【文章內(nèi)容簡介】 水由水位傳感器檢測水位，如果保溫水箱水位低于補水水位時，上水電磁閥D1開啟，給系統(tǒng)補入水。直到保溫水箱水位達到滿水位，停止上水，電磁閥D1關閉。溫差循環(huán)當太陽能集熱器的水的溫度T1比保溫水箱里的水的溫度T2大8度以上，則循環(huán)水泵開始工作，帶動太陽能集熱器里的水與保溫水箱里的水循環(huán)，直到太陽能集熱器與保溫水箱的溫差小于2度，則循環(huán)水泵停止循環(huán)。鍋爐輔助加熱系統(tǒng) 箱里的水溫度達到60度時，則鍋爐不工作，當保溫水箱的水溫低于60度，則燃氣鍋爐啟動，開始加熱，直到出水溫度達到60度，另外，假如遇到斷電、系統(tǒng)故障、長時間的嚴寒和陰霾天氣等，可直接關掉電磁閥D電磁閥D3，打開電磁閥D4，相當于切除了太陽能集熱器和保溫水箱，直接自來水斷給鍋爐直接供水，鍋爐獨立進行加熱工作。 集熱器的冬季防護冬季溫度過低，容易引起玻璃等設備結(jié)凍損壞，所以特設冬季防凍保護。當太陽能集熱器溫度T1低于4℃時，延時5S后自動打開防凍排水閥P2，把太陽能集熱器中的水抽回補給水箱中，并且關閉太陽能系統(tǒng)。報警系統(tǒng)1）保溫桶（儲熱水箱）水位上限報警。當保溫桶水位高于上限警戒值時，水位上限報警啟動，報警蜂鳴器響和水位上限報警燈亮，水位恢復或者報警復位后，報警蜂鳴器和水位上限報警燈滅。2）保溫桶（儲熱水箱）水位下限報警。當保溫桶水位低于下限警戒值時，水位下限報警啟動，報警蜂鳴器響和水位下限報警燈亮，水位恢復或者報警復位后，報警蜂鳴器和水位下限報警燈滅。3）防凍報警。當太陽能集熱器水溫低于防凍警戒值時，防凍報警啟動，報警蜂鳴器響和防凍報警燈亮，當溫度高于警戒值或者報警復位后，報警蜂鳴器和防凍報警燈滅。 系統(tǒng)要求根據(jù)人們對熱水器的使用習慣和人性化設計要求 , 設計的控制系統(tǒng)具有以下功能：。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。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。在定時控制時間內(nèi) ,由定時器接通 PLC 的電源 ,PLC 按預先編制的程序依次打開各控制設備電源 ,并根據(jù)輸入信號的變化隨時調(diào)整程序的執(zhí)行。在非系統(tǒng)工作時間里 定時器自動斷開 PLC 的電源。2. 水位控制將水位傳感器檢測到的電信號（0~20mA）輸入PLC控制器，到水位低于設定水位時控制器輸出信號啟動補水泵補水。3. 水溫控制溫差跟蹤自動循環(huán)，確保充分利用太陽能，提高系統(tǒng)集熱效率；4. 太陽能集熱循環(huán)控制白天太陽能循環(huán)泵不間斷連續(xù)運行，夏季夜晚停泵，冬季溫控循環(huán)防凍。5. 加熱控制根據(jù)需求端的實際用水情況，采用出水溫度控制的方式控制鍋爐的啟停。當白天太陽輻射不足，儲水箱溫度達不到設定值時，控制器自動啟動鍋爐加熱，否則加熱停止。6. 管道防凍在集熱器的供水管上設置溫度傳感器，當溫度小于4℃時，循環(huán)泵啟動，當溫度大于8℃時，防凍循環(huán)停止。7. 報警功能各種報警和工作狀態(tài)顯示8. 手動/自動切換有人在值守時可選擇手動；當無人值守的時候，可切換到自動狀態(tài)。 本章小結(jié)本章首先對太陽能鍋爐進行了介紹，講述了太陽能鍋爐的發(fā)展歷程，發(fā)展領域，并且增加了一些日常使用太陽能鍋爐所必要的小知識。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該具備的系統(tǒng)要求。本章還對太陽能鍋爐系統(tǒng)方案進行了選擇和比較。讀者在閱讀本章后，會對太陽能鍋爐這一概念有了總體上的初步認識，并且對于本設計有了初步的了解。第三章 太陽能鍋爐測控系統(tǒng)硬件設計 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)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在20世紀60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)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(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。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。 PLC的介紹及應用領域 20世紀70年代大規(guī)模集成電路和微處理機出現(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。這類產(chǎn)品具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功能齊全、體積小、應用靈活方便、工程周期短、操作維護方便、應用領域廣闊等優(yōu)點。隨著集成電路和計算機技術的發(fā)展，現(xiàn)在己誕生了第五代PLC產(chǎn)品。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(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。用戶將用戶程序設計、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(chǎn)生相應的輸出信號，完成預期的控制任務。PLC的典型的循環(huán)順序掃描土作過程如圖2所示。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(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。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。PLC具有以下的特點：通用性強,使用方便。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。當控制對象的硬件配置確定以后 ,就可通過修改用戶程序 ,方便快速地適應工藝條件的變化。功能性強,適應面廣?，F(xiàn)代 PLC不僅具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能 ,而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理等功能。因此 ,它既可對開關量進行控制 ,也可對模擬量進行控制 ,既可控制1臺生產(chǎn)機械、1條生產(chǎn)線 ,也可控制1個生產(chǎn)過程。PLC 還具有通訊聯(lián)絡功能，與上位計算機構成分布式控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)遙控功能?？煽啃愿?抗干擾能力強。大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。針對 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的 ,故采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施。硬件方面 ,隔離是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出電路一般用光電耦合器來傳遞信號 ,使外部電路與CPU之間無電路聯(lián)系 ,有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響,同時,還可以防止外部高電壓竄入CPU模塊濾波是抗干擾的另一主要措施,在PLC的電源電路和 I/O模塊中,設置了多種濾波電路,對高頻干擾信號有良好的抑制作用。軟件方面,設置故障檢測與診斷程序。采用以上抗干擾措施后 ,一般 PLC平均無故障時間高達4萬～5萬h。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。該語言編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近?？刂葡到y(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試和維修方便。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,控制柜的設計、安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大都可以在實驗室模擬調(diào)試,調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場,進行聯(lián)機統(tǒng)調(diào)。在維修方面,PLC的故障率很低,且有完善的診斷和實現(xiàn)功能,一旦PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(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。若是PLC本身問題,則可更換模塊,迅速排除故障,維修極為方便。體積小、質(zhì)量小、功耗低。由于PLC是將微電子技術應用于工業(yè)控制設備的新型產(chǎn)品,因而結(jié)構緊湊,堅固,體積小,質(zhì)量小,功耗低,而且具有很好的抗震性和適應環(huán)境溫度、濕度變化的能力。因此,PLC很容易裝入機械設備內(nèi)部,是實現(xiàn)機電一體化較理想的控制設備。PLC的分類：目前，PLC應用廣泛，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。通常，可以按照結(jié)構形式的不同及功能的差異進行大致的分類。按結(jié)構形式分按照結(jié)構形式的不同，PLC可分為整體式和模塊式兩種。前者具有結(jié)構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優(yōu)點，易于裝在工業(yè)設備的內(nèi)部，通常適于單機工作。一般小型和超小型PLC多采用這種結(jié)構，如日本三菱FX系列的PLC。后者配置靈活，裝載和維修方便，功能易于擴展，其缺點是結(jié)構較復雜，造價也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構，如日本三菱公司的AN系列。按功能、點數(shù)分按功能、輸入輸出點數(shù)和存儲器容量不同，PLC可分為小型、中型和大型三類。小型PLC又稱為低檔的PLC。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。中型PLC的I/O點數(shù)通常在120點至512點之間，用戶程序存儲器的容量為2KB8KB。大型PLC又稱為高檔的PLC，I/O點數(shù)在512點以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，用戶程序存儲器容量在8KB以上。 可編程控制器應用領域在發(fā)達的工業(yè)國家 ,PLC已經(jīng)廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)。隨著 PLC性能價格比的不斷提高,一些過去使用專用計算機的場合 ,也轉(zhuǎn)向使用 PLC。PLC的應用范圍在不斷擴大,可歸納為如下幾個方面。開關量的邏輯控制　這是 PLC 最基本最廣泛的應用領域。PLC 取代繼電器控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)邏輯控制。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。運動控制　PLC可用于對直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關量 I/O模塊連接位置傳感器與執(zhí)行機構 ,現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。世界上各主要PLC 廠家生產(chǎn)的 PLC 幾乎都有運動控制功能。PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械。例如:金屬切削機床、金屬成型機械、配裝機械、機器人和電梯等。閉環(huán)過程控制　過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)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。PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應用于塑料擠壓成型機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備，還廣泛地應用于輕工、化工、機械、冶金、電力和建材等行業(yè)。數(shù)據(jù)處理　現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存貯在存儲器中的參考值比較 ,也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑵浯蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用在大、中型控制系統(tǒng) ,如柔性制造系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)等。機器人控制　機器人作為工業(yè)過程自動生產(chǎn)線中的重要設備，已成為未來工業(yè)生產(chǎn)自動化的 3大支柱之一?，F(xiàn)在許多機器人制造公司，選用 PLC作為機器人控制器來控制各種機械動作。隨著PLC體積進一步縮小，功能進一步增強，PLC在機器人控制中的應用必將更加普遍。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備之間的通訊。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，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。目前PLC與PLC的通