【正文】 生產(chǎn)機械要求有較大的起動轉(zhuǎn)矩，應(yīng)采用深槽式或雙鼠籠式異步電動機 [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。自來水不是直接進入循環(huán)。由于系統(tǒng)對環(huán)境的采樣值都是傳 感器輸出的模擬信號，而且傳感器與 PLC 的距離也比較遠，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 分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護作用。系統(tǒng)軟件一般由計算機生產(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。如果到工作時間。則進行加熱。循環(huán)直到除塵達到 2 分鐘時。 31 第四章 可編程控制器（ PLC）的安裝、維護和檢修 PLC 的安裝 為保證 PLC 工作的可靠性，提高它的工作效率，延長其使用壽命，對使用場合、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抖動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。若電源中斷超過 10ms 或電源下降超過允許值，則 PLC 停止工作，所有的輸出點均同時斷開。 除滿足以上環(huán)境條件外，安裝時還應(yīng)該注意以下幾點： 在安裝和拆卸時， 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，還可以按手動按鈕以實現(xiàn)手動供水、排水和手動加熱功能。則系統(tǒng)發(fā)出報警信號。根據(jù)水箱內(nèi)的水位和水溫進行PID 調(diào)節(jié)。 應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。 根據(jù)上述設(shè)計原則繪制出電氣控制主電路圖。一般的溫度傳感器基點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，在測量過程中必然會受到污染，由污染引起的測量基點漂移，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 的長期工作或間斷長期工作的交流電動機的過載與斷相保護。 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 個輸入點（漏型）和 16 個輸出點（繼電器型），足夠設(shè)計所用 [15]。 系統(tǒng)硬件 的設(shè)計方案 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 ， 以便隨時增加控制功能 ， 保證系統(tǒng)投入運行后能夠替換個別故障點或彌補遺漏的點數(shù)。PLC 和計算機具有接口，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、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、機械、冶金、電力和建材等行業(yè)。例如：機床電氣控制，沖床、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，注塑機的控制，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、連鑄機、飛剪的控制，電鍍生產(chǎn)線、啤酒灌裝生產(chǎn)線、汽車配裝線、電視機和收音機的生產(chǎn)線控制等。這類 PLC 的規(guī)模較小，它的輸入輸出點數(shù)一般從 20 點到 128 點。通常，可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同及功能的差異進行大致的分類。 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、時間繼電器、計數(shù)器等部件 ,控制柜的設(shè)計、安裝接線工作量大為減少。針對 PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的 ,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、調(diào)試后，用編程器鍵入 PLC 的存儲器中，并將現(xiàn)場的輸入信號和被驅(qū)動的執(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)使其處于運行工作方式， PLC 就以循環(huán)掃描的工作方式進行工作。隨著集成電路和計算機技術(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）簡介 可編程控制器（ PragrammableLogicController,簡稱 PLC，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在 20 世紀(jì) 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。 水箱液位控制功能。定時控制器在斷電時正常計時 ,故采用其作為 PLC 的電源控制。這樣做的優(yōu)點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，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太陽能熱水器的種類，并討論了它們各自的優(yōu) 缺點。 啟動快。例如，利用熱管起動快，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荷悶曬時，往往會出現(xiàn)超過 200℃的高溫，使水的壓力增大，造成使用中的不便等。國外同類熱管式熱水器的產(chǎn)量和型號正在不斷增加。 使用壽命長，一年四季都可使用。 流動阻力分布不均，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。世界上第一臺熱水器是美國馬里蘭州的肯普于 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，編程簡單的特點。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)計開發(fā)同時進行。 通過用 PLC對太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對其它元 器件的使用，使系統(tǒng)接線簡單、檢修維護方便快捷、可靠性提高，增進了系統(tǒng)的先進性。在本文中經(jīng)研究確定出了系統(tǒng)的各個工序，繪制了系統(tǒng)的工藝流程圖；進行了系統(tǒng)的 I/O分配和 PLC的選型；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求設(shè)計繪制了系統(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。但是在熱水器自動控制系統(tǒng)中大多采用單片機控制 ，單片機開發(fā)價格較高，而 PLC 開發(fā)價格便宜。 國外研究現(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，集熱管的選擇性吸收涂層的平場陽光吸收率約為 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數(shù)量級，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，因集熱器中的水結(jié)冰膨脹，將管子脹裂。 4 可以在中高溫下運行，也能在寒冷地區(qū)的冬季運行。我國大連生產(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，克服彼此的缺點。熱管由特殊的材料和 工藝保證，即使在冬季長時間無晴天及夜間的嚴寒條件下，真空管也不會凍裂。 技術(shù)要求高。 5）依據(jù)設(shè)計要求調(diào)試系統(tǒng)成功。否則，電加熱斷開。 這種裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方位、不用專人管理，故己在全國推廣使用。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，沒有外在的動力，設(shè)計良好的系統(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。而是通過補給水箱來補給。系統(tǒng)在自動工作方式時 能自動控制供水水泵的運行與停止和各電磁閥的開關(guān)。除塵 用一個電磁閥連續(xù)工作 2 min。 可實現(xiàn)手動 /自動控制切換。這類產(chǎn)品具有穩(wěn)定可靠、價格便 宜、功能齊全、體積小、應(yīng)用靈活方便、工程周期短、操作維護方便、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊等優(yōu)點。因為有的用戶程序不需要每掃描一次執(zhí)行一次，也為的是在控制系統(tǒng)需要處理的 I/O點數(shù)較多時，通過不同的 模塊組合的安排，采用分時分批掃描執(zhí)行的辦法，可縮短循環(huán)掃描周期和控制的實時性 [10]。 可編程控制器的的特點 通用性強 ,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、安裝、調(diào)試和維修方便。 PLC 的分類 目前， PLC 應(yīng)用廣泛，國內(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、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) ,實現(xiàn)邏輯控制。 PLC 通過模擬量 I/O模塊實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D,D/A轉(zhuǎn)換 ,并對模擬量進行閉環(huán) PID 控制 ,可用 PID 子程序來實現(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 與上位計算機和其他智能設(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 點的編程控制器具有 16 點輸入 ,16點輸出 。當(dāng)故障出現(xiàn)時，故障指示燈閃爍且報警電鈴響起，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)運行，負載平穩(wěn)，對起動制動沒特殊要求，綜合各方面考慮，本系統(tǒng)微型電機選用 Y 系列三相異步電動機。 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，供遠距離和分斷電路及頻繁起動和控制交流電動機，并可與適合的熱繼電器組成電磁起動器，以保護可能發(fā)生操作過負荷電路。 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，而是通過補給水箱來補給。溫度誤差可以在電路上或軟件上采取補償措施，不同的補償方法，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。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，該軟件對系統(tǒng)進行實時監(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作，進行下一次大循環(huán)。在安裝 PLC 時，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)的振動及沖擊。如果電源發(fā)生故障，中斷時間少于 10ms ， PLC 工作不受影響。 PLC 的各單元地線應(yīng)相連在一起