【正文】 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。 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)。 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。 PLC 系統(tǒng)的電源接線 PLC 供電電源可采用直流 24V、交流 1 00V～ 120V 或 200V～ 240V的工作電源。 PLC 的地線不能和其它設(shè)備共用 。二次電路帶 RC 濾波器，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或從輸入線路串入的電噪聲引起。 輸入接線 PLC 一般接受行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號(hào)。若電源中斷超過 10ms 或電源下降超過允許值，則 PLC 停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開。 除滿足以上環(huán)境條件外，安裝時(shí)還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： 在安裝和拆卸時(shí)， PLC 的所有單元必須斷電； 在接觸 PLC 前，必須事先釋放人體所帶靜電； 注意 PLC 周圍的通風(fēng)和散熱； 嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至水久損壞。 此外，還可以按手動(dòng)按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)供水、排水和手動(dòng)加熱功能。則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。根據(jù)水箱內(nèi)的水位和水溫進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)。 應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則繪制出電氣控制主電路圖。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。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可使冷水和熱水隔開，保持循環(huán)水箱中的熱水水溫穩(wěn)定。 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。水箱是熱水器重要組成部分。 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)系列熱過載繼電器適 用于交流 50Hz/60Hz、額定電壓 690V、 1000V，電流 的長(zhǎng)期工作或間斷長(zhǎng)期工作的交流電動(dòng)機(jī)的過載與斷相保護(hù)。 電壓為 220V。 系統(tǒng)控制框圖如圖 3— 1。 考慮到該 PLC 所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及類型，選用三菱 FX_2n32MRES/UL 可編程控制器作為該系統(tǒng)的核心，它含有 16 個(gè)輸入點(diǎn)（漏型）和 16 個(gè)輸出點(diǎn)（繼電器型），足夠設(shè)計(jì)所用 [15]。 系統(tǒng)硬件 的設(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)。PLC 和計(jì)算機(jī)具有接口，用雙絞線、同軸電纜或光纜將其聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。 PLC 的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料擠壓成型機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，還廣泛地應(yīng)用于輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力和建材等行業(yè)。例如：機(jī)床電氣控制，沖床、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制，注塑機(jī)的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金企業(yè)的高爐上料系統(tǒng)、軋機(jī)、連鑄機(jī)、飛剪的控制，電鍍生產(chǎn)線、啤酒灌裝生產(chǎn)線、汽車配裝線、電視機(jī)和收音機(jī)的生產(chǎn)線控制等。這類 PLC 的規(guī)模較小，它的輸入輸出點(diǎn)數(shù)一般從 20 點(diǎn)到 128 點(diǎn)。通常，可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同及功能的差異進(jìn)行大致的分類。 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件 ,控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。針對(duì) PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 ,故采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施。由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。 用戶將用戶程序設(shè)計(jì)、調(diào)試后，用編程器鍵入 PLC 的存儲(chǔ)器中，并將現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)和被驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件相應(yīng)地接在輸入模板的輸入端和輸出模板的輸出端上，然后用 PLC 的控制開關(guān)使其處于運(yùn)行工作方式， PLC 就以循環(huán)掃描的工作方式進(jìn)行工作。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在己誕生了第五代 PLC 產(chǎn)品。 可編程控制器（ PLC）簡(jiǎn)介 可編程控制器（ PragrammableLogicController,簡(jiǎn)稱 PLC，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是在 20 世紀(jì) 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國(guó)科學(xué)家首先研制成功的。 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。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使冷水和熱水隔開，保持循環(huán)水箱中的熱水水溫穩(wěn)定。它包括循環(huán)水箱和補(bǔ)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。當(dāng)涂有黑色的金屬片置于陽光下，即可吸收太陽輻射能而 升高溫度，同時(shí)也向四周散發(fā)熱量。水循環(huán)管路、管徑及管路分布的合理性直接影響到集熱器的熱交換效率。這 8 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。 熱水器組成及原理 熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成。最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值 N。 6 第二章 全玻璃真 空管式 太陽能熱水器的綜述 太陽能熱水器系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 圖 2— 1 熱水器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 圖 2— 2 系統(tǒng)控制原理圖 : 注釋 : Tl，熱水箱的溫度傳感器 T2，循環(huán)水管中的溫度傳感器 7 T3，集熱器中的溫度傳感器 F1，循環(huán)水閥門 F2，冷水閥門 F3，熱水閥門 此款熱水器利用微機(jī)控 制主要有以下兩種 控制功能 :水溫控制、水箱加熱控制。 上面介紹了目前我國(guó)太陽能熱水器的種類，并討論了它們各自的優(yōu) 缺點(diǎn)。 啟動(dòng)快。例如，利用熱管起動(dòng)快，一通過不同工質(zhì)可以控制熱水器的工作溫度，而真空管集熱器在無負(fù)荷悶曬時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)超過 200℃的高溫，使水的壓力增大，造成使用中的不便等。國(guó)外同類熱管式熱水器的產(chǎn)量和型號(hào)正在不斷增加。 使用壽命長(zhǎng)，一年四季都可使用。 流動(dòng)阻力分布不均，抗凍性能差，所以使用范圍局限在北方的夏天和南方不結(jié)凍地區(qū)的冬天。如此循環(huán)，使整個(gè)水箱中是水溫升高 [3]。冷水密度大，只能從底部慢慢向上頂。在隨后的十幾年內(nèi)，全玻璃真空管太陽熱水器性能通過完善、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，這種新型太陽能熱水器已成為推廣應(yīng)用的主流產(chǎn)品。世界上第一臺(tái)熱水器是美國(guó)馬里蘭州的肯普于 1891 年發(fā)明的。 選用 PLC 控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。從發(fā)展角度看，城市家庭生活熱水的供給不應(yīng)由業(yè)主考慮，而應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)開發(fā)同時(shí)進(jìn)行。 通過用 PLC對(duì)太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對(duì)其它元 器件的使用，使系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)方便快捷、可靠性提高，增進(jìn)了系統(tǒng)的先進(jìn)性。在本文中經(jīng)研究確定出了系統(tǒng)的各個(gè)工序，繪制了系統(tǒng)的工藝流程圖；進(jìn)行了系統(tǒng)的 I/O分配和 PLC的選型；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)繪制了系統(tǒng)的控制梯形圖；繪制出了控制系統(tǒng)電氣原理圖和接線圖等。太陽能光熱應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊，除家庭用熱水外，還可用于工業(yè)熱水、采暖、空調(diào)、干燥、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海 水淡化等領(lǐng)域。但是在熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)控制 ，單片機(jī)開發(fā)價(jià)格較高，而 PLC 開發(fā)價(jià)格便宜。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 太陽能熱水器是利用太陽輻射能和熱水的裝置。當(dāng)時(shí)，集熱管的選擇性吸收涂層的平場(chǎng)陽光吸收率約為 83%，但由于采用了高真空技術(shù)，使集熱器的熱損失比普通平板式太陽集熱器的熱損失降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，從而將太陽能熱利用技術(shù)水平大大提高了一大步。熱水輕，向上升。再經(jīng)循環(huán)管流入保溫水箱，水箱下部的冷水由下循環(huán)管流入集熱器底部。 在冬季低于 0℃時(shí)，因集熱器中的水結(jié)冰膨脹，將管子脹裂。 4 可以在中高溫下運(yùn)行，也能在寒冷地區(qū)的冬季運(yùn)行。我國(guó)大連生產(chǎn)的熱管式熱水器雖然初始投資高于平板式集熱器，但是低于真空管集熱器，而使用效果也不差。 熱管 — 真空管式太陽能熱水器 熱管 — 真空管式集熱器是一種新型的太陽能集熱裝置，集中熱管式和真空管式集熱器二者的優(yōu)點(diǎn)，克服彼此的缺點(diǎn)。熱管由特殊的材料和 工藝保證，即使在冬季長(zhǎng)時(shí)間無晴天及夜間的嚴(yán)寒條件下，真空管也不會(huì)凍裂。 技術(shù)要求高。 5）依據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)試系統(tǒng)成功。否則，電加熱斷開。 這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方位、不用專人管理，故己在全國(guó)推廣使用。而循環(huán)水箱下部的冷水，比重較大，就由水箱下部流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動(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。 太陽能熱水器各單元介紹 集熱器 9 平板式太陽能集熱器是平板式太陽能熱水器的主要部件，它由透明玻璃、吸熱體、保溫層等組成。 熱水器水箱及水箱配置 水箱是熱水器重要組成部分。而是通過補(bǔ)給水箱來補(bǔ)給。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)。除塵 用一個(gè)電磁閥連續(xù)工作 2 min。 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng) /自動(dòng)控制切換。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)。因?yàn)橛械挠脩舫绦虿恍枰繏呙枰淮螆?zhí)行一次，也為的是在控制系統(tǒng)需要處理的 I/O點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，通過不同的 模塊組合的安排，采用分時(shí)分批掃描執(zhí)行的辦法，可縮短循環(huán)掃描周期和控制的實(shí)時(shí)性 [10]。 可編程控制器的的特點(diǎn) 通用性強(qiáng) ,使用方便。大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便。 PLC 的分類 目前， PLC 應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的 PLC 產(chǎn)品更是品種繁多，其型號(hào)、規(guī)格和性能各不相同。 小型 PLC 又稱為低檔的 PLC。 PLC 取代繼電器控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)邏輯控制。 PLC 通過模擬量 I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D,D/A轉(zhuǎn)換 ,并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán) PID 控制 ,可用 PID 子程序來實(shí)現(xiàn) ,也可使用專用的 PID 模塊。 通訊聯(lián)網(wǎng) PLC 的通訊包括 PLC 之間的通訊、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通訊。通過調(diào)整 PID 控制器的參數(shù)，一般都能得到比較滿意的控制效果。 FX_2n32MRES/U 屬微型編程控制器、輸入輸出控制方式為循環(huán)掃描方式、編程語言為梯形圖語言、 32 點(diǎn)的編程控制器具有 16 點(diǎn)輸入 ,16點(diǎn)輸出 。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，故障指示燈閃爍且報(bào)警電鈴響起，操作人員可以按下“消音”按鈕以解除鈴響，但故障指示燈仍在閃爍，直到故障消除，故障指示燈才停止閃爍。 由于太陽能熱水器屬于連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載平穩(wěn)，對(duì)起動(dòng)制動(dòng)沒特殊要求，綜合各方面考慮，本系統(tǒng)微型電機(jī)選用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 CJX1 系列交流接觸器適用于交流 50Hz（或 60Hz），額定電壓至 660V，在 AC3 使用類別下工作電壓為 380V，供遠(yuǎn)距離和分?jǐn)嚯娐芳邦l繁起動(dòng)和控制交流電動(dòng)機(jī)，并可與適合的熱繼電器組成電磁起動(dòng)器，以保護(hù)可能發(fā)生操作過負(fù)荷電路。 水箱的選擇 水箱的選用要根據(jù)情況來確定。容積 1000 升的水箱外形尺寸為 :8 X 928 X 1300 毫米。水箱，而是通過補(bǔ)給水箱來補(bǔ)給。溫度誤差可以在電路上或軟件上采取補(bǔ)償措施，不同的補(bǔ)償方法，其整體溫度系數(shù)差異較大，但仍與元件本身的溫度特性有關(guān)，一般將敏感元件和電路的溫度系數(shù)合在一起考慮。 FU7 FU8 完成 PLC 控制回路的短路保護(hù)。本課題采用日本三菱公司的 PLC，所以系統(tǒng)軟件是由三菱公司提供的，該軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。則調(diào)用溫度子程序和水位自程序。如果水位 過高或者水溫過高。則返回從開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)。在安裝 PLC 時(shí)，要滿足下列條件 : 環(huán)境溫度在 0～ 50℃的范圍內(nèi)； 環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)在 35％ 85％范圍內(nèi)； 周圍無腐蝕和易燃的氣體； 應(yīng)避免太陽光的直接照射及液態(tài)物質(zhì)的濺射； 應(yīng)避免鐵屑及灰塵； 避免頻繁或連續(xù)的振動(dòng)及沖擊。如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于 10ms ， PLC 工作不受影響。 PLC 的各單元地線應(yīng)相連在一起