【文章內容簡介】 種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都是按易于與工業(yè)控制系統形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。PLC自產生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應用，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。長期以來，PLC在工業(yè)自動化控制而發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動化控制設備提供了廣泛、可靠的控制應用。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[8]。 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。循環(huán)掃描即可按固定順序，也可按用戶程序所規(guī)定一級順序（高級和低級順序）或可變順序等進行。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需要處理的I/O點數較多時，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[9]。用戶將用戶程序設計、調試后，用編程器鍵入PLC的存儲器中，并將現場的輸入信號和被驅動的執(zhí)行元件相應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。在輸入信號、用戶程序的控制上，產生相應的輸出信號，完成預期的控制任務。一個典型的可編程序控制器在一個掃描周期中要完成六個掃描過程。在系統軟件的指揮下，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。進行一個掃描周期所需的時間稱為一個掃描周期時間[10]。通用性強,使用方便。功能性強,適應面廣?？煽啃愿?抗干擾能力強。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?？刂葡到y的設計、安裝、調試和維修方便。體積小、質量小、功耗低。第三章 熱水器控制系統的設計方案太陽能本身是一個不斷變化、而影響其變化的因素又較多、極其復雜的非線性變量，太陽熱水系統工程是一個非線性系統，很難建立精確的數學模型，因此采用傳統的控制方法難以得到較佳的控制效果。太陽能熱水器控制器采用PID控制算法，這種算法對固定參數的線性定常系統是非常有效的。通過調整PID控制器的參數，一般都能得到比較滿意的控制效果。根據控制系統要求 ,首先確定 PLC 的控制規(guī)模 ,估算出所需要的I/O點數 (數字輸入/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，保證系統投入運行后能夠替換個別故障點或彌補遺漏的點數。統計出I/O總點數后即可以確定 PLC 的控制規(guī)模 從而確定存儲器(用于存儲用戶程序和數據)的容量。存儲器容量除了根據PLC 的控制規(guī)模確定。也可以按照如下方法計算，再增加25%～30 %的備用量，以便隨時增加用戶程序。一種方法是根據編程實際使用的節(jié)點數計算，即編完程序之后，根據節(jié)點數計算出實際使用容量。另一種方法是估算法，只有開關量時，所需內存總數=開關量(輸入/輸出)總數10；只有模擬量輸入時,所需內存總數=模擬量路數120在模擬量輸入、輸出同時存在時，所需內存總數=模擬量路數250；同時,應考慮PLC提供的內部繼電器和寄存器的數量,以便節(jié)省資源[11]。 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。為提高系統的安全性，需要有報警點輸入并且用聲光信號顯示故障類型，同時發(fā)出警報提醒值班人員及時處理事故。當故障出現時，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。系統控制框圖如圖3—1。 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。如可工作于高濕度，有鹽霧、霉菌、凝露等環(huán)境的船用電動機；有較高的效率及節(jié)能指標的紡織電動機；有作為激振動力源，如用于糧食加工機械或振動篩、振動輸送機的振動異步電動機；在化工、橡膠、紡織、造紙等工業(yè)中有時要求軟機械特性和寬調速范圍的電動機，當負載增加時電動機的出軸轉速隨之降低而輸出力矩增加，保持與負載平衡，并允許較長時間堵轉的三相力矩電動機等。對于一般生產機械，在滿足生產機械要求的前提下，優(yōu)先選用結構簡單、工作可靠、價格便宜、維護方便的電動機。從一般要求看，交流電動機優(yōu)于直流電動機，交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機，鼠籠式異步電動機優(yōu)于繞線式異步電動機。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。大中功率的空壓機和皮帶輸送機等生產機械要求有較大的起動轉矩，應采用深槽式或雙鼠籠式異步電動機[12]。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，本系統微型電機選用Y系列三相異步電動機。電壓為220V。頻率為50HZ。功率為10w。交流接觸器的選擇本系統選用正泰公司生產的CJX1系列交流接觸器，該接觸器為雙斷點觸頭的直動式運動結構，動作機構靈活，手動檢察方便，結構緊湊。觸頭，磁系統采用封閉結構，能提高壽命。接線端均有防護罩覆蓋，使用安全可靠。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。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。熱繼電器的選擇本系統所用的熱繼電器為正泰公司生產的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。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，該產品動作可靠。另外，該產品符合：、IEC6094741等標準，可靠性較高。該熱繼電器可與CJX1系列交流接觸器接插安裝。電磁閥的選擇電磁閥選用SSFKC024型電磁閥，原產地: 浙江宋氏閥控，該產品主要用于太陽能熱水器等潔具類，工作電壓適用范圍廣、交直流3220V，使用可靠，完全可以達到使用要求。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，要求指示燈質量可靠，根據要求，選用TLL0501－HMC型指示燈。隔離變壓器的選擇本生產線選用BK－100型號隔離變壓器，該隔離變壓器變比1：1，電壓220V AC。水箱的選擇水箱的選用要根據情況來確定。水箱是熱水器重要組成部分。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。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。1）循環(huán)水箱循環(huán)水箱容量大小是根據熱水器裝置日產熱水量而定。為了便于加工提高經濟性和通用性，循環(huán)水箱已標準化。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。容積500升的水箱外形尺寸為: 778 X 778 X 880毫米。容積1000升的水箱外形尺寸為:8 X 928 X 1300毫米。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。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，以致造成氣阻損失。循環(huán)水箱的下部均裝有冷水進水擋板。這樣冷水進入循環(huán)水箱時，通過擋板使之擴散流入不致將箱內上部熱水攪混。500升與1000升循環(huán)水箱，結構基本相同，后者增加一些肋條和拉條，以增強水箱的強度和則度。2）補給水箱補給水箱是供給冷水的水箱。自來水不是直接進入循環(huán)。水箱，而是通過補給水箱來補給。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。補給水箱不宜太大，宜狹而長。補給水箱內需安裝浮球，以保持最高水位。通用設計中最常用的一種補給水箱結構。它的外形為350 X830 X 400毫米，其長度是高度的2倍多。傳感器的選型通過各種高性能傳感器對氣候環(huán)境進行測量及數據采集，并將測量結果通過接口送至PLC中，PLC根據控制要求對整個太陽能熱水器進行綜合控制。由于系統對環(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，保證采樣值的準確性與可靠性。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，其整體溫度系數差異較大，但仍與元件本身的溫度特性有關，一般將敏感元件和電路的溫度系數合在一起考慮。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。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[13]。溫度傳感器技術指標:1）溫度范圍：0℃~70℃(可根據用戶要求擴展)2）濕度范圍：10%/RH99%RH3）電源： AV220V士10%4）溫度誤差：℃、℃5）數據分辨率：6）數據更新周期：約1秒7）數據線：3類雙絞線8）數據傳輸距離 小于1200m根據硬件的選擇情況，繪制表3－1 表3－1原理總圖的元器件目錄表序號代號名稱數量規(guī)格型號備注0PLC可編程控制器1FX_2n32MRES/UL繼電器輸出型1HLHL3指示燈4AD1622GLED顯示,220V2KM1KM2交流接觸器2DJX9線圈電壓：220V3SB1SB5按鈕5LAY37綠色4SB啟動按鈕1LAY37綠色5S自動/手動開關1SR26封閉式6SL1SL2溫度檢測開關2TH22℃7TC隔離變壓器1BK100電壓：220V8FU1FU8熔斷器8RL115熔體210A9FR熱繼電器2JR1620/3參照電機電流10M微型電動機1YYHS－45電壓220V頻率50HZ11YA報警器1SWPX100交流2