【正文】 的使用壽命，應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和檢修。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，每個(gè)控制對(duì)象或控制任務(wù)都要有相應(yīng)的控制程序，用這些控制程序來(lái)完成對(duì)象的不同要求，這種程序通常稱(chēng)為應(yīng)用程序。如果水箱內(nèi)的水溫低于設(shè)定值，則進(jìn)行加熱?？刂葡到y(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，主程序的編制及各功能子程序的編制以及程序的調(diào)試。致 謝四年的理論學(xué)習(xí)，使我掌握了基本的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和學(xué)習(xí)方法。在此我要向尊敬的吳老師表示深深的謝意!最后，感謝全體電氣信息工程學(xué)院的老師及同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了來(lái)自方方面面的關(guān)懷與指導(dǎo)。與國(guó)外相比，我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)卻一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段，尤其是與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)匹配的控制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的梯形圖程序程序設(shè)計(jì)：用流程圖表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。根據(jù)水箱內(nèi)的水位和水溫進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商或各種軟件公司提供，帶有一定的通用性，用不著自己編寫(xiě)。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。3) 選擇自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA為總電源的開(kāi)關(guān)，即可完成主回路的短路保護(hù)，又起到隔離三相交流電源的作用，使使用和維護(hù)更加方便。傳感器的選型通過(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，PLC根據(jù)控制要求對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行綜合控制。2）補(bǔ)給水箱補(bǔ)給水箱是供給冷水的水箱。目前循環(huán)水箱以容積分為500升和1000升二種，外形均為方形。發(fā)光指示燈的選擇指示燈選用兩色二極管指示燈，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，指示燈顯示綠色，機(jī)器通電不運(yùn)行時(shí)，指示燈顯示紅色，要求指示燈質(zhì)量可靠，根據(jù)要求，選用TLL0501－HMC型指示燈。接線端均有防護(hù)罩覆蓋，使用安全可靠。自動(dòng)總停手動(dòng)上水手動(dòng)加熱消音按鈕液位檢測(cè)開(kāi)關(guān)溫度開(kāi)關(guān)（常閉）溫度開(kāi)關(guān)（常開(kāi)）自動(dòng)總開(kāi)自動(dòng)/手動(dòng)選擇除塵閥報(bào)警器供水閥排水閥繼電器除塵電機(jī)PLC24點(diǎn)輸入 16點(diǎn)輸出模擬量輸入模塊EM235溫度變送器PT100溫度傳感器圖22系統(tǒng)控制框圖電機(jī)類(lèi)型的選擇對(duì)于連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載平穩(wěn)，對(duì)起動(dòng)制動(dòng)沒(méi)有特殊要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)優(yōu)先采用普通鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，它廣泛用于各種機(jī)床、水泵和風(fēng)機(jī)等。由此可見(jiàn)，即使沒(méi)有日照我們照樣可以洗上熱水澡。 系統(tǒng)水溫控制原理框圖T3系統(tǒng)控制原理框圖如下圖21所示。可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制切換。水箱液位控制功能。定時(shí)控制器在斷電時(shí)正常計(jì)時(shí)，故采用其作為PLC的電源控制。PLC的典型的循環(huán)順序掃描工作過(guò)程如圖12所示。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。大多數(shù)用戶(hù)都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。其主要特點(diǎn)有：通用性強(qiáng),使用方便。這類(lèi)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)。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時(shí)，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。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(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。當(dāng)集熱器吸收太陽(yáng)輻射能后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。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)有流體，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。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。如淋浴的水溫在350C～400C之間，超過(guò)600C就會(huì)感到太熱。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能熱利用中商業(yè)化程度最高 、應(yīng)用最普遍的技術(shù) 。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。因此，研究和開(kāi)發(fā)先進(jìn)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)變得越來(lái)越重要?；疽螅捍_定系統(tǒng)的各種工序，繪制系統(tǒng)的工藝流程圖。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的I/O分配和PLC選型，根據(jù)要求繪制出了控制系統(tǒng)電氣原理圖和接線圖等。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了全玻璃真空管式太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)。通過(guò)改進(jìn)或完善已有太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能熱水控制系統(tǒng)——基于PLC的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)。 這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、不用專(zhuān)人管理，故已在全國(guó)推廣使用。在隨后的十幾年內(nèi)，全玻璃真空管太陽(yáng)能熱水器性能通過(guò)完善、提高，并逐步降低成本，因而得到了快速發(fā)展，到上世紀(jì)90年代，這種新型太陽(yáng)能熱水器已成為推廣應(yīng)用的主流產(chǎn)品。但要熱水器運(yùn)行起來(lái)，還得配置適當(dāng)?shù)墓艿?，將集熱器與水箱有機(jī)的連接起來(lái)，才能形成一個(gè)完整的循環(huán)系統(tǒng)。2）補(bǔ)給水箱補(bǔ)給水箱是供給冷水的水箱。一般人工放水一天中 1～2次。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到集熱器吸收的熱量與散失的熱量相平衡時(shí)，水溫不再升高。家用太陽(yáng)能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒(méi)有外在的動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有5℃～6℃以上的溫差就可以循環(huán)很好。 可編程控制器概述可編程控制器（PragrammableLogicController）簡(jiǎn)稱(chēng) PLC，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。數(shù)臺(tái)PLC與1臺(tái)PC機(jī)相連，PC機(jī)完成編程和在運(yùn)行中作為人機(jī)界面（80年代后期）。功能性強(qiáng),適應(yīng)面廣。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。PLC的用戶(hù)程序大都可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)。開(kāi)始自診斷有故障？Y停機(jī)出錯(cuò)顯示N與編程器進(jìn)行信息交換是否有網(wǎng)絡(luò)Y與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)執(zhí)行用戶(hù)程序輸出處理超時(shí)？Y停機(jī)出錯(cuò)顯示NN圖12 PLC循環(huán)順序掃描工作流程圖PLC采用循環(huán)（巡回）掃描工作方式，而大、中型PLC還增加了中斷工作方式。從掃描過(guò)程中的某個(gè)掃描過(guò)程開(kāi)始，順序掃描后又回到該過(guò)程成為一個(gè)掃描周期。工作時(shí)段為6～18 h。水箱采用加厚聚脂發(fā)泡保溫。 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案根據(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)。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?？紤]到該P(yáng)LC所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及類(lèi)型，選用西門(mén)子S7200系列可編程控制器作為該系統(tǒng)的核心，它含有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)足夠設(shè)計(jì)所用。電壓為220V。熱繼電器的選擇本系統(tǒng)所用的熱繼電器為正泰公司生產(chǎn)的NR4(JRS2)系列，NR4(JRS2)系列熱過(guò)載繼電器適用于交流50Hz/60Hz、額定電壓690V、1000V。水箱是熱水器重要組成部分。循環(huán)水箱的上部均裝有漲水管及透氣孔，其位置稍高于水位。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可使冷水和熱水隔開(kāi)，保持循環(huán)水箱中的熱水水溫穩(wěn)定。一般的溫度傳感器基點(diǎn)漂移較其它的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。圖23 電氣控制主電路圖PLC控制電路的設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)所選的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的控制原理圖及PLC外部接線圖，如圖24所示太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)PLC I/O控制原理電路圖。注意電源電壓、環(huán)境指標(biāo)、I/0參數(shù)、安裝情況及備份電池等情況的檢查與維護(hù)，確保PLC正確穩(wěn)定的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)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。如果水位過(guò)高或者水溫過(guò)高，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其他輔助程序的設(shè)計(jì)，如故障應(yīng)急程序等。然而，理論離不開(kāi)實(shí)踐，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是專(zhuān)業(yè)教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。由于本人能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程