùn)行成本低，確實(shí)是一次投資，長(zhǎng)期受益。事實(shí)上水箱中的水 3 總是源源不斷進(jìn)入集熱器的底部，而熱水也不斷流入水箱的上部。還有一些國(guó)家，開(kāi)發(fā)出功能完善，能全天候使用太陽(yáng)熱水器系統(tǒng)。第 二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，人們的注意力又開(kāi)始轉(zhuǎn)向發(fā)展經(jīng)濟(jì)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已成為世界上最大的太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)國(guó)，但與太陽(yáng)熱水器配套的控制器卻一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段，尤其是與太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，至今尚未檢索到相關(guān)報(bào)道。 在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，有必要而且有可能采用新技術(shù)對(duì)原電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高可靠性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高太陽(yáng)能熱水器穩(wěn)定性。 In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement。重點(diǎn)研究了 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。 automatic control system。 目前，我國(guó)大部分太陽(yáng)能熱水器控制部分，往往需要大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器來(lái)滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、繁瑣，故障時(shí)有發(fā)生，給使用和日常維護(hù)帶來(lái)了很大的不便。太陽(yáng)熱水器，尤其是太陽(yáng)熱水系統(tǒng)及其控制器有著廣闊的發(fā)展前景，但現(xiàn)有的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入較少。到上世紀(jì) 70 年代末，太陽(yáng)熱水器的開(kāi)發(fā)利用在美國(guó)、澳大利亞、日本、德國(guó)、以色列等國(guó)家得到了很大的發(fā)展 .在隨后的十幾年里，平板集熱器型太陽(yáng)熱水器的推廣應(yīng)用在一 些國(guó)家得到了較快的發(fā)展。由它可以派生出許多同類熱水器，如翅翼型、波紋板型、塑料壓制型等等，但它們的集熱基 本原理都一樣。當(dāng)太陽(yáng)照射到集熱器時(shí)，集熱器板上水道中的水被加熱而發(fā)生膨脹、變輕、產(chǎn)生“水往高處流”的現(xiàn)象，就像熱煙氣從煙囪中冒出一樣，這就是所謂的“熱虹吸”現(xiàn)象，系統(tǒng)中水流的循 環(huán)運(yùn)動(dòng)完全依靠自身各部位溫度不同而形成自然循環(huán)，即只要有太陽(yáng)照射，就能實(shí)現(xiàn)這種循環(huán)。 缺點(diǎn)： 由于白天、晚上的溫度不同，集熱器易產(chǎn)生倒流。 這種集熱器的優(yōu)點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、可靠性強(qiáng)。但是，由于一般提供洗浴用的熱水溫度不太高，所以對(duì)熱管的要求也比太陽(yáng)灶要低。同時(shí)，因?yàn)闊峁軆?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(dòng)也較快。由于運(yùn)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(yùn)行條件下仍具有良好的熱性能，同時(shí)運(yùn)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(diǎn)，還有其顯著特點(diǎn) [5]。安裝方便，操作簡(jiǎn)單，易于固定，運(yùn)行可靠。 3）設(shè)計(jì)、繪制梯形圖，滿足各控制要求。熱水箱溫度為 T1，將它和設(shè)定值 N 相比較，從而控制是否打開(kāi)電加熱。工業(yè)上為了清除油污，熱水溫度要高一些，但一般在 900C 左右。當(dāng)集熱器吸收太陽(yáng)輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水