PLC太阳能热水器自动控制系统.doc

摘 要 本课题研究了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。重点研究了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。指出了 PLC 设计的关键主要是能满足基本控制功能, 并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。在本文中经研究确定出了系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配和PLC的选型；根据系统设计要求设计绘制了系统的控制梯形图；绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。 通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。 关键词: PLC；太阳能；自动控制系统；热水器  目 录 1 绪 论 1 1.1 本课题研究的目的、意义 1 1.3 目前我国太阳能热水器的种类 1 1.3.1 平板式太阳热水器 1 1.3.2 全玻璃真空管式热水器 2 1.3.3 热管式太阳能热水器 2 1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 3 1.4 研究的内容 3 2 全玻璃真空管式太阳能热水器的综述 5 2.1 太阳能热水器系统功能简介 5 2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 6 2.1.2 系统的要求 8 2.1.3 可编程序控制器的工作原理 8 2.1.4 可编程控制器的的特点 9 3 热水器控制系统的设计方案 11 3.1系统硬件的设计方案 11 3.1.1 PLC的选型 11 3.1.2 PLC硬件控制框图 12 3.1.4 PLC的端口分配 14 3.1.5 系统电路的设计 14 3.2 系统软件设计方案 17 3.2.1 软件组成 17 3.2.2 系统控制流程图 18 3.2.3 设计PLC控制原理（梯形图程序） 22 4 结 论 23 参考文献 24 致 谢 25 附录Ⅰ 梯形图 26 附录Ⅱ 指令表 29 1 绪 论 1.1 本课题研究的目的、意义 用太阳能解决我国家庭热水是最有希望的、最有效可行的途径。太阳能光热应用市场前景广阔，除家庭用热水外，还可用于工业热水、采暖、空调、干燥、农业种植、水产养殖、海水淡化等领域。从发展角度看，城市家庭生活热水的供给不应由业主考虑，而应与建筑设计开发同时进行。 在电子技术飞速发展的今天，有必要而且有可能采用新技术对原电气控制系统进行改造，以提高可靠性，并实现系统的自动控制，提高太阳能热水器稳定性。可编程控制器由于可提供使用的时间继电器和中间继电器相当多，而且其常开常闭触点可多次重复使用，使得我们在编程中可以随心所欲。用内部编程“软元件”取代继电器逻辑控制电路中大量的时间继电器和中间继电器，简化控制线路、有效提高系统的可靠性，是PLC的突出特点。 目前，我国大部分太阳能热水器控制部分，往往需要大量的中间继电器和时间继电器来满足生产工艺要求，结果使电路设计复杂、繁琐，故障时有发生，给使用和日常维护带来了很大的不便。太阳能热水器是太阳能热利用中商业化程度最高 、应用最普遍的技术 。但是在热水器自动控制系统中大多采用单片机控制 ，单片机开发价格较高，而PLC开发价格便宜。选用PLC控制，它具有速度快，可靠性高，体积小，功能全，编程简单的特点。通过改进或完善已有太阳能热水器控制系统的不足，设计开发新型太阳能热水控制系统—基于PLC的太阳能热水器自动控制系统。 1.3 目前我国太阳能热水器的种类 1.3.1 平板式太阳热水器 平板式太阳能热水器又叫“平板集热器”，它是太阳热水器的基本型之一。由它可以派生出许多同类热水器，如翅翼型、波纹板型、塑料压制型等等，但它们的集热基本原理都一样。水的循环靠温差比重不同。热水轻，向上升。冷水密度大，只能从底部慢慢向上顶。水箱中的水通过集热器的循环加温，逐步达到平衡，则不再流动。事实上水箱中的水总是源源不断进入集热器的底部，而热水也不断流入水箱的上部。平板型太阳集热器以其简单、价廉和安装方便在全世界都获得了广泛的应用。普通平板型太阳集热器由吸热体、壳体、透明盖板和隔热材料等组成。当太阳照射到集热器时，集热器板上水道中的水被加热而发生膨胀、变轻、产生“水往高处流”的现象，就像热烟气从烟囱中冒出一样，这就是所谓的“热虹吸”现象，系统中水流的循环运动完全依靠自身各部位温度不同而形成自然循环，即只要有太阳照射，就能实现这种循环。水在集热器中受热变轻，由集热器底部上升至顶部。再经循环管流入保温水箱，水箱下部的冷水由下循环管流入集热器底部。如此循环，使整个水箱中是水温升高[3]。 这种集热器的优点是： 1、工艺不复杂，加工成本低。 2、水流的循环和加热全部依靠集热器的吸热作用，不需要泵和其它能源，运行成本低，确实是一次投资，长期受益。 3、水流系统常压运行，无需带压设备，没有任何安全隐患。 4、整个系统没有运转设备，水对吸热板没有腐蚀作用，故