[硕士论文精品]校园节能型电开水器的智能化系统设计

校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计智能化系统设计参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工参赛队名南工LEADER所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院所属院校南京工程学院指导教师指导教师指导教师指导教师指导教师指导教师指导教师指导教师解乃军、程解乃军、程解乃军、程解乃军、程解乃军、程解乃军、程解乃军、程解乃军、程啟啟华华华华华华华华参赛队员参赛队员参赛队员参赛队员参赛队员参赛队员参赛队员参赛队员蒋云蒋云蒋云蒋云蒋云蒋云蒋云蒋云、孟和田孟和田孟和田孟和田孟和田孟和田孟和田孟和田、缪苗缪苗缪苗缪苗缪苗缪苗缪苗缪苗第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月2目录第1章前言31当今校园的节能状况312现行的校园电开水器存在的问题313本项目的意义和任务4第2章方案设计521项目需求分析52总体方案523局部方案9231校园电热水器通断程序模式方式设计9232保温水箱保温程序模式设计924创新点及特色925可行性与实用性分析9第3章设计过程131系统硬件设计132系统电气原理图设计143系统I/O地址表设计1934器件选型2035系统软件设计21351软件介绍21352校园电热水器通断程序模式方式设计24353校园电开水器保温水箱保温模式设计2536PLC源程序2937人机界面设计37第4章设计总结与展望4041设计总结4042后期展望40参考文献42第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月3第1章前言1当今校园的节能状况随着经济的迅猛发展，节能、环保、低碳已经成为当今社会的一种潮流，也是很多人所追求的一种生活方式。低碳汽车、环保手袋、节能建筑等的陆续推出，正在把整个社会推上一个新的理念层。学校，作为社会的一部分，既是重要的用能单位，也是传播节能新理念、创造节能新技术、研发节能新产品的重要基地。建设节约型校园已经成为广大青年学生生活中的主题。很多学校自行研发了一系列现代化校园管理系统，如校园一卡通管理系统；在办公场所、教学楼栋、实训场所、学生寝室等区域安装高效节能灯具，积极采用节能型供热水，空调系统和用水设备；在宿舍楼或者教学楼的某个楼层安装了智能电开水器，使学生在使用时按实际用水量计价收费。但是由于这些节能设施和装置的改造，往往在其控制方面出现故障，产生很多不必要的能源浪费。12现行的校园电开水器存在的问题目前,许多校园在学生公寓楼或者教学楼里安装了电开水器，方便了同学们可以随时饮用到干净、舒适的水。但是传统的电开水器都是使用热敏电阻进行监测，通过不断电方式，一直不停地对水箱进行循环加热，这样才能让热水箱中的水始终保持在一定的温度（无论有无人使用）。虽然保证了无论何时都有热水用，但却无法控制在同学们取水时生水进入水箱造成阴阳水的产生，影响饮用水的质量和同学们的健康。尤其是在课间休息时间没有人愿喝滚烫的开水,打来的开水必须经过冷却才能饮用,特别是在夏天,要等很长时间才能使水冷却下，而冷却时开水中的热量都被白白散发到空气中,造成很大的浪费。通过我们小组在不同时间段的调研和数据采集，我们总结了现行校园电开水器存的问题1加热方式储水式加热浮球控制式；2采用冷热水混合式水箱结构，有生（冷）熟混合水（阴阳水）；第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月43开水箱中的水不能全部放出，所以开水箱中总是装有陈旧剩余的开水。当取用部分开水时，浮球随着水位下降而打开阀门，此时冷水进入开水箱与原来的开水混合，经过反复加热方可取用，浪费时间。原开水箱中剩余的开水被重复加热易形成了医学上称为的“亚硝酸盐”等对人体有害的物质，长期饮用此水不利于同学们的身体健康；4视功率大小，首沸时间需要4075分钟，不能及时取水，需要等待浪费时间；5在上课或者人少的假期期间，开水器依然在不断反复加热、保温工作，浪费了很多电能。所以，校园电开水器的节能改造事在必行。13本项目的意义和任务学生在校园内的活动具有较强的规律性，我们根据对学生活动的采样和统计，进行分析与预测。根据自动控制原理，运用PLC、人机界面、变频器、伺服电机以及传感器等实现对分布在各区域的电开水器进行集中控制管理，同时我们将对电开水器重新进行节能改进性设计，以解决上述我们所列出的校园电开水器存在的一些浪费问题。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月5第2章方案设计21项目需求分析本项目的最终目标应用我们所学的知识，利用PLC控制技术，用最节能最环保的办法解决同学们四季饮水的难题，希望同学不管是在冬季还是在夏季都可以喝上温度合适的开水。具体需求如下首先要解决电开水器24小时不切断电源的供电方式。理由这样的供电方式虽然保证了同学们可以随时喝上热水，但却在不知不觉中浪费了很多电能，此外，电开水器对水反复不停地加热，不仅水质会变差，而且不环保；其次要解决同学们在不同季节对开水的不同需求问题，比如，夏季大家都喜欢喝凉白开，冬季大家就比较喜欢喝较热的开水；学校的供水需求比较特殊，每年有两个较长的假期，如何统筹安排好电开水器供水问题也是有待解决的问题之一；解决电开水的人性化设计问题；解决电开水器的统一管理问题。2总体方案通过项目需求分析，项目方案确定如下本项目设计方案包含两项设计内容，第一部分为校园节能型电开水器集中控制管理系统设计；第二部分为节能型智能化电开水器设计。其中，第一部分由一个主控单元和数个从控单元组成。主控单元是针对校园内楼宇群的，主要完成的任务是对校园内所有的电开水器进行监控和管理；从控单元针对校园内每栋楼宇，主要完成每栋楼宇所有电开水器的集中启停控制，具体见图21。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月6主控单元从控单元1楼宇单元）控制范围校园内楼宇实施设备计算机PLC人机低压元件实施任务完成独栋楼宇所有电开水器的集中启停控制实施方案将环境参数、温度参数等条件参数提交PC机，PC机通过MATHEMATICA软件分析运算后，通过RS232接口传送给PLC控制器，PLC控制器通过小型中间继电器控制交流接触器，从而实现对电开水器电源的开启与断开控制设计说明本设计方案包含两项设计内容，第一部分为校园节能型电开水器集中控制管理系统设计；第二部分为节能型智能化电开水器系统设计。MATHEMATICA是一款科学计算软件，很好地结合了数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统和与其他应用程序的高级连接。它的很多功能在相应领域内处于世界领先地位。截至209年，它依旧是使用最广泛的数学软件之一。校园节能型电开水器智能化系统设计方案第一部分校园节能型电开水器集控管理系统设计方案从控单元2楼宇单元）控制范围校园内楼宇实施设备计算机PLC人机低压元件实施任务完成独栋楼宇所有电开水器的集中启停控制实施方案将环境参数、温度参数等条件参数提交PC机，PC机通过MATHEMATICA软件分析运算后，通过RS232接口传送给PLC控制器，PLC控制器通过小型中间继电器控制交流接触器，从而实现对电开水器电源的开启与断开控制从控单元。楼宇单元）控制范围校园内楼宇实施设备计算机PLC人机低压元件实施任务完成独栋楼宇所有电开水器的集中启停控制实施方案将环境参数、温度参数等条件参数提交PC机，PC机通过MATHEMATICA软件分析运算后，通过RS232接口传送给PLC控制器，PLC控制器通过小型中间继电器控制交流接触器，从而实现对电开水器电源的开启与断开控制以太网以太网控制范围校园内德楼宇群实施设备计算机（PC机）实施任务完成对校园内所有的开水器的监控和管理实施方案计算机（PC机）控制软件（MATHEMATICA等）通讯网络（以太网）第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月7图21校园节能型电开水器集中控制管理系统设计方案图本项目的第二部分是一种节能型智能化电开水器设计的方案。本方案将电开水器的加热与保温水箱分开。加热水箱的任务主要完成水的一次性加热问题，加热之后，不停留直接进入水箱保温箱待用；保温水箱控制引入智能化和人性化理念，对已烧好的开水实行第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月8科学的管理和分配，见图22。图2节能型智能化电开水器设计方案图第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月923局部方案231校园电热水器通断程序模式方式设计本设计考虑的是假期模式，学校环境比较特殊，人员变动最大的时段，就在每年相对固定的两个假期，所以在设计控制模式时，我们可以将寒暑假模式和正常教学模式先考虑进去；楼宇的用途不同，对人流的影响也比较大，暂时可分为教学楼模式和学生宿舍楼模式；根据每天的时段不同，我们可以分为夜间模式和白天模式。232保温水箱保温程序模式设计本项目保温水箱的温度控制设计，可以采用三种模式第一种、水箱温度设定固定温度，PID调整；第二种、水箱温度设定根据环境温度设定，PID调整；第三种、水箱温度设定通过MATHEMATICA软件建模实现，PID调整。24创新点及特色将复杂的工程实际控制问题，利用一些高端的数学运算软件如MATHEMATICA等进行分析、计算或预测分析，然后通过编制一些软件程序和通讯软件程序将其结果转换成相对较容易控制的PLC问题。这样做不仅是PLC应用领域上的一种创新，还可以大大地拓展PLC的应用范围和使用空间，可以有效解决PLC运算能力相对较弱的问题。电开水箱的分体式结构设计方案，可以有效地解决电开水箱水质和节能问题，引入PLC控制，使普通电开水箱更加人性化和智能化。所谓人性化，保温水箱里的水温可调可控，如可根据季节变化和温度变化随时调节；也可根据各个水箱的不同要求，进行单独设定，或常开水箱（100度）、常温水箱（80/40度）、凉开水箱等等，还有出水方案的考虑，都比较人性化。所谓智能化，仿照第一部分方案，通过软件运算通讯协议PLC控制，来实现温控。25可行性与实用性分析本设计来源由生活，又借助学校已有的计算机和网络系统，其可实施性还是比第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月10较大的；随着PLC控制技术的普及化，将PLC应用于校园，还是比较可行的，即安全又可靠，节能环保所产生的效益会远远过于其成本。现有设备改造方便，电源控制方案与目前大多数学校现状比较相符，略做改造即可实施。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月1第3章设计过程31系统硬件设计第一部分包含一个主控单元和数个从控单元组成。主控单元的控制对象为校园内的楼宇群，主要完成的任务是对校园内所有电开水器的进行监控管理与控制。实施方案计算机（PC机）PLC控制器网络（INTERNET等控制软件（MATHEMATICA等）。从控单元的控制对象为校园内每栋楼宇，主要完成的任务是对每栋楼宇内所有电开水器的实现集中监控与管理，并对其电源实现通断控制。实施方案将环境参数、温度参数等条件参数提交PC机，PC机通过MATHEMATICA软件分析运算后，通过RS232接口传送给PLC控制器，PLC控制器通过小型中间继电器控制交流接触器，从而实现对电开水器电源的通与断管理与控制，如图31。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月12N号楼1号楼校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的校园节能型电开水器的智能化集中控制管理系统智能化集中控制管理系统智能化集中控制管理系统智能化集中控制管理系统以太网以太网2号楼计算机MATHEMATICA6电开水器群FX2N系列PLC中间继电器低压空气开关交流接触器3号楼4号楼低压空气开关交流接触器电开水器群电源AC20V电源AC20V图31校园节能型电开水器的智能化集控管理系统硬件框图本项目的第二部分是一种节能型智能化电开水器设计的方案。本方案将电开水器的加热与保温水箱分开。加热水箱包括高低位液位传感器一个、大功率加热棒1KW一只、PT100温度传感器一个、进水和出水电磁阀各一只和PLC控制器一套等。加热水箱工作过程通过监测水箱的液位传感器，控制水箱的加热和进出水。水箱低液位，进水阀开，到达高水位时关闭进水阀，同时接通加热棒，通过温度传感器测温，水开之后，关闭加热，打开出水阀，进水阀再次打开的条件，是开水全部放完，到达低液位，加热棒再次接通条件是，水箱再次加满水后。本设计的创新点1、加热与保温水箱分开，避免整个箱的水反复加热，节能且环保；2、分体式结构方案，可以加快水的加热速度，提高热效应。保温水箱包括浮球液位计一个、小功率加热棒150W一只、PT100温度传感器一第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月13个、进水和出水电磁阀各一只和PLC控制器一套等（其中进水阀、PLC控制器与加热水箱共用）。保温水箱工作过程1、进水控制浮球开关只要不为“”信号，进水阀就可以打开进水（加热水箱加热时除外）；2、水温控制设计了多种模式，目前的实施方案主要以PLC的PID调节为主；3、出水控制主要分三种方式，8磅水出水方式、5磅水出水方式和任意水出水方式，见图32。图32节能型智能化电开水器设计硬件框图第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月1432系统电气原理图设计第一部分校园节能型电开水器集中控制系统电气原理图设计1、FX2N系列电源部分连接，见图33图3FX2N系列电源部分连接图2、PLC输出部分连接图，见图341和图342第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月15图341PLC输出部分连接图图35连接部分图342PLC输出部分连接图图342PLC输出部分连接图第二部分节能型智能化电开水器电气原理图设计1、电源部分，见图35第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月16图35电源部分2、Q系列PLC电源部分，见图36第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月17图36Q系列PLC电源部分3、PLC输入部分，见图37图37PLC输入部分4、PLC输出部分，见图38第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月18图38PLC输出部分5、PLC数字量输出模块，见图39图39PLC数字量输出模块第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月193系统I/O地址表设计第一部分校园节能型电开水器集中控制系统输入输出地址的分配表参见表31。表31输入输出地址分配表Y0教学楼1电开水器1运行1教学楼1电开水器1停止Y2教学楼1电开水器2运行3教学楼1电开水器2停止Y4教学楼1电开水器3运行5教学楼1电开水器3停止Y6教学楼2电开水器1运行7教学楼2电开水器1停止Y10教学楼2电开水器2运行1教学楼2电开水器2停止Y12教学楼2电开水器3运行13教学楼2电开水器3停止Y14教学楼3电开水器1运行15教学楼3电开水器1停止Y16教学楼3电开水器2运行17教学楼3电开水器2停止Y20教学楼3电开水器3运行21教学楼3电开水器3停止Y2教学楼3电开水器4运行23教学楼3电开水器4停止Y24宿舍楼1电开水器1运行25宿舍楼1电开水器1停止Y26宿舍楼1电开水器2运行27宿舍楼1电开水器2停止Y30宿舍楼1电开水器3运行31宿舍楼1电开水器3停止Y32宿舍楼2电开水器1运行3宿舍楼2电开水器1停止Y34宿舍楼2电开水器2运行35宿舍楼2电开水器2停止Y36宿舍楼2电开水器3运行37宿舍楼2电开水器3停止第二部分节能型智能化电开水器设计输入输出地址分配表参见表32。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月20表32输入输出地址分配表X0加热水箱液位传感器上限信号1加热水箱液位传感器下限信号X2保温水箱液位上限信号3X48磅水放水开关按钮信号55磅水放水开关按钮信号X6任意水放水开关按钮信号7X0A急停按钮信号0BX0C0DX0E0FY10保温水箱加热棒接通1加热水箱加热棒接通Y12加热水箱进水电磁阀接通13加热水箱出水电磁阀接通Y14保温水箱进水电磁阀接通15热电开水箱运行指示灯Y16热电开水箱报警指示灯1734器件选型1、PLC选型本项目所选用的是Q02HCPU和FX2N。Q02HCPU是用来进行单个电开水器控制的。它是一个机构紧凑、功能精简型高速PLC，最大I/O点数为4096点，程序容量为28K步，适用于中小规模控制系统，如此的PLC已经能够胜任我们的控制要求，其优越性能价格比更是我们所追求的。FX2N是用来与MATHEMATICA软件进行数据传输的。控制的是一个楼宇的电开水器的开断。与MATEMATICA软件联合进行预测控制，并与以太网实现网络化集控管理。2、I/O模块选型第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月21本项目所选用的I/O模块是QX40和QY10。QX40是一个16点数字量输入模块，由于我们对于输入量的需求不是很多，单个电开水器的输入点最多只有4个，所以QX40已经完全能够满足我们的要求了。QY10是16点数字量输出模块，由于我们对于输出量的需求不是很多，单个电开水器的输出点最多只有4个，所以QY10已经完全能够满足我们的要求了。3、智能模块选型本项目所选用的智能模块是Q64AD和Q62DAN。Q64AD是一个16点的智能模块，转换速度达到8S/通道，在I/O端子和PLC之间采用光电耦合器隔离。固完全符合本设计对于模数转换的要求。Q62DAN是一个16点的智能模块，转换速度达到8S/通道，在I/O端子和PLC之间采用光电耦合器隔离。固完全符合本设计对于数模转换的要求。4、人机界面选型本项目所选用的人机界面是GOT1000系列中的G1575VNBA。GT1575VNBA是GOT1000系列中的一种，本设计利用它实现了一个终端总控的功能。该系列的人机界面监视范围大，大规模的系统中也能运用，而校园电开水器集控管理系统也是很庞大的，它能将很多软元件作为报警监视对象，所以在楼层电开水器运行的同时能够在总控室内了解现在校园所有电开水器的运行情况，并及时进行的处理。35系统软件设计351软件介绍由于本项目所用到的设备比较多，所以整个设计过程中运用到的软件也比较多，对所运用到的软件进行列表如表32。表32所运用软件一览表运用到的软件作用GXDEVLOPERPLC编程使用GXSIMULATOR程序运行仿真使用GTDESIGNER2GOT人机面板编辑使用MATHEMATICA数学建模软件MATHEMATICA软件介绍MATHEMATICA是一款科学计算软件，很好地结合了数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统、和与其他应用程序的高级连接。很多功能在相应第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月2领域内处于世界领先地位，截至2009年，它也是为止使用最广泛的数学软件之一。MATHEMATICA的发布标志着现代科技计算的开始。自从20世纪60年代以来，在数值、代数、图形、和其它方面应用广泛，MATHEMATICA是世界上通用计算系统中最强大的系统。自从1988发布以来，它已经对如何在科技和其它领域运用计算机产生了深刻的影响。本设计的学校教学楼电开水器控制模式按季节划分，分为秋冬季节多人流量（高峰期）模式、少人流量（低峰期）模式、无人时段（休眠）模式春夏季节多人流量（高峰）模式、少人流量（低峰）模式、无人时段（休眠）模式；各个模式运用在各自不同的时间段内，从而达到电开水器控制的合理化安排。具体的运行状况见表33。表3按季节划分校园电开水器的控制模式模式名称季节变换秋冬季节春夏季节多人流量（高峰期）模式校园里所有楼宇的电开水器都开启，并且所有的电开水器都进行2次加热，保证学生能喝到热水校园里所有楼宇的电开水器都开启，其中一部分进行2次加热并保温，另外部分在加热完毕后不在保温，作为凉开水供学生饮用少人流量（低峰期）模式根据预测分析后的数据进行开启，在不满足的条件下，开启备用电开水器，同时控制方式和多人流量秋冬季节的控制方式一致根据预测分析后的数据进行开启，在不满足的条件下，开启备用电开水器，同时控制方式和少人流量春夏季节的控制方式一致无人时段（休眠）模式固定几台电开水器开启，其余开水器都关闭，同时控制方式和多人流量秋冬季节的控制方式一致固定几台电开水器开启，其余开水器都关闭，同时控制方式和少人流量秋冬季节的控制方式一致本设计的学校宿舍楼电开水器的控制模式按时间模式划分，分为少人流量时段（低峰期）模式、多人流量时段高峰期模式和无人时段（休眠）模式，各个模式运用在各自不同的时间段内，从而达到电开水器控制的合理化安排。具体的运行状况见表34。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月23表34按时间划分校园电开水器的控制模式模式名称运行时间段运用原因达到效果少人流量（低峰期）模式（白天）601730在此时间段学生多数是在教室上课，或者处理其他事情，基本没有多数学生在宿舍在每层开固定的一个或者几个电开水器，保证在宿舍的学生有开水可以使用多人流量高峰期模式（夜间）1730240在此时间段学生基本在宿舍，需要喝水或者泡水洗澡等开启宿舍里所用的电开水器，保证学生的用水需要无人时段（休眠）模式（凌晨）240次日630学生处于睡觉状态，没有用水的需要关闭宿舍楼里所用的电开水器综合以上，在本设计中，针对学校教学楼和学校宿舍楼的电开水器的控制方式进行区分控制，这样就可以最大限度的符合学校的实际情况，同时也符合本设计中节能环保低碳的生活理念。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月24352校园电热水器通断程序模式方式设计图310校园电热水器通断管理程序流程图第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月25353校园电开水器保温水箱保温模式设计在每次电开水器开启后，首先要判断采用何种模式进行保温水箱的温度调节。其中恒定模式和通过环境温度传感器实现模式是针对独立的电开水器进行温度调节的方式，而通过MATHEMATICA软件建模实现的温度调节模式则是针对校园楼宇群所有电开水器的温度调节；其次，进行PID调节；再次，检测保温水箱的温度传感器，以决定是否需要开启保温水箱的加热棒进行2次加热；最后，用户可以自行选择出水8L，5L和任意出水方式，流程图见图311。图31校园电开水器保温水箱保温模式程序流程图第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月26354节能型智能化电开水器控制程序设计节能型智能化电开水器控制程序流程图，见图312。图312节能型智能化电开水器控制程序流程图第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月27还有，在我们的设计中，将季节进行了区分，划分为秋冬季节和春夏季节。在不同的季节，学生对水温的要求有很大的区别，比如在秋冬季节，学生希望喝到的水80C以上的开水；而在春夏季节学生希望喝到20C以上的温水。所以，为了满足学生在不同季节对水温高地要求不同的需要，我们绘制了2张不同的柱状表来表示根据室外温度改变来调节水箱的2次加热温度。具体见，柱状图313。图313秋冬季节温度调节柱状图对应的秋冬季节温度调节表，具体见表35。表35秋冬季节温度调节表室外温度C水箱温度C室外温度C水箱温度C室外温度C水箱温度C1080最低设定温度）38749498128595882189696783090797684191898585292994863931010根据图313和表35，可以得到秋冬季节水温调节的函数表达式第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月28其中，X代表室外温度；Y代表水箱保温温度函数表达式为90XY80Y100，10X102春夏季节柱状图314。图314春夏季节温度调节图对应的春夏季节温度调节表，具体见表37。表37春夏季节温度调节表室外温度C水箱温度C室外温度C水箱温度C室外温度C水箱温度C4020（最低设定温度）3482676392432522580382831562484373230602383636296429235402868219634427722010根据图314和表37，可以得到秋冬季节水温调节的函数表达式其中，X代表室外温度；Y代表水箱保温温度第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月29函数表达式为1804XY20Y100，20X4036PLC源程序第一部分校园节能型电开水器集中控制系统源程序第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月30第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月31第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月32第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月3第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月34第二部分节能型智能化电开水器设计源程序第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月35第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月36第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月3737人机界面设计本设计中,需要对独立楼层的电开水器进行监控,这样既方便管理人员的管理和对紧急事件的及时处理。在对单个楼层的开水器的监控画面包括3个部分，即整个楼层所有电开水器的实时监控、单个电开水器的液位控制系统的监控和单个电开水器的温度控制系统的监控画面。具体见图315、图316和图317。第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月38图315节能型智能化电开水器实时监控画面图316节能型智能化电开水器的液位控制监控画面第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月39图317节能型智能化电开水器的温度控制监控画面第五届“三菱电机自动化”杯大学生自动化科技创新设计大赛南京工程学院南工LEADER201年7月40第4章设计总结与展望41设计总结本设计在我们三名队员的努力下，在指导老师的悉心指导下终于顺利做出了实物模型。在该模型的基础上我们对我们的设计方案进行了验证。我们选择PLC作为其控制器，主要是因为他对使用环境的适应性强的特性，而且，其内部定时器，寄存器等的资源非常丰富，对于电开水器的控制非常容易实现。我们深刻体会到三菱Q系列PLC的强大的功能和优越性以及三菱FX2N系列PLC的低成本高性价。Q系列PLC是三菱公司从原A系列PLC的基础上发展过来的中、大型PLC系列产品。继承了三菱A和QNA系列产品的丰富技术资源，它把四种类型的自动化控制（顺序，运动，过程，信息）集成在同一个系统中，从而给用户的改造和维护工作带来了极大的便利，并且提供了非常强的功能和优良的性能，三菱FX2N系列PLC是三菱公司推出的高性能小型性PLC，具有较高的性价比，应用广泛。随着三菱Q系列运动控制器的广泛运用，将会为中、大型企业减少大量成本，降低无谓的能源损耗，同时为企业带来了巨大的生产效益。三菱FX2N系列PLC不仅在工控方面得到了广泛的应用，而且在楼宇自动化控制、化工工厂自动化控制等方面中也得到了很广泛的使用，这必将会为中、小型企业降低许多成本，减少无谓的能源损耗，同时为企业带来可观的生产效益。本项目的研究，虽然实现了预期的目标，但与实际的应用校园电开水器还是有着很大一部分的差距，因为考虑到我们的项目最终是要放到校园中的，要考虑价格成本所能承受的问题以及校园楼宇定期扩容的问题，所以实际运用时应留有一定的自由扩展空间。42后期展望本次设计由于条件制约有一些想法和创意未能完成，在日后的设计实验中要加以完善。1、极端天气下的精确控温在我们的设计中，常温下利用温度传感器检测室外温度来实现对保温水箱保温温度的精确控制已经可以实现了。但在，室外温度的变化相对于