【正文】 .................................................................................14 第三章 熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 .............................................................. 16 系統(tǒng) 硬件的 設(shè)計(jì)方案 .................................................................................................16 PLC的選型 ...........................................................................................................16 PLC硬件控制框圖 .................................................................................................17 各單元功能作用介紹 .............................................................................................17 PLC的端口分配 ....................................................................................................21 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) ....................................................................................................22 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 .....................................................................................................24 軟件組成 ..............................................................................................................25 系統(tǒng)控制流程圖 ....................................................................................................25 設(shè)計(jì) PLC控制原理（梯形圖 程序） .......................................................................30 第四章 可編程控制器（ PLC）的安裝、維護(hù)和檢修 ................................... 31 PLC 的安裝 ..................................................................................................................31 PLC 系統(tǒng)的電源接線 ..................................................................................................31 接地 .............................................................................................................................32 輸入接線 .....................................................................................................................32 輸出接線 .....................................................................................................................32 PLC 的維護(hù)和檢修 ......................................................................................................33 第五章 結(jié) 論 ................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 34 致 謝 .......................................................................................................... 35 附錄Ⅰ 梯形圖 ................................................................................................. 37 附錄 Ⅱ 指令表 ................................................................................................. 40 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 本課題研究的目的、意義 用太陽能解決我國(guó)家庭熱水是最有希望的、最有效可行的途徑 。太陽能 熱水器是太陽能熱利用中商業(yè)化程度最高 、應(yīng)用最普遍的技術(shù) 。因此，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 在太陽熱水器、太陽熱水系統(tǒng)的測(cè)量控制方面，應(yīng)引起足夠重視，加大投入一定力量研究開發(fā)高質(zhì)量、性能好的測(cè)控產(chǎn)品 [1]。 1975 年美國(guó)歐文斯 —伊利諾依（ OWensllinois）公司發(fā)明了全玻璃真空管太陽集熱器并推向市場(chǎng)。水的循環(huán)靠溫差比重不同。水在集熱器中受熱變輕，由集熱器底部上升至頂部。 在高溫段效率偏低，表面熱損大。 集熱效率高，保溫性能好。甚至從滿足生活熱水的單項(xiàng)要求來說，這種熱管在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)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(shí)水會(huì)結(jié)冰，也不怕高于 100℃時(shí)水會(huì)沸騰。 這種集熱器的優(yōu)點(diǎn)： 耐冰凍。 缺點(diǎn) : 生產(chǎn)成本。 4）繪制電氣原理圖、外部接線圖等?？刂茣r(shí)段為 6 點(diǎn)一 18 點(diǎn)，具體過程如下 : 若TlN，電加熱接通 。太陽能熱水器能提供的熱水，是目前使用最為普遍和效果最好的太陽能利用裝置 。水溫升高后，水的比重減輕，經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。 2） 水循環(huán)管路。當(dāng)主管管徑達(dá)到一定值以后，增加主管管徑對(duì)減小系統(tǒng)阻力意義不大 [8]。熱水器管道系統(tǒng)連接正確與否，對(duì)熱水器循環(huán)系統(tǒng)的效率也有很大影響。自來水不是直接進(jìn)入循環(huán)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)的要求 根據(jù)人們對(duì)熱水器的使用習(xí)慣和人性化設(shè)計(jì)要求 , 設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有以下功能： 自動(dòng)控制功能。利用溫度開關(guān)檢測(cè)環(huán)境溫度是否適合除塵 ,溫度開關(guān)為 4 ℃。供水閥供水 5 min，停 2 min。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 PLC 的發(fā)展歷史 20 世紀(jì) 70 年代大規(guī)模集成電路和微處理機(jī)出現(xiàn)后，正式生產(chǎn)出了現(xiàn)在模式的可編程序邏輯控制器 PLC（ Programmable Logic Controller）產(chǎn)品。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。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 [11]。 可靠性高 ,抗干擾能力強(qiáng)。該語言編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。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 [12]。 ２、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。 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。 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。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。太陽能熱水器控制器采用 PID 控制算法，這種算法對(duì)固定參數(shù)的 線性定常系統(tǒng)是非常有效的。 PLC 的選型 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng) ,并對(duì)控制速度要求不高 ,選用核心部件為 三菱 公司的 FX_2n32MRES/UL 系列 32 點(diǎn)編程控制器 ,該編程控制器具有自診斷功能 ,采用循環(huán)掃描工作方式 ,這完全能滿足要求。為提高系統(tǒng)的安全性，需要有報(bào)警點(diǎn)輸入并且用聲光信號(hào)顯示故障類型，同時(shí)發(fā)出警報(bào)提醒值班人員及時(shí)處理事故。大中功率的空壓機(jī)和皮帶輸送機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械要求有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)采用深槽式或雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) [17]。安裝可用螺釘緊固，也可扣裝在 35 毫米的安裝軌上，裝卸方便。 隔離變壓器的選擇 本生產(chǎn)線選用 BK－ 100 型號(hào)隔離變壓器，該隔離變壓器變比 1： 1，電壓 220V AC。容積 500 升的水箱外形尺寸為 : 778 X 778 X 880 毫米。自來水不是直接進(jìn)入循環(huán)。由于系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的采樣值都是傳感器輸出的模擬信號(hào)，而且傳感器與 PLC 的距離也比較遠(yuǎn)，所以在傳感器的選擇上都采用了 420mA 電流輸出型，從而減小傳輸過程中的干擾，保證采樣值的準(zhǔn)確性與可靠性。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 4) 由 FU FU FU FU FU FU6 分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)作用。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。如果到工作時(shí)間。則進(jìn)行加熱。循環(huán)直到除塵達(dá)到 2分鐘時(shí)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第四章 可編程控制器（ PLC）的安裝、維護(hù)和檢修 PLC 的安裝 為保證 PLC 工作的可靠性，提高它的工作效率，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)使用場(chǎng)合、環(huán)境溫度要有一定的要求。 DIN 軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對(duì)。其他輔助程序的設(shè)計(jì)，如故障應(yīng)急程序等。電機(jī)先正轉(zhuǎn) 20 秒。然后停 2 分鐘，實(shí)現(xiàn)節(jié)水功能。 根據(jù)太陽能熱水器定時(shí)器設(shè)定的工作的時(shí)間段看是否到工作時(shí)間。 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。 2) 電動(dòng)機(jī)有熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。它的外形為 350 X830 X 400 毫米，其長(zhǎng)度是高度的 2 倍多。 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。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。 圖 3－ 2 NR4(JRS2)系列熱過載繼電器 電磁閥的選擇 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 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。觸頭，磁系統(tǒng)采用封閉結(jié)構(gòu)，能提高壽命。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)。它擁有無以匹及的速度、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。 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。而模糊控制是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種新的控制方法。 機(jī)器人控制 機(jī)器人作為工業(yè)過程自動(dòng)生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，已成為未來工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的 3 大支青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 柱之一。 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械。隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高 ,一些過去使用專用計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合 ,也轉(zhuǎn)向使用 PLC。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。 體積小、質(zhì)量小、功耗低。采用以上抗干擾措施后 ,一般 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 4萬～ 5萬 h。因此 ,它既可對(duì)開關(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