【正文】 such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system bees more advanced because of my design.KEY WORDS: PLC。關(guān)鍵詞: PLC；太陽能；自動(dòng)控制系統(tǒng)；熱水器 ABSTRACT： Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out。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。目錄第一章 概述 3 研究本課題的目的、意義 3 3 目前我國太陽能熱水器的種類 4 熱管式太陽能熱水器 3 平板式太陽熱水器 4 全玻璃真空管式熱水器 5 熱管—真空管式太陽能熱水器 5 研究的內(nèi)容 6第二章 全玻璃真空管式太陽能熱水器的論述 7 太陽能熱水器功能簡介 7 太陽能熱水器的組成、原理和工作過程 8 太陽能熱水器各單元介紹 9 系統(tǒng)的要求 10 可編程控制器（PLC）簡介 10 11 可編程控制器的的特點(diǎn) 11第三章 熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 11 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方案 11 PLC的選型 12 PLC硬件控制框圖 1234 各單元功能作用介紹 16 PLC的端口分配 17 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 17 軟件組成 17 系統(tǒng)控制流程圖 17第四章 可編程控制器（PLC）的安裝、維護(hù)和檢修 21 PLC的安裝 21 PLC系統(tǒng)的電源接線 21 接地 21 輸入接線 22 輸出接線 22 PLC的維護(hù)和檢修 22第五章 結(jié) 論 23參考文獻(xiàn) 24致謝 25附錄I 梯形圖 26附錄II 指令表 28摘要:本課題主要研究可編程控制器（PLC）在太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。重點(diǎn)研究系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過程，指出 PLC 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵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。通過用PLC對太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對其它元器件的使用，使系統(tǒng)接線簡單、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。 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。 solar。 water heater 第一章 概述 研究本課題的目的、意義太陽能熱水器是利用太陽輻射能和熱水的裝置。太陽能光熱應(yīng)用市場前景廣闊，除家庭用熱水外，還可用于工業(yè)熱水、采暖、空調(diào)、干燥、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海水淡化等領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了全玻璃真空管式熱水器的自動(dòng)控制系統(tǒng)。可編程控制器由于可提供使用的時(shí)間繼電器和中間繼電器相當(dāng)多，而且其常開常閉觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用，使得我們在編程中可以隨心所欲。 目前，我國大部分太陽能熱水器控制部分，往往需要大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器來滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、繁瑣，故障時(shí)有發(fā)生，給使用和日常維護(hù)帶來了很大的不便。但是在熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)控制 ，單片機(jī)開發(fā)價(jià)格較高，而PLC開發(fā)價(jià)格便宜。通過改進(jìn)或完善已有太陽能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)開發(fā)新型太陽能熱水控制系統(tǒng)—基于PLC的太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)。近幾年來，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了一些太陽能熱水器控制器，但大多數(shù)控制器存在著諸如性能不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生誤操作；顯示器有時(shí)出現(xiàn)亂碼；與電輔助加熱裝置不能很好配合；太陽能利用率較低等問題，影響了用戶的使用。因此，在太陽熱水器、太陽熱水系統(tǒng)的測量控制方面，應(yīng)引起足夠重視，加大投入一定力量研究開發(fā)高質(zhì)量、性能好的測控產(chǎn)品[1]。但是，由于一般提供洗浴用的熱水溫度不太高，所以對熱管的要求也比太陽灶要低。我國大連生產(chǎn)的熱管式熱水器雖然初始投資高于平板式集熱器，但是低于真空管集熱器，而使用效果也不差。此種熱水器的熱管，結(jié)構(gòu)簡單，工質(zhì)易得，抗凍性和熱效率均好，使用壽命也長。當(dāng)熱管收集到太陽的熱之后，立刻把它輸送到集熱管，并在水箱中進(jìn)行換熱，于是得到熱水。同時(shí)，因?yàn)闊峁軆?nèi)的工質(zhì)很少，不像管板式熱水器里面充滿著水，所以熱損較低，起動(dòng)也較快。平板式太陽能熱水器又叫“平板集熱器”，它是太陽熱水器的基本類型之一。水的循環(huán)靠溫差比重不同。冷水密度大，只能從底部慢慢向上頂。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。普通平板型太陽集熱器由吸熱體、殼體、透明蓋板和隔熱材料等組成。水在集熱器中受熱變輕，由集熱器底部上升至頂部。如此循環(huán)，使整個(gè)水箱中是水溫升高[2]。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，長期受益。整個(gè)系統(tǒng)沒有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，水對吸熱板沒有腐蝕作用，故使用壽命很長。在高溫段效率偏低，表面熱損大。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。全玻璃真空管太陽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。真空集熱器內(nèi)裝有吸氣劑[3]。集熱效率高，保溫性能好。使用壽命長，一年四季都可使用。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)。 熱管—真空管式太陽能熱水器熱管—真空管式集熱器是一種新型的太陽能集熱裝置，集中熱管式和真空管式集熱器二者的優(yōu)點(diǎn)，克服彼此的缺點(diǎn)。但真空管集熱器的優(yōu)點(diǎn)在于絕熱性好，熱效率高。蒸汽上升到熱管冷凝段后，通過導(dǎo)熱塊將熱量傳遞給集熱管內(nèi)的工質(zhì)，而自身又凝結(jié)成液體，依靠重力流回蒸發(fā)段。由于運(yùn)用了真空技術(shù)，大幅度降低了集熱器的熱損失，因而使其在高工質(zhì)溫度或低環(huán)境溫度的運(yùn)行條件下仍具有良好的熱性能，同時(shí)運(yùn)用了熱管技術(shù)，被加熱工質(zhì)不直接流經(jīng)真空管，因而跟普通平板式集熱器和真空管集熱器比較，熱管式真空集熱器除了工作溫度高，承壓能力大和耐熱沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，還有其顯著特點(diǎn)[4]。熱管由特殊的材料和工藝保證，即使在冬季長時(shí)間無晴天及夜間的嚴(yán)寒條件下，真空管也不會(huì)凍裂。熱管的熱容量很小，受熱后立即啟動(dòng)，因而在瞬變的太陽輻射條件下能提高集熱器的輸出能量，而且在多云間晴的低日照天氣也能將水加熱。熱管具有單向傳熱的特點(diǎn)，即白天由太陽能轉(zhuǎn)換的熱量可沿?zé)峁芟蛏蟼鬏斎ゼ訜崴?，而夜間被加熱的水的熱量不會(huì)沿?zé)峁芟蛳律l(fā)到周圍環(huán)境。安裝方便，操作簡單，易于固定，運(yùn)行可靠。 技術(shù)要求高。具體研究工作從以下方面展開：1）確定系統(tǒng)的各種工序，繪制系統(tǒng)的工藝流程圖。3）設(shè)計(jì)、繪制梯形圖，滿足各控制要求。5）依據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)試系統(tǒng)成功。水溫控制為了提供溫度不低于37攝氏度的水，具體控制過程如下：首先，關(guān)閉冷水閥門F2和循環(huán)水閥門F1，然后微機(jī)開始進(jìn)行水箱的溫度采集，同時(shí)進(jìn)行溫度的比較，當(dāng)水箱中的溫度小于370C時(shí)，電熱器D接通進(jìn)行加熱，同時(shí)微機(jī)繼續(xù)對熱水箱的水溫進(jìn)行采集。水箱加熱控制如果沒有日照或者日照很弱時(shí)，到了晚上我們是否還能洗上熱水澡呢?答案是肯定的，不要忘了這款熱水器還有一個(gè)從系統(tǒng)。熱水箱溫度為T1，將它和設(shè)定值N相比較，從而控制是否打開電加熱。否則，電加熱斷開。由此可見，即使沒有日照我們照樣可以洗上熱水澡了。這類熱水的特點(diǎn)是用水量較大而水溫不高，一般為400C ~600C。下圖為典型的熱水器裝置簡圖。上升水管5與循環(huán)水箱3的上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。當(dāng)集熱器吸收太陽輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。而循環(huán)水箱下部的冷水，比重較大，就由水箱下部流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。這種熱水器利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱為循環(huán)式熱水器[5][6]。太陽輻射透過玻璃蓋板，被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內(nèi)的水。隨著熱水的不斷上移并儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)通過下循環(huán)管不斷補(bǔ)充溫度較低的水，如此循環(huán)往復(fù)，最終整箱水都升高至一定的溫度。家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有5℃~6℃以上的溫差就可以循環(huán)很好。 多數(shù)情況下，自然循環(huán)家用熱水器系統(tǒng)管路中的流態(tài)都可以視為層流。當(dāng)水溫升高后，由于運(yùn)動(dòng)粘度減小，沿程阻力變小，局部阻力的影響變大。一般地，支管的半徑應(yīng)在10mm以上。 太陽能熱水器各單元介紹