【正文】 溫也隨之升高。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部，同時通過下循環(huán)管不斷補充溫度較低的水，如此循環(huán)往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。一般地，支管的半徑應在 10mm 以上。但要熱水器運行起來，還得配置適當?shù)墓艿?，將集熱器與水箱有機的連接起來，才能形成一個完整的循環(huán)系統(tǒng)。 2）補給水箱 補給水箱是供給冷水的水箱。一般人工放水一天中 12 次。 除塵功能。 節(jié)水功能。這主要是源于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合當前自動化工業(yè)企業(yè)的需要 [9]。 可編程序控制器的工作原理 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。 PLC 還具有通訊聯(lián)絡功能，與上位計算機構成分布式控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)遙控功能。 編程方法簡單 ,容易掌握 PLC 配備有易于接受和掌握的梯形圖語言。由于 PLC 是將微電子技術應用于工業(yè)控制設備的新型產(chǎn)品 ,因而結構緊湊 ,堅固 ,體積小 ,質(zhì)量小 ,功耗低 ,而且具有很好的抗震性和適應環(huán)境溫度、濕度變化的能力。一般大、中型 PLC 都采用這種結構，如日本三菱公司的 AN 系列。 PLC 的應用范圍在不斷擴大 ,可歸納為如下幾個方面。例如 :金屬切削機床、金屬成型機械、配裝機械、機器人和電梯等。現(xiàn)在許多機器人制造公司，選用 PLC 作為機器人控制器來控制各種機械動作。這種控制方法是一種智能的、非線性的控制方法，對那些無法取得數(shù)學模型或數(shù)學模型相當粗糙的系統(tǒng)可以取得較滿意的控制效果，解決一些用傳統(tǒng)控制方法無法解決的問題。另一種方法是估算法 ， 只有開關量時 ， 所需內(nèi)存總數(shù) =開關量 (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 [14]。 PLC 硬件控制框圖 上位機采用 PC 機，下位機選用日本三菱公司的 FX2n 系列的 32 點可編程控制器，實現(xiàn)對太陽能熱水器的控制，完成太陽 能熱水器的溫度、液位等控制功能。 對于連續(xù)運行，負載平穩(wěn)，對起動制動沒有特殊要求的生產(chǎn)機械，應優(yōu)先采用普通鼠籠異步電動機，它廣泛用于各種機床、水泵和風機等。接線端均有防護罩覆蓋，使用安全可靠。 圖 3－ 3 供水閥 圖 3－ 4 排水閥 圖 3－ 5 除塵閥 發(fā)光指示燈的選擇 指示燈選用兩色二極管指示燈，當機器運行時，指示燈顯示綠色，機器通電不運行時，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。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。 2）補給水箱 補給水箱是供給冷水的水箱。 傳感器的選型 通過各種高性能傳感器對氣候環(huán)境進行測量及數(shù)據(jù)采集，并將測量結果通過接口送至PLC 中， PLC 根據(jù)控制要求對整個太陽能熱水器進行綜合控制。 3) 選擇自動開關 Q 為總電源的開關，即可完成主回路 的短路保護，又起到隔離三相交流電源的作用，使使用和維護更加方便。 系統(tǒng)軟件指的是操作系統(tǒng)、程序設計系統(tǒng)等與計算機密切相關的程序。如果沒有到則系統(tǒng)停止。如果水箱內(nèi)的水溫低于設定值。然后電機反轉(zhuǎn) 20秒。根據(jù)控制系統(tǒng)流程圖，繪制太陽能熱水器系統(tǒng)控制的梯形圖和編制程序指令表，其完整梯形圖及指令表見附錄。在軌道上，先裝好左右夾板，裝上 PLC，然后擰緊螺釘 [20]。 接地電阻應小于 100Ω 。 輸入端的一次電路與二次電路之間，采用隔離變壓器。輸入接線端子是 PLC 與外部傳感器負載轉(zhuǎn)換信號的端口。當電源恢復時，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備，可編程控制器高壓設備和電源線之間應留出至少 200mm的距離。 30 設計 PLC 控制原理（梯形圖程序） 程序設計：用流程圖表達出各控制對象的動作順序，相互間的制約關系。當外部環(huán)境溫度超過 4 度時。如果水箱內(nèi)的水位低于設定值。在計算機控制系統(tǒng)中，每個控制對象或控制任務都要有相應的控制程序，用這些控制程序來完成對象的不同要求，這種程序通常稱為 應用程序。如圖 3－ 6 所示 圖 3－ 6 電氣控制主電路圖 PLC 控制電路的設計 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)的總體設計及系統(tǒng)所選的元器件，設計出系統(tǒng)的控制原理圖及 PLC 外部接線圖，如圖 3－ 6 所示太 陽能熱水器系統(tǒng) PLC I/O 控制原理電路圖。若污染嚴重，基點漂移量過大，又不 能再生，只能將傳感器作報廢處理 [19]。補給水箱不宜太大，宜狹而長。溢水管和透氣孔制成一體，它的作用是保持最高水位平面，同時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。它包括循環(huán)水箱和補給水箱，循環(huán)水箱與集熱器上下水管相連，供熱水循環(huán)之用。該熱繼電器具有斷相保護、溫度補償、動作指示、自動與手動復位，該產(chǎn)品動作可靠。 頻率 為 50HZ。 圖 3— 1 系統(tǒng)控制框圖 各單元功能作用介紹 電機類型的選擇 電機類型選擇的原則如下：對于有特定要求的工作機械，應優(yōu)先選擇專用電機。 17 ① FX_2n32MRES/UL 簡介 FX_2n32MRES/UL 屬于 FX2N系列 PLC， FX2N系列 PLC 是 FX系列中高級的模塊。統(tǒng)計出 I/O 總點數(shù)后即可以確定 PLC 的控制規(guī)模 從而確定存儲器 (用于存儲用戶程序和數(shù)據(jù) )的容量。目前 PLC 與 PLC 的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的。 數(shù)據(jù)處 理 現(xiàn)代的 PLC 具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 運動控制 PLC 可用于對直線運動或圓周運動的控制。中型 PLC 的 I/O 點數(shù)通常在 120 點至 512 點 之間，用戶程序存儲器的容量為 14 2KB8KB。 按結構形式分 按照結構形式的不同， PLC 可分為整體式和模塊式兩種。 PLC 的用戶程序大都可以在實驗室模擬調(diào)試 ,調(diào)試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場 ,進行聯(lián)機統(tǒng)調(diào)。硬 13 件方面 ,隔離是抗干擾的主要措施之一。當控制對象的硬件配置確定以后 ,就可通過修改用戶程序 ,方便快速地適應工藝條件的變化。在輸入信號、用戶程序的控制上，產(chǎn)生相應的輸出信號，完成預期的控制任務。而從應用角度看， PLC 大概經(jīng)歷了如下幾個階段： 單機就地控制，取代繼電器柜，至今仍然是 PLC 應用的主流。它采用可編程序的存儲器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。水箱 200 L ,液位控制在 180 L 。在定時控制時間內(nèi) ,由定時器接通 PLC 的電源 ,PLC 按預先編制的程序依次打開各控制設備電源 ,并根據(jù)輸入信號的變化隨時調(diào)整程序的執(zhí)行。 3）水箱配管 水箱配管是指進出水管、排放熱水管等在水箱中的高度位置，它對排放水溫起著主要作用。補給水箱只與循環(huán)水箱相通，當循環(huán)水箱水位低時，以補給冷水之用。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”。 多數(shù)情況下，自然循環(huán)家用熱水器系統(tǒng)管路中的流態(tài)都可以視為層流。這種熱水器利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱為循環(huán)式熱水器 [6][7]。下圖為典型的熱水器裝置簡圖。由此可見，即使沒有日照我們照樣可以洗上熱水澡了。 水溫控制 為了提供溫度不低于 37 攝氏度的水，具體控制過程如下： 首先，關閉冷水閥門 F2 和循環(huán)水閥門 F1，然后微機開始進行水箱的溫度采集，同時進行溫度的比較，當水箱中的溫度小于 370C 時，電熱器 D 接通進行加熱，同時微機繼續(xù)對熱水箱的水溫進行采集。最后，在此基礎上提出了本文研究的主要內(nèi)容為全玻璃真空管太陽能熱水器的自動控制系統(tǒng)的設計。熱管的熱容量很小，受熱后立即啟動，因而在瞬變的太陽輻射條件下能提高集熱器的輸出能量，而且在多云間晴的低日照天氣也能將水加熱。但真空管集熱器的優(yōu)點在于絕熱性好，熱效率高。此種熱水器的 熱管，結構簡單，工質(zhì)易得，抗凍性和熱效率均好，使用壽命也長。 缺點： 管內(nèi)存水過多，管內(nèi)水溫上升緩慢，而且對于真空管南北放置的熱水裝置，管中的熱水無法全部取出，致使系統(tǒng)熱水利 用率降低。 全玻璃真空管式熱水器 全玻璃真空管式太陽能熱水器是在平板型太陽集熱器的基礎上發(fā)展的一種新型太陽能集熱裝置。 這種集熱器的優(yōu)點是： 工藝不復雜，加工成本低。水箱中的水通過集熱器的循環(huán)加溫，逐步達到平衡，則不再流動。在全玻璃真空管太陽能熱水器的基礎， 為進一步提高效率，提高性能，德國研制出熱管式真空管太陽熱水器，一些國家研制出了一些高質(zhì)量的太陽熱水器專用零部件，另一些國家為優(yōu)化設計專門開發(fā)了用于太陽能熱水器的應用軟件。到第二次世界大戰(zhàn)結束，人們創(chuàng)造了各式各樣被統(tǒng)稱為 “悶曬式 ”的太陽能熱水器。通過改進或完善已有太陽能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設計開發(fā)新型太陽能熱水控制系統(tǒng) —基于 PLC 的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)。 在此基礎上設計出了全玻璃真空管式熱水器的自動控制系統(tǒng)。 關鍵詞 : PLC；太陽能；自動控制系統(tǒng)；熱水器 II Design of Solar Water Heater Automatic Control System Based on PLC 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。指出了 PLC 設計的關鍵主要是能滿足基本控制功能 , 并考慮維護的方便性、系統(tǒng)可擴展性等。 water heater 目 錄 摘 要 ................................................................................... I Abstract ............................................................................................................. II 第一章 緒 論 .......................................................................... 1 本課題研究的目的、意義 .......................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................ 1 國外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................ 2 目前我國太陽能熱水器的種類 .......