【正文】 獨(dú)立工作開關(guān) SB8，手動(dòng) /自動(dòng)切換開關(guān) SB9，溫度顯示切換開關(guān) SB10。太陽能熱水箱與集熱器中的溫度傳感器起到防凍作用，管網(wǎng)末端溫度傳感器起到保溫作用，因此， PT1000 高溫型鉑電阻溫度傳感器符合 溫度測(cè)量范圍，且價(jià)格低廉，宜于采用。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 腳進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)位 *器 *進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電路中由兩個(gè)與非門構(gòu)成單脈沖發(fā)生器， 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)。存儲(chǔ)器容量除了根據(jù) PLC 的控制規(guī)模確定。第六，實(shí)時(shí)特性。 23 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)。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。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。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。 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。 17 本章小結(jié) 本章首先對(duì)太陽能鍋爐進(jìn)行了介紹，講述了太陽能鍋爐的發(fā)展歷程，發(fā)展領(lǐng)域，并且增加了一些日常使用太陽能鍋爐所必要的小知識(shí)。當(dāng)保溫桶水位高于上限警戒值時(shí)，水位上限報(bào)警啟動(dòng)，報(bào)警蜂鳴器響和水位上限報(bào)警燈亮，水位恢復(fù)或者報(bào)警復(fù)位后，報(bào)警蜂鳴器和水位上限報(bào)警燈滅。 (6) 熱管式真空管太陽集熱管抗冷熱沖擊好，運(yùn)行安全可靠，避免一支集熱管 壞損整個(gè)系統(tǒng)不能運(yùn)行的問題。熱管包括蒸發(fā)段和冷凝端兩部分 :蒸發(fā)段置于玻璃管內(nèi)，與吸熱板緊密結(jié)合在一起；冷凝端位于玻璃管外，既可與導(dǎo)熱塊相接用以加熱聯(lián)集管中的水，又可直接插入貯水箱用以加熱貯水箱中的水 【 6】 。使用壽命不長(zhǎng) 承壓性能好，全金 屬密封， 表 是上述幾種太陽能熱水工程的主要性能比較。綜合考慮，選用 12 噸的保溫桶。 20xx 年銷售額 近 300 億元，提供就業(yè)機(jī)會(huì) 60 多萬個(gè)。中國對(duì)太陽能熱水設(shè)備的極大的 消費(fèi)能力，使得其市場(chǎng)前景很廣闊。我國市場(chǎng)上有了很多種太陽能熱水設(shè)備控制器，但很多的控制器性能并不太穩(wěn)定，水位檢測(cè)、溫度檢測(cè)、控制誤差大，容易操作失誤引發(fā)安全問題；太陽能的利用率較低是我 3 國現(xiàn)在很多太陽能熱水設(shè)備的通病，達(dá)不到節(jié)約能源的目的。使用最廣泛的是太陽能熱水器，而太陽能熱水器所能提供的熱水量較小，不適于需水 量較大的用戶單位；太陽能鍋爐則能彌補(bǔ)太陽能熱水器的這一缺點(diǎn)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 題 目：太陽能鍋爐測(cè)控儀的設(shè)計(jì) I 太陽能鍋爐測(cè)控儀的設(shè)計(jì) 摘要 本文旨在設(shè)計(jì)一種基于 PLC 的太陽能鍋爐熱水的測(cè)控系統(tǒng)。 課題的目的及意義 目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水設(shè)備生產(chǎn)國及使用國。還有的一些顯示器有時(shí)顯示不太準(zhǔn)確；與太陽能鍋爐不能很好配合等諸多問題?，F(xiàn)在 國際上的一些國家已經(jīng)設(shè)計(jì)和進(jìn)行安裝了許多種太陽能組合系統(tǒng)，并且有一大部分都已銷向市場(chǎng)，并且在逐步擴(kuò)大其市場(chǎng)的占有率。中國太陽熱水器 20xx 年安裝量為世界的 77%。 3）循環(huán)管道 用于連接太陽能集熱器與保溫水箱，利用定溫上水與溫差循環(huán)系統(tǒng)，充分利用太陽能，使保溫水箱中的熱水始終保持較高的溫度水平和讓冷卻下來的水再次進(jìn)入太陽能集熱器中再加熱，充分利用太陽能。 【 7】 通過幾方面的比較，結(jié)合考慮本地的自然環(huán)境較惡劣，選擇熱管式集熱器最為合適。無水垢隱患 維護(hù)困難 太陽光 透過玻璃管照射在吸熱板上，太陽選擇性吸收膜將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能。 (7) 集熱板封裝于真空玻璃管內(nèi)，即使在潮濕地區(qū)，也不受腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。 2）保溫桶（儲(chǔ)熱水箱）水位下限報(bào)警。之后系統(tǒng)的描述了太陽能鍋爐的適用范圍，在列出太陽能鍋爐原理圖后深入的剖析了太陽能熱水器的工作原理及應(yīng)該具備的系統(tǒng)要求。在輸入信號(hào)、用戶程序的控制上，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，完成預(yù)期的控制任務(wù)。硬件方面 ,隔離是抗干擾的主要措施之一。 按結(jié)構(gòu)形式分 21 按照結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 可分為整體式和模塊式兩種。 22 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。目前 PLC 與 PLC 的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的。第七，強(qiáng)勁的通訊能。也可以按照如下方法計(jì)算，再增加 25%～ 30 %的備用量，以便隨時(shí)增加用戶程序。 LED 七段數(shù)碼顯示管 LED 數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 腳多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8=40 根 I/O 腳來驅(qū)動(dòng)，故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加 *驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 PT1000 高溫型鉑電阻溫度傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn) ： 高精度進(jìn)口日本 /德國鉑電阻元件芯片； 產(chǎn)品性能符合 IEC 和 JIS 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)； 外型設(shè)計(jì)符合測(cè)溫鉑電阻的各項(xiàng)規(guī)定； 測(cè)溫范圍 50℃ ～ 350℃ ；在 0℃ 時(shí)阻值 100Ω/1000Ω，； 探頭保護(hù)管直徑 Φ3mm以上； 公稱壓力 ； 良好的防震 動(dòng)和防沖擊性； 能承受高電壓、有良好絕緣性；穩(wěn)定性好； 精度與等級(jí)： A177。 顯示方面系統(tǒng)采用了 74LS48 譯碼驅(qū)動(dòng)和 LED 數(shù)碼管。（ ＋ ）；1 0℃ 時(shí)阻值允許偏差： A177。 透過分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有 1～ 2 mA，最大極限電流也只有 10～ 30 mA，所以它的輸入端在 5 V 電源或 27 高于 TTL 高電平 ( V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。另一種方法是估算法，只有開關(guān)量時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù) =開關(guān)量 (輸入 /輸出 )總數(shù) 10；只有模擬量輸入時(shí) ,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(shí)存在時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù) =模擬量路數(shù) 250；同時(shí) ,應(yīng)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。 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。 PLC 的組成： PLC 由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，微處理器是 PLC 的核心。世界上各主要 PLC 廠家生產(chǎn)的 PLC 幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能。一般小型和超小型 PLC 多采用這種結(jié)構(gòu)，如日本三菱 FX系列的 PLC。軟件方面 ,設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序。 一個(gè)典型的可編程序控制器在一個(gè)掃描周期中要完成六個(gè)掃描過程。讀者在閱讀本章后，會(huì)對(duì)太陽能鍋爐這一概念有了總體上的初步認(rèn)識(shí)，并且對(duì)于本設(shè)計(jì)有了初步的了解。 3）防凍報(bào)警。 太陽能鍋爐系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由太陽能熱水系統(tǒng)、鍋爐輔助加熱系統(tǒng)、供熱水系統(tǒng)和中央 PLC 控制系統(tǒng)四部分組成，太陽能熱水系統(tǒng)為主要的供熱水系統(tǒng)，由真空管太陽能 集熱器組，保溫桶（儲(chǔ)熱水箱），溫差循環(huán)管系統(tǒng)，防凍排空系統(tǒng)和補(bǔ)水管道組成。利用熱管內(nèi)少量工質(zhì)的汽 — 液相變循環(huán)過程可連續(xù)地傳遞熱量，將吸收的太陽能傳遞到冷凝端加熱聯(lián)集管或貯水箱中的水。集熱板安裝 困難 一支管破損，全系 統(tǒng)正常運(yùn)行 10 熱 性 能 幾種常見的熱水器如圖 所示。綜合考慮選用 24 噸的補(bǔ)給水箱。大量顯像管都在中國生產(chǎn)，吸氣劑也在中國生產(chǎn)。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)地介紹了課題研究的背景、研究的目的和意義，同時(shí)還介紹了目前國內(nèi)和國外在太陽能熱水領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展的前景。我國的太陽能熱水設(shè)備雖然生產(chǎn)量高居世界第一， 但是在技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)方面的投入還是比較小的。但是與之配套的太陽能熱水控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。 本設(shè)計(jì)有兩重要部分： 第一部分：太陽能鍋爐測(cè)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；包括 PLC、擴(kuò)展模塊、傳感器等器件的選型以及 PLC 的接線、 LED 屏、控制面板的設(shè)計(jì)等。相當(dāng)于目前全世界年能源總使用量的 萬倍。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及前景 我國太陽能鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀與前景 現(xiàn)狀：隨著太陽能的利用領(lǐng)域這些年來在我國越來越受到重視， 太陽能熱水設(shè)備這一行業(yè)在我國發(fā)展十分的迅速，在 生產(chǎn)量上我國雖然已經(jīng)成為了世界上最大的太陽熱水設(shè)備生產(chǎn)國，但是與太陽能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，也就是測(cè)控系統(tǒng)卻還一直處于滯后階段。 前景：目前，在太陽能熱水設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的有歐洲、日本，美國等， 中國目前的產(chǎn)品同歐美發(fā)達(dá)國家相比在產(chǎn)品質(zhì)量、外觀設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性上都還有一定的差距。 20 世紀(jì) 80 年代太陽能熱水器列入 國家 “六五”和“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目 。由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來，太陽能集熱器能將太陽光收集起來集中給誰加熱，所以，集熱 7 器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。 4. 熱管真空管集熱器太陽熱水系統(tǒng) 9 熱管真空管太陽能集熱器從根本上解決了其它類型太陽能集熱器在熱效率、承壓能力、防凍性能、安裝維護(hù)方面存在的問題，價(jià)格適中，是目前太陽熱水工程中最理想的集熱器形式。循環(huán)泵功率大 晚間熱損小 運(yùn)行 維護(hù)耐久 性 通過對(duì)上面幾種防凍系統(tǒng)的對(duì)比，結(jié)合實(shí)際情況，本系統(tǒng)優(yōu)先選擇了溫差循環(huán)的防凍保護(hù)，在極惡劣的情況下低溫排空防凍法防凍。 (5) 特殊防凍 技術(shù)，即使在 50℃的嚴(yán)寒條件下仍無凍壞之憂。當(dāng)太陽能集熱器溫度 T1低于 4℃時(shí)，延時(shí) 5S后自動(dòng)打開防凍排水閥 P2，把太陽能集熱器中的水抽回補(bǔ)給水箱中，并且關(guān)閉太陽能系統(tǒng)。 6. 管道防凍 在集熱器的供水管上設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度小于 4℃時(shí)，循環(huán)泵啟動(dòng)，當(dāng)溫度大于8℃時(shí)，防凍循環(huán)停止。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。 可靠性高 ,抗干擾能力強(qiáng)。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。 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。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。第四，便捷的操作。 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)。 Q3常用 LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 A、 B、 C、 D、 E、 F。一般的溫度傳感器基點(diǎn)漂移較其它的 29 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。 燃?xì)忮仩t起輔助作用，用以加熱來自水箱的未達(dá)到使用水溫標(biāo)準(zhǔn)的水，或是在太陽能集熱器無法正常使用的情況下直接用來加熱水。 二、液位傳感器 水位的測(cè)量需要水位傳感器，在本設(shè)計(jì)中選用的是超聲波液位傳感 器。 LED 數(shù)碼管的工作 電流為 3~10mA，當(dāng)超過 30mA 時(shí)會(huì)將數(shù)碼管燒毀。 一、 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)： LED 數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成 8 字形構(gòu) 成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是 8 個(gè)。使用模擬量輸入模塊時(shí)，首先要根據(jù)模擬量信號(hào)的類型及范圍通過模擬量模塊 的 DIP 開關(guān)進(jìn)行輸入信號(hào)的選擇，其選擇的具體操作根據(jù) EM231 選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表 。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)。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比 。 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。 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。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。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。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。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)。 PLC 中央控制系統(tǒng)連接其他三部分，是本系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的智能自動(dòng)化控制與手動(dòng)切換控制?！?45176。使用壽命長(zhǎng) 強(qiáng)制循環(huán)方式： 該系統(tǒng)的運(yùn)行原理就是借助水泵動(dòng)力 ,在熱水箱底部吸水 ,通過集熱器把水送到水箱上部 (見圖 ),該系統(tǒng)適用于任何大面積的循環(huán)系統(tǒng)。水溫高于 55 時(shí)，集熱器熱效率明顯降低 水垢隱患大 太陽能鍋爐