【正文】 后期）。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在己誕生了第五代PLC產(chǎn)品。 PLC的發(fā)展歷史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。長(zhǎng)期以來(lái)，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制而發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(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。 可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介可編程控制器（PragrammableLogicController,簡(jiǎn)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(guó)科學(xué)家首先研制成功的。供水閥供水 5 min，停 2 min。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障指示燈閃爍且報(bào)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。水箱應(yīng)具備供熱水、保溫的基本功能。水箱液位控制功能。利用溫度開(kāi)關(guān)檢測(cè)環(huán)境溫度是否適合除塵 ,溫度開(kāi)關(guān)為 4 ℃。可利用定時(shí)控制器和 PLC 自身具有的定時(shí)命令加以解決。在非系統(tǒng)工作時(shí)間里 定時(shí)器自動(dòng)斷開(kāi) PLC 的電源。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。 系統(tǒng)的要求根據(jù)人們對(duì)熱水器的使用習(xí)慣和人性化設(shè)計(jì)要求 , 設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有以下功能：自動(dòng)控制功能。循環(huán)水箱內(nèi)的水溫達(dá)到一定溫度時(shí)，將箱內(nèi)熱水幾乎全部放掉，然后放入冷水再重新循環(huán)加熱。因此，熱水出水管位置愈高，其熱水排放溫度亦愈高；為此，采用定溫自動(dòng)放水時(shí)，它的熱水出水口位置較高。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使冷水和熱水隔開(kāi)，保持循環(huán)水箱中的熱水水溫穩(wěn)定。自來(lái)水不是直接進(jìn)入循環(huán)。這樣冷水進(jìn)入循環(huán)水箱時(shí)，通過(guò)擋板使之?dāng)U散流入不致將箱內(nèi)上部熱水?dāng)嚮臁?）循環(huán)水箱它的作用是保持最高水位平面，同時(shí)讓水中空氣由此處排出，避免帶入管道系統(tǒng)，以致造成氣阻損失。它包括循環(huán)水箱和補(bǔ)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。熱水器管道系統(tǒng)連接正確與否，對(duì)熱水器循環(huán)系統(tǒng)的效率也有很大影響。循環(huán)管道在熱水器平面布置方案確定后，集熱器與循環(huán)水箱已基本確定。如果在金屬片內(nèi)有流道，流體把熱量不斷帶走，為了達(dá)到平衡溫度，金屬片便要不斷吸收太陽(yáng)的輻射能。當(dāng)涂有黑色的金屬片置于陽(yáng)光下，即可吸收太陽(yáng)輻射能而升高溫度，同時(shí)也向四周散發(fā)熱量。當(dāng)主管管徑達(dá)到一定值以后，增加主管管徑對(duì)減小系統(tǒng)阻力意義不大[8]。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時(shí)，加大支管管徑，不僅沿程阻力迅速減小，而且局部阻力也將跟著減小。 集熱器內(nèi)管路系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自沿程阻力，局部阻力的影響要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。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。2） 水循環(huán)管路。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。熱水器裝置簡(jiǎn)圖1一集熱器 2一下降水管 3一循環(huán)水管4一補(bǔ)給水箱 5一上升水管 6一自來(lái)水管7一熱水出水管　熱水器的基本工作過(guò)程1） 吸熱過(guò)程。這樣不斷對(duì)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(shí)，水溫不再升高。水溫升高后，水的比重減輕，經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。圖中集熱器1按最佳傾角放置，下降水管2的一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另一端與集熱器1的下集管接通。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。太陽(yáng)能熱水器能提供的熱水，是目前使用最為普遍和效果最好的太陽(yáng)能利用裝置。如淋浴的水溫在350C~400C之間，超過(guò)600C就會(huì)感到太熱。 太陽(yáng)能熱水器組成、原理和工作過(guò)程在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，需要大量的熱水。最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值N。控制時(shí)段為6點(diǎn)一18點(diǎn)，具體過(guò)程如下: 若TlN，電加熱接通。這時(shí)它就要發(fā)揮作用了。當(dāng)溫度加熱到大于370C時(shí)電熱器D斷開(kāi)，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。第二章 全玻璃真空管式太陽(yáng)能熱水器的綜述 太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)功能簡(jiǎn)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 T3，集熱器中的溫度傳感器 F1，循環(huán)水閥門(mén) F2，冷水閥門(mén) F3，熱水閥門(mén)此款熱水器利用微機(jī)控制主要有以下兩種控制功能:水溫控制、水箱加熱控制。4）繪制電氣原理圖、外部接線圖等。2）PLC選型及I/O分配。 研究的內(nèi)容本課題研究的內(nèi)容是用PLC控制太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化控制及手工控制，使其滿足實(shí)際各種控制需要、使更多的工作免于人參與、使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。上面介紹了目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的種類，并討論了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。缺點(diǎn):生產(chǎn)成本。安裝維修方便。保溫好。啟動(dòng)快。這種集熱器的優(yōu)點(diǎn)： 耐冰凍。上述過(guò)程重復(fù)循環(huán)，使集熱管內(nèi)的工質(zhì)不斷升溫。其原理是太陽(yáng)輻射穿過(guò)真空管玻璃外殼，投射在金屬吸熱板上，吸熱板將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，使熱管蒸發(fā)段內(nèi)的傳熱介質(zhì)汽化。例如，利用熱管起動(dòng)快，一通過(guò)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(wú)負(fù)荷悶曬時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)超過(guò)200℃的高溫，使水的壓力增大，造成使用中的不便等。而且熱管式熱水器的工作溫度范圍也比管板式熱水器寬得多，不用擔(dān)心00C時(shí)水會(huì)結(jié)冰，也不怕高于100℃時(shí)水會(huì)沸騰。由于熱量是由熱管輸送、選擇合適的工質(zhì)與管材、管芯，就能保證其化學(xué)相容性，避免一般管板式熱水器的腐蝕性。熱管式熱水器在外形結(jié)構(gòu)上很象管板式熱水器，只不過(guò)把普通排管變成了熱管，少個(gè)或省去了一個(gè)集水管，熱管上同樣可裝翅片吸收太陽(yáng)能。國(guó)外同類熱管式熱水器的產(chǎn)量和型號(hào)正在不斷增加。甚至從滿足生活熱水的單項(xiàng)要求來(lái)說(shuō)，這種熱管在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均優(yōu)于真空集熱管。 熱管式太陽(yáng)能熱水器熱管式熱水器也是一種可以常年使用的太陽(yáng)能設(shè)備，基本原理同熱管式太陽(yáng)灶差不多。不能承壓，易在玻璃管內(nèi)結(jié)垢，管子易炸裂，而且在嚴(yán)寒地區(qū)使用會(huì)凍結(jié)。使用壽命長(zhǎng)，一年四季都可使用。集熱效率高，保溫性能好。真空集熱器內(nèi)裝有吸氣劑[4]。全玻璃真空管太陽(yáng)集熱器的核心元件是玻璃真空集熱管，它采用了真空技術(shù)，消除了氣體的對(duì)流與傳導(dǎo)熱損，并應(yīng)用選擇性吸收涂層，使真空集熱管的輻射熱損降到最低，這樣真空管太陽(yáng)集熱器可以在中高溫下運(yùn)行，也能在寒冷地區(qū)的冬季及低日照與天氣多變地區(qū)運(yùn)行，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。流動(dòng)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。在高溫段效率偏低，表面熱損大。整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，水對(duì)吸熱板沒(méi)有腐蝕作用，故使用壽命很長(zhǎng)。水流的循環(huán)和加熱全部依靠集熱器的吸熱作用，不需要泵和其它能源，運(yùn)行成本低，確實(shí)是一次投資，長(zhǎng)期受益。如此循環(huán)，使整個(gè)水箱中是水溫升高[3]。水在集熱器中受熱變輕，由集熱器底部上升至頂部。普通平板型太陽(yáng)集熱器由吸熱體、殼體、透明蓋板和隔熱材料等組成。事實(shí)上水箱中的水總是源源不斷進(jìn)入集熱器的底部，而熱水也不斷流入水箱的上部。冷水密度大，只能從底部慢慢向上頂。水的循環(huán)靠溫差比重不同。 目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的種類 平板式太陽(yáng)熱水器平板式太陽(yáng)能熱水器又叫“平板集熱器”，它是太陽(yáng)熱水器的基本型之一。還有一些國(guó)家，開(kāi)發(fā)出功能完善，能全天候使用太陽(yáng)熱水器系統(tǒng)。在隨后的十幾年內(nèi)，全玻璃真空管太陽(yáng)熱水器性能通過(guò)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(yáng)能熱水器已成為推廣應(yīng)用的主流產(chǎn)品。1975 年美國(guó)歐文斯—伊利諾依（OWensllinois）公司發(fā)明了全玻璃真空管太陽(yáng)集熱器并推向市場(chǎng)。到 20 世界 70 年代，隨著世界性能源危機(jī)日益嚴(yán)重，迫使人們對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用又重新重視起來(lái)，許多國(guó)家花了不少人力物力，用于大力研究和開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能利用技術(shù)，尤其是太陽(yáng)能熱水器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，人們的注意力又開(kāi)始轉(zhuǎn)向發(fā)展經(jīng)濟(jì)。世界上第一臺(tái)熱水器是美國(guó)馬里蘭州的肯普于 1891 年發(fā)明的。因此，在太陽(yáng)熱水器、太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的測(cè)量控制方面，應(yīng)引起足夠重視，加大投入一定力量研究開(kāi)發(fā)高質(zhì)量、性能好的測(cè)控產(chǎn)品[1]。更有甚者，有些控制器質(zhì)量較差，經(jīng)常發(fā)生故障，給用戶帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重影響了用戶的使用，從而影響到太陽(yáng)熱水器的銷售。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已成為世界上最大的太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)國(guó)，但與太陽(yáng)熱水器配套的控制器卻一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段，尤其是與太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)匹配的控制器，至今尚未檢索到相關(guān)報(bào)道。選用PLC控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能熱利用中商業(yè)化程度最高 、應(yīng)用最普遍的技術(shù) 。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏輯控制電路中大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器，簡(jiǎn)化控制線路、有效提高系統(tǒng)的可靠性，是PLC的突出特點(diǎn)。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，有必要而且有可能采用新技術(shù)對(duì)原電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高可靠性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高太陽(yáng)能熱水器穩(wěn)定性。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(jì)開(kāi)發(fā)同時(shí)進(jìn)行。 water heater目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 本課題研究的目的、意義 1 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的種類 2 平板式太陽(yáng)熱水器 2 全玻璃真空管式熱水器 3 熱管式太陽(yáng)能熱水器 4 熱管—真空管式太陽(yáng)能熱水器 4 研究的內(nèi)容 5第二章 全玻璃真空管式太陽(yáng)能熱水器的綜述 6 太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 6 太陽(yáng)能熱水器組成、原理和工作過(guò)程 7 太陽(yáng)能熱水器各單元介紹 8 系統(tǒng)的要求 10 可編程控制器（PLC）簡(jiǎn)介 10 PLC的發(fā)展歷史 11 可編程序控制器的工作原理 11 可編程控制器的的特點(diǎn) 12 PLC的分類 13 可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域 14第三章 熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 16 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方案 16 PLC的選型 16 PLC硬件控制框圖 17 各單元功能作用介紹 17 PLC的端口分配 21 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 24 軟件組成 25 系統(tǒng)控制流程圖 25 設(shè)計(jì)PLC控制原理（梯形圖程序） 30第四章 可編程控制器（PLC）的安裝、維護(hù)和檢修 31 PLC的安裝 31 PLC系統(tǒng)的電源接線 31 接地 32 輸入接線 32 輸出接線 32 PLC的維護(hù)和檢修 33第五章 結(jié) 論 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附錄Ⅰ 梯形圖 37附錄Ⅱ 指令表 40第一章 緒 論 本課題研究的目的、意義用太陽(yáng)能解決我國(guó)家庭熱水是最有希望的、最有效可行的途徑。 solar。 In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement。通過(guò)用PLC對(duì)太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對(duì)其它元器件的使用，使系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)方便快捷、可靠性提高，增進(jìn)了系統(tǒng)的先進(jìn)性。指出了 PLC 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能, 并考慮維護(hù)的方便性、系統(tǒng)可擴(kuò)展性等。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于PLC的太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間： 摘 要本課題研究了可編程控制器（PLC）在太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。在本文中經(jīng)研究確定出了系統(tǒng)的各個(gè)工序，繪制了系統(tǒng)的工藝流程圖；進(jìn)行了系統(tǒng)的I/O分配和PLC的選型；根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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。關(guān)鍵詞: PLC；太陽(yáng)能；自動(dòng)控制系統(tǒng)；熱水器