【正文】 S 7 2 0 0 C P U 2 2 6L +ML + ML +ME M 2 3 1E M 2 2 2 圖 PLC 接兩擴(kuò)展模塊布局圖 本設(shè)計(jì)包括以下： 采用 5 個(gè)指示燈來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)和故障， 啟動(dòng)指示燈 HL,它顯示系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行； 停止指示燈 HL1，它顯示系統(tǒng)停止運(yùn)行； 水位上限報(bào)警指示燈 HL2，它顯示保溫水箱里的水位過高； 水位下限報(bào)警指示燈 HL3，它顯示保溫水箱水位處于最低限，即將缺水； 防凍警報(bào)指示燈 HL4，它顯示外界溫度過低，太陽能集熱器溫度過低，容易發(fā)生凍壞事故。采用 1K 限流電阻時(shí)流過數(shù)碼管每段的電流為 。顯示一個(gè)字母?A? 字， a,b,c,e,f,g 段亮， d， dp 不亮。 74LS48 譯碼驅(qū)動(dòng) 74LS48 譯 碼驅(qū)動(dòng) 是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中， 計(jì)數(shù)器對(duì)其產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果送入字符譯碼器并驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示單脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了多少個(gè)脈沖信號(hào)。不同的設(shè)備類型 CPU221~226 各有 2 種類型 CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 。這些數(shù)據(jù)可以與存貯在存儲(chǔ)器中的參考值比較 ,也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑵浯蛴≈票?。大?PLC 又稱為高檔的 PLC， I/O 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上，其中 I/O 點(diǎn)數(shù)大于8192 點(diǎn)的又稱為超大型 PLC，用戶程序存儲(chǔ)器容量在 8KB 以上。在維修方面 ,PLC 的故障率很低 ,且有完善的診斷和實(shí)現(xiàn)功能 ,一旦 PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障 ,就可根據(jù) PLC上發(fā)光二極管或編程器上提供的信息 ,迅速查明原因。 功能性強(qiáng) ,適應(yīng)面廣。 PLC 的介紹及應(yīng)用領(lǐng)域 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。 2. 水位控制 將水位傳感器檢測到的電信號(hào)（ 0~20mA）輸入 PLC控制器，到水位低于設(shè)定水位時(shí)控制器輸出信號(hào)啟動(dòng)補(bǔ)水泵補(bǔ)水。直到保溫水箱水位達(dá)到滿水位，停止上水，電磁閥 D1 關(guān)閉。均在此傾角范圍內(nèi)，可以最大限度地提高 熱管的傳熱效率 .熱管式真空管結(jié)構(gòu)示意如圖 2. 熱管式真空管的優(yōu)點(diǎn) (1) 熱管式真空管熱容小，啟動(dòng)快，在陽光下 2分鐘即可啟動(dòng)輸出能量。 2. 直接系統(tǒng)的電伴熱帶防凍 冬季系統(tǒng)低溫探點(diǎn)達(dá)到設(shè)定警戒值時(shí) ,溫控電伴熱帶輸出，加熱室外管路實(shí)現(xiàn)防凍。熱效率有隱 患，并聯(lián)運(yùn)行有死區(qū)，局部過熱 管內(nèi)水垢隱患大，清除難 太陽能鍋爐供熱水的方案與選擇 幾種典型的太陽能熱水系統(tǒng)性能對(duì)比 目前常見的太陽中央熱水系統(tǒng) 按采用太陽集熱器的不同主要有以下幾個(gè)類型： 1. 平板集熱器組太陽能熱水系統(tǒng) 應(yīng)用比較早的一種太陽能熱水系統(tǒng)形式，因防凍問題以及其本身集熱性能受自然環(huán)境和季節(jié)的影響較大，但成本較低和維護(hù)工作量小，在我國北方應(yīng)用較少，主要集中在南方地區(qū)。太陽能以其清潔、源源不斷、安全等顯著優(yōu)勢，成為關(guān)注重點(diǎn)。 太陽能鍋爐工程，它切合用戶實(shí)際需要整體設(shè)計(jì)及施工，并可以為用戶提供多種個(gè)性化解決方案。中國年均增長率為 25%，澳大利亞和新西蘭為 19%，歐洲為 13%。 太陽能是環(huán)保、無污染的新型能源。目前化石燃料在人類社會(huì)的發(fā)展中依舊占據(jù)著絕對(duì)的主導(dǎo)地位，以煤炭、石油、天然氣為主的化石能源不僅給環(huán)境造成了極大的污染，而且屬于不可再生能源，終究會(huì)有耗盡的一天。 including the control idea and manual control program, system program, Sheung Shui temperature cycle program, boiler auxiliary heating program, antifreeze procedure, alarm program flow chart of the program. Keywords: Solar energy boiler。 其中主要的測量設(shè)備是溫度傳感器，根據(jù)他的數(shù)據(jù)來控制整個(gè)鍋爐系統(tǒng)。 20xx 年全球太陽能熱水器提供的熱量相當(dāng)于581 億千瓦時(shí)電力（ ），年減排 CO22540 萬噸。 太陽能鍋爐由于是主要采用綠色能源太陽能產(chǎn)生的熱力，可以替代常規(guī)能源 50%90%的能源消耗，所以能夠節(jié)省使用常規(guī)能源所產(chǎn)生的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益高；由于它無排放、無污染，屬于環(huán)保節(jié)能設(shè)備，社會(huì)效益顯著，是實(shí)現(xiàn)減 排目標(biāo)的最好選擇。真空管鍍膜 生產(chǎn)線1000 條及配套設(shè)備，生產(chǎn)能力為 2 億支，裝配約 20xx萬平方米太陽能熱水器，還有配套設(shè)備。建筑物的中央熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，采用太陽能結(jié)合常規(guī) 能源作為熱水系統(tǒng)熱 8 源，成為中央熱水系統(tǒng)降低能源消耗、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用、減少環(huán)境污染的一個(gè)有力的措施。凍裂隱患大 熱效率高 控制系統(tǒng)可采用光控或時(shí)控 ,全自動(dòng)運(yùn)行。時(shí)傳熱效率最高 【 7】 。本控制系統(tǒng)采用定溫控制上水與溫差控制循環(huán)相結(jié)合的運(yùn)行方式，晴好天氣可充分利用太陽能，陰雨天氣或光照不足時(shí)，太陽能加熱達(dá)不到保溫桶設(shè)定溫度，配合使用電鍋爐輔助加熱。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 自產(chǎn)生至今只有 30 多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成 為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 PLC 具有以下的特點(diǎn)： 通用性強(qiáng) ,使用方便。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便。 小型 PLC 又稱為低檔的 PLC。 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。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 S7200 系列 PLC 可提供 4 24 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 以 供使用。 表 EM231 選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表 單極性 滿量程輸入 分辨率 雙極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0~10V SW1 SW2 SW3 ON OFF 0~5V OFF OFF ON +/5V 0~20mA 5μ A ON OFF +/ EM231 熱電阻模塊是專門用于將熱 電阻信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字量信號(hào)的只能模塊，它可以連接 4 26 種類型的的熱電阻（ Pt， Cu， Ni 和普通電阻）。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。因此需要在數(shù)碼管的每一段串入一個(gè)電阻進(jìn)行限流。 超聲波液位傳感器從換能器發(fā)射出一系列超聲波脈沖 ,每一個(gè)脈沖由液面反射產(chǎn)生一個(gè)回波并被換能器接收，并采用濾波技術(shù)區(qū)分來自液面的真實(shí)回波及由聲電噪聲和運(yùn)動(dòng)的攪拌器葉片產(chǎn)生的虛假回波，脈沖傳播到被測物并返回的時(shí)間經(jīng)溫度補(bǔ)償后轉(zhuǎn)換成距離。 傳感器系統(tǒng)采用了 3個(gè) PT100 溫度傳感器，分別安裝在集熱管、保溫水箱、鍋爐處；水位傳感器采用浮球式液位傳感器。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。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。 Q2中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。第三，易于掌握?，F(xiàn)在許多機(jī)器人制造公司，選用 PLC 作為機(jī)器人控制器來控制各種機(jī)械動(dòng)作。 PLC 的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大 ,可歸納為如下幾個(gè)方面。由于 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制設(shè)備的新型產(chǎn)品 ,因而結(jié)構(gòu)緊湊 ,堅(jiān)固 ,體積小 ,質(zhì)量小 ,功耗低 ,而且具有很好的抗震性和適應(yīng)環(huán)境溫度、濕度變化的能力。 PLC 還具有通訊聯(lián)絡(luò)功能，與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成 分布式控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)遙控功能。 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。當(dāng)白天太陽輻射不足，儲(chǔ)水箱溫度達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，控制器自動(dòng)啟動(dòng)鍋爐加熱，否則加熱停止。 集熱器的冬季防護(hù) 冬季溫度過低，容易引起玻璃等設(shè)備結(jié)凍損壞，所以特設(shè)冬季防凍保護(hù)。 (4) 高性能選擇性吸收鍍層及真空保溫技術(shù)，保證在多云天氣及相對(duì)溫度大的地 區(qū)仍有較高的熱效率，所以冬天性能尤為突出。 12 冬季系統(tǒng)低溫探點(diǎn)達(dá)到設(shè)定警戒值時(shí) ,溫 控電磁閥開啟，系統(tǒng)室外部分的水被排放或回流至儲(chǔ)熱水箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)防凍 [4]。多云天氣性能佳 集熱板密封隱患大 3. U 型管真空管集熱器太陽能熱水系統(tǒng) U型管 真空管集熱器替代全玻璃真空管集熱器在工程中應(yīng)用，解決了系統(tǒng)承壓運(yùn)行等多種問題，但因系統(tǒng)阻力大，熱性能不理想及安裝維護(hù)等因素，使用較少。 太陽能鍋爐的構(gòu)造組成 1）太陽能集熱器 在太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。這類技術(shù)在農(nóng)村得到推廣應(yīng)用，為緩解農(nóng)村能源短缺，改善農(nóng)村 生態(tài)環(huán)境 和農(nóng)民生活起了積極的作用，并收到了實(shí)效。普通平板式太陽集熱器的熱損失比全玻璃真空管太陽集熱器的熱損失比高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)時(shí)，集熱管的選擇性吸收涂層的平場陽光吸收率約為 83%，因而太陽能熱利用技術(shù)水平大大的提升了。太陽能熱水安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，帶有輔助加熱功能的太能能鍋爐可在全年的任何時(shí)候使用，設(shè)計(jì)一個(gè)安全可靠的測控設(shè)備來幫助人們監(jiān)測控制太陽能鍋爐，讓人們更加方便、更加安全地使用太陽能鍋爐。在可再生能源中，太陽能最為豐富，幾乎取之不盡、用之不竭，太陽在每秒時(shí)間里輻射到地球表面的光的能量約為 17萬億 kW。 第二部分：太陽能鍋爐測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；包括系統(tǒng)的控制思路和手動(dòng)控制程序、上水程序、溫差循環(huán)程序、鍋爐輔助加熱程序、防凍程序、報(bào)警程序等程序流程圖。 大型太陽能鍋爐主要由集熱器組合、循環(huán)管道、水箱、輔助設(shè)施組成，其相對(duì)比普通太陽能熱水器要復(fù)雜，要完成很多不同的控制過程，需要完成這一系列控制需要一個(gè)可靠智能的控制系統(tǒng)。因此，在太陽鍋爐系統(tǒng)、測控系統(tǒng)方面，我國還應(yīng)投入更多的研究開發(fā)，研制更加節(jié)能、更加便捷高效的熱水設(shè)備。閱讀本章內(nèi)容能讓我們了解設(shè)計(jì)本課題的價(jià)值和意義。這三個(gè)方面我們已經(jīng)走在前面。 5)輔 助加熱系統(tǒng) 輔助鍋爐加熱可以使用燃?xì)?，燃煤，電加熱等方式，用于輔助太陽能集熱器，為了滿足全天候持續(xù)供熱水的要求，保證系統(tǒng)供熱水的可靠和穩(wěn)定性以及用水舒適性。 表 幾種典型太陽熱水工程主要性能比較 項(xiàng)目 平板集熱器 全玻璃真空管集熱器 U 形管集熱器 熱管真空管集熱器 可 靠 性 集熱性能受季節(jié)、環(huán)境影響較大，北方地區(qū)冬季熱性能明顯降低。安裝簡單 為使熱管內(nèi)冷凝后的液體工質(zhì)流回蒸發(fā)段 ,熱管真空管工作時(shí)與地面的傾角應(yīng)大于 10176。輔助鍋爐系統(tǒng)由速熱式電加熱鍋爐和補(bǔ)水管道組成。當(dāng)太陽能集熱器水溫低于防凍警戒值時(shí)，防凍報(bào)警啟動(dòng)，報(bào)警蜂鳴器響和防凍報(bào)警燈亮，當(dāng)溫度高于警戒值或者報(bào)警復(fù)位后，報(bào)警蜂鳴器和防凍報(bào)警燈滅。 18 第三章 太陽能鍋爐測控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器 PLC 的選擇 可編程控制器（ PragrammableLogicControlle） ,簡稱 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)境由美國科學(xué)家首先研制成功的。在系統(tǒng)軟件的指揮下，按程序流程順序地執(zhí)行，這種工作方式成為順序掃描方式。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。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。 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械。 西門子 S7200 介紹 S7200 是一種小型的 可編程序控制器 ，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。綜合以上因素考慮，選用 CPU226。 數(shù)碼管使用條件： a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流 電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明： 管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； 焊接溫度： 260 度；焊接時(shí)間： 5s ； 表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品 ,可以在使用前撕下來。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。； B 177。 控制方面，系統(tǒng)采用了啟動(dòng)按鈕 SB，停止按鈕 SB1，警報(bào)消除按鈕 SB2，手動(dòng)上水開關(guān) SB3，手動(dòng)排水開關(guān) SB4，手動(dòng)循環(huán)開關(guān) SB5；水箱向鍋爐供水 開關(guān) SB6，鍋爐加熱開關(guān) SB7，鍋爐