【正文】 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。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。從圖12中可以看出，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。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。 本設計研究的主要內容本設計研究的主要內容是用PLC控制太陽能熱水器系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能熱水器系統(tǒng)自動控制及手工控制，使其滿足實際各種控制需要，使更多的工作免于人工參與、使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。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。在定時控制時間內，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整程序的執(zhí)行。工作時段為6～18 h。除塵功能。除塵時用一個電磁閥連續(xù)工作2 min。水箱200L，液位控制在180 L。水箱采用加厚聚脂發(fā)泡保溫。當出現(xiàn)故障時，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。供水閥供水5 min，停2 min。恒溫功能。 控制系統(tǒng)的硬件設計方案根據(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，以便隨時增加控制功能，保證系統(tǒng)投入運行后能夠替換個別故障點或彌補遺漏的點數(shù)。存儲器容量除了根據(jù)PLC 的控制規(guī)模確定外，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。另一種方法是估算法，只有開關量時，所需內存總數(shù)=開關量(輸入/輸出)總數(shù)10；只有模擬量輸入時,所需內存總數(shù)=模擬量路數(shù)120在模擬量輸入、輸出同時存在時，所需內存總數(shù)=模擬量路數(shù)250；同時,應考慮PLC提供的內部繼電器和寄存器的數(shù)量,以便節(jié)省資源。熱水箱T1D集熱器F3太陽光F1自來水F2T2 圖21 系統(tǒng)控制原理框圖注釋：T1，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F2，冷水閥門F3，熱水閥門此款熱水器利用微機控制，主要有以下兩種控制功能：水溫控制、水箱加熱控制。當溫度加熱到大于370C時電熱器D斷開，如此反復循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。熱水箱溫度為T1，將它和設定值N相比較，從而控制是否打開電加熱器。最終熱水箱的溫度加熱到設定值N。 PLC的選型因為本系統(tǒng)是對開關量控制的應用系統(tǒng),并對控制速度要求不高,選用核心部件為西門子S7200系列40點可編程控制器（CPU型號為：CPU226）,該編程控制器具有自診斷功能,采用循環(huán)掃描工作方式,這完全能滿足要求?？紤]到該PLC所需的輸入、輸出點數(shù)及類型，選用西門子S7200系列可編程控制器作為該系統(tǒng)的核心，它含有24個輸入點和16個輸出點足夠設計所用。為提高系統(tǒng)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。系統(tǒng)控制框圖如圖22所示。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。電壓為220V。功率為10w。觸頭，磁系統(tǒng)采用封閉結構，能提高壽命。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。熱繼電器的選擇本系統(tǒng)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。另外，該產品符合：、IEC6094741等標準，可靠性較高。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。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。水箱是熱水器重要組成部分。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。為了便于加工提高經濟性和通用性，循環(huán)水箱已標準化。容積500升的水箱外形尺寸為: 778 X 778 X 880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。循環(huán)水箱的下部均裝有冷水進水擋板。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。自來水不是直接進入循環(huán)。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。補給水箱內需安裝浮球，以保持最高水位。它的外形為350 X830 X 400毫米，其長度是高度的2倍多。由于系統(tǒng)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。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。溫度傳感器技術指標:1）溫度范圍：0℃~70℃(可根據(jù)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(shù)據(jù)分辨率：6）數(shù)據(jù)更新周期：約1秒7）數(shù)據(jù)線：3類雙絞線8）數(shù)據(jù)傳輸距離：小于1200m PLC的端口分配根據(jù)以上硬件選型設計，編制I/O接口功能表，如下表21和22所示。2) 電動機有熱繼電器實現(xiàn)過載保護。4) 由FAFAFAFAFAFA6分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護作用，F(xiàn)AFA8完成PLC控制回路的短路保護。圖23 電氣控制主電路圖PLC控制電路的設計根據(jù)系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)的總體設計及系統(tǒng)所選的元器件，設計出系統(tǒng)的控制原理圖及PLC外部接線圖，如圖24所示太陽能熱水器系統(tǒng)PLC I/O控制原理電路圖。如果電源發(fā)生故障，中斷時間少于10ms ，PLC工作不受影響。當電源恢復時，若RUN輸入接通，則操作自動進行。接地：良好的接地是保證PLC可靠工作的必要條件。注意電源電壓、環(huán)境指標、I/0參數(shù)、安裝情況及備份電池等情況的檢查與維護，確保PLC正確穩(wěn)定的運行。主程序包含有多個分支程序，這樣既提高了編程的靈活性又減少了不必要的代碼重復，同時也方便以后系統(tǒng)擴展對軟件的修改，系統(tǒng)主要是接收上位機的控制參數(shù)，并完成太陽能熱水器溫度、液位的測量和控制任務。系統(tǒng)軟件指的是操作系統(tǒng)、程序設計系統(tǒng)等與計算機密切相關的程序。應用軟件是用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。本設計主要根據(jù)太陽能熱水器的各種輸入輸出狀態(tài)來編制PLC的梯形圖程序。根據(jù)太陽能熱水器定時器設定的工作時間段看是否到工作時間。如果到工作時間，則調用溫度子程序和水位子程序。如果水箱內的水位低于設定值，則打開供水閥先供水5分鐘，然后停2分鐘，實現(xiàn)節(jié)水功能。如果水位過高或者水溫過高，則系統(tǒng)發(fā)出報警信號。除塵時，電機先正轉20秒，然后電機反轉20秒，循環(huán)直到除塵達到兩分鐘。此外，還可以按手動按鈕以實現(xiàn)手動供水、排水和手動加熱功能。明確寄存器空間的分配，專用寄存器的確定等。其他輔助程序的設計，如故障應急程序等。4 結論通過本次畢業(yè)設計，使太陽能熱水器達到了系統(tǒng)的各種控制要求，成功地完成了太陽能熱水器的PLC控制系統(tǒng)的設計。不過，設計中還是存在著一些不足，本系統(tǒng)還有待于進一步的完善和改進。國外已經發(fā)展用PLC對太陽能熱水器的精細控制，我國對太陽能熱水器控制系統(tǒng)的研究還有很長的一段路要走。然而，理論離不開實踐，畢業(yè)設計正是專業(yè)教學的最后一個環(huán)節(jié)。在吳青娥吳老師和幾個同學的熱心幫助下，我完成了本次設計。這次設計為我今后的工作奠定了良好的基礎，同時，使我能夠把學到的知識應用到實踐當中，也是對我四年來所學專業(yè)知識的一次檢驗。尤其是吳老師給予了我很大的幫助，為本次設計的順利完成耗費了大量的心血。由于本人能力有限，在設計過程中不妥之處在所難免，望廣大指導教師給予批評