太阳轮热水器控制系统的设计

1、指导老师 起讫日期夕x蘇工裎昧紫拉辫嗲院jiangsu college of engineering and technology毕业设计（论文）设计题目：太阳能热水器控制系统的设计专业：班级：学号：姓名：年 月 日年 月 日电气工程是电气工业的产物，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。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进 技术影响的同时，越来越多的外w企业和品牌传播到中w已经成为现实。基于plc的太 阳能热水器控制系统的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关，所以本次的 设计对于太阳能热水器控制系统的研究和发展来说具有现实意义。本文

2、利用plc对太阳能热水器的自动控制系统进行，通过使用plc,可以大大减少 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：电气工程，plc,控制系统，元器件，先进性abstractthis paper is based on the machinery design and machinery(plc) principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory，by collecting relevant data of sewing machine and

3、 reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all，due plc uese the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the solidworks drawing software to conduct the part modeling which was designed well.this paper use and the c

4、onduct assembly design which the plc parts was built，get the corresponding assembly model，finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model.keywords： sewingmachine，plc，part modeling，assembly目 录摘要错误!未定义书签。abstract错误!未定义书签。1绪论错误!未定义书签。2本课题研究的目的、意义错误!未定义书签。3国内外发展现状错误!未定义书签。4太阳能热水器

5、的综述错误!未定义书签。4.1太阳能热水器系统功能简介错误!未定义书签。4.1.1太阳能热水器的结构组成以及工作原理错误!未定义书签。4.1.2太阳能热水器的结构待点错误!未定义书签。4. 1.3太阳能热水器安装的相关规定错误!未定义书签。5 plc控制系统简介错误!未定义书签。5. 1 plc的定义错误!未定义书签。5. 2 plc的控制原理错误!未定义书签。5. 3 plc的分类错误!未定义书签。6热水器控制系统的设计方案76.1系统硬件的设计方案76. 1. 1 plc 的选型76. 1.2 plc硬件控制框阁86. 1.3各单元功能作用介绍86. 1.4 plc的端口分配错误!未定义书

6、签。6. 1.5系统电路的设计116.2系统软件设计方案126.2. 1软件组成126.2.2系统控制流程阁136.2.3设计plc控制梯形图程序15&22w23参考文献23hi1绪论机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着w家经济的发 展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其 他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在 新的市场需求的推动下，对物料进行改良和优化是当务之急。有大型物料拾取装置生产企 业对该装置的安全指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到在设 备运行中可能

7、出现的问题，从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。可 编程序控制器(plc)是一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、 计算机技术和通讯技术融为一体，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、 功耗低等一系列优点。plc的应用领域己经拓宽到了各个领域，plc的发展历程在工业生 产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行 连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。在传统上，这些功能是通过气动或电气 控制系统来实现的。plc最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电 路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备

8、的控制，也可用于多机群控及自动化流 水线。如注槊机，印刷机，订书机，组合智能窗帘，磨床，包装等。目前，plc在国内外 已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保 及文化娱乐等各个行业，使用广泛。2本课题研宄的目的、意义由于机械工程的知识总量己经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。 但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项0，缩小 范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知 识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调闲难，不利于自我提高。因此，自上世纪 第二十年代末，出现了一体化的趋

9、势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并 的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制 和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本 的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济0标和任务。机器能完成人的手和脚，耳 朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、 更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜 入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学 已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出

10、巨大的作 用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果， 而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人 脑智力。在人类的进化过程屮，以及在每个人的成长过程屮，大脑和手是互相促进和平行 进化。大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使 用机械制造。在过去，各种机械离不幵人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是 非常缓慢的大脑和祌经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工 程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械 工程的知识总量仍然是有限的

11、，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科， 称为土木工程，k半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工 程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，冇分支机构。在第二十世纪中期趋势分解， 在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远 远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可 以査看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外 部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调 困难，不利于自我提高。3国内外发展现状太阳能热水器作为家居生活的

12、常规品，经过了多年的发展，经历了一下儿个发展阶段:第一阶段：1897年，第一个太阳能热水器专利在美国诞生，用的是黑油漆吸收太阳能。 此阶段可以算作是雏形阶段，大概时间可以算作是1920年以前，而1920年以后的近30 年内，二次世界大战爆发，矿物能源的开发占主导地位。第二阶段：1955年以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基 础理论，并研制成实用的黑镜等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件。1960年， 在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨一一水吸收式空调系统，制冷能 力为5冷吨。1965年以后的10年，太阳能的研制工作停滞不前，主耍原因是太阳能利用 技术

13、处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得 不到公众、企业和政府的重视和支持。这个时期内，我国的平板集热器（热水器）遭遇了 第一次成型的失败。第三阶段：1973年，中东战争爆发，能源危机（也叫石油危机）受到重视，世界各国 出现了开发太阳能的热潮，此后的20年，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时 期，集热管等成果在这个时期出现。热水器也逐步走向成熟化和商业化。而80年代后10 年，太阳能发展又进入低谷，主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格 居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现, 以致动摇了一些人开发利

14、用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的 抑制作用。但研发工作在大量削减的研发经费等不利影响下，并未停止。第四个阶段：1992年世界环境与发展人会在巴西召开，各国对太阳能的研发重新重视， 太阳能光热在我国推广成为典范，走了特色的低端线路：太阳能热水器。成为唯一一个不 需要政府支持而能够自我良性发展的太阳能光热利用案例。以上是国际太阳能热水器发展历程，参照太阳能发展历程编辑。如果是国内的发展阶 段，好像没人总结过。不过可以按照太阳能国标的规定來界定。在此不再陈述。下图3-1，3-2, 3-3分别为现阶段太阳能热水器的产品：图3-1图3-2图3-34太阳能热水器的综述4.1太阳能热

15、水器系统功能简介太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装罝，是目前 太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且己商业化的一项应用产品。太阳能热 水系统的分类以加热循环方式可分为：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水 系统、储罝式太阳能热水器等三种。4.1.1太阳能热水器的结构组成以及工作原理传统的太阳能热水器分别由一下几个部分组成：集热器系统中的集热元件，其功能相当于电热水器中的电加热管。和电热水器、燃气热水器 不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的 白昼，所以有时需要辅助加热，如锅炉、电加热等。保温水箱和电热水器的保温水

16、箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能热水器只能白天工作， 而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起 来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀, 水质清洁，使用寿命可长达20年以上。连接管路将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工 作状态至关重要。热水管道必须做保温防冻处理。管道必须有很高的质量，保证有20年 以上的使用寿命。控制屮心太阳能热水系统与普通太阳能热水器的区别就是控制屮心。作为一个系统，控制屮心 负

17、责整个系统的监控、运行、调节等功能，的技术已经可以通过互联网远程控制系统的正 常运行。太阳能热水系统控制屮心主要由电脑软件及变电箱、循环泵组成。热交换器板壳式全焊接换热器吸取y可拆板式换热器高效、紧凑的优点，弥补丫管壳式换热器 换热效率低、古地大等缺点。板壳式换热器传热板片呈波状椭圆形，圆形板片増加热长， 大大提高传热性能。广泛用于高温、高压条件的换热工况。f2#水#其屮太阳能热水器的系统工作原理图如k图所示：t1>自来水d太阳能热水器工作原理m 太阳能热水器的系统结构图如下图所示：4 4管太阳能热水器系统结构图4.1.2太阳能热水器的结构特点太阳能热水器的结构特点可以分为一卜*几种类型

18、：无动力型系统组成：真空管集热器、可连接水箱、可调整支架、换热器。无动力循环即热式太阳能热水系统运行原理：真空管内的水遇到阳光辐射后，开始升 温，管内的水升温后密度变小，自然循环到水箱内，逐步把水箱内的水加热，升温后的水 储存在具有聚氨酯发泡保温的的水箱内。室内冷水经过水箱内固定好的波纹管流道流过， 把带有压力的自來水温升到几乎与水箱|aj水温相同的温度（温差小于2度）流出。从而获 得稳定、有压力的、洁浄的热水。直流式直流式太阳能热水系统是使水一次通过集热器就被加热到所需的温度，被加热的热水 陆续进入贮水箱中。系统运行过程中，为了得到温度符合用户要求的热水，通常采用定温放水的方法。集 热器进门

19、管与b來水管连接。集热器内的水受太阴辐射能加热后，温度逐步升高。在集热 器出口处安装测温元件，通过温度控制器，控制安装在集热器进口管理上电动阀的开度， 根据集热器出门温度來调节集热器进门水流量，使出口水温始终保持恒定。这种系统运行 的可靠性取决于变流量电动阀和控制器的工作质量。4.1.3太阳能热水器安装的相关规定1. 所有施工人员应服从现场管理人员的安排、调动，严格遵守劳动纪律，执行安全规 范制度，确保安全生产、文明生产，确保施工质量。2. 施工人员要严格遵守有关工种安全保障规则。上班时间穿戴整齐，严禁穿拖鞋进入 工地。3. 施工现场禁止打闹，在有危险的房顶施工应注意系上保险绳，确保人身安全。

20、4. 不得将无关人员带进施工现场。5. 保持住地的卫生，卜*班后应保持文明举止，不要大声喧哗和做一些不文明的举动。6. 安装人员应严格遵守客户的一切规章制度，除在工作场地和必要的联系地点外，不 得到与工作无关的厂房、办公室、仓库等场所；爱护客户公共设备、花木和一切生产和非 生产设施。未经客户许可，不得参观客户厂房和设施。7. 施工现场负责人每天应检查施工人员的安全保护，并督促个施工人员在工作之余应 注意安全，做一个遵章守纪的公民，不做违法之事。5 plc控制系统简介plc即可编程控制器（programmable logic controller）,是指以计算机技术为基 础的新型工业控制装置。在

21、1987年国际电工委（internationalelectrical committee 颁布的plc标准草案屮对plc做了如卜*定义;plc英文全称programmable logic controller,屮文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字 运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于 其內部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令， 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。5. 1 plc的定义plc即可编程控制器（programmable logic controller）,是指以计算机技术为基

22、 础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委w会（internationalelectricalcommittee 颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义;plc英文全programmab 1 elogiccontrol 1 er, 屮文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境 应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序 控制，定吋，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各 种类型的机械或生产过程。plc是可编程逻辑控制电路，也是一种和硬件结合很紧密的语 言，在半导体方面有很重要的应用，可以说

23、有半导体的地方就有plc。5. 2 plc的控制原理plc就是可编程控制器，简单说应用在控制系统屮的专用的“计算机”，根据控制逻 辑编写控制程序装入plc, plc可以替代过去老式的继电器逻辑控制电路，性能稳定可靠， 修改逻辑关系方便，己经在控制系统中广泛使用。5. 3 plc的分类可编程控制器类型很多，可从不同的角度进行分类：1）按控制规模分控制规模主要指控制开关量的入、出点数及控制模拟量的模入、模出，或两者兼而有 之（闭路系统）的路数。但主要以开关量计。模拟量的路数可折算成开关量的点，大致一 路相当于816点。2）按点数分，plc大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。微型机控

24、制点仅几十点，如德维森公司的v80系列plc本体从16点到40点，0mr0n 公司的cpm1a系列plc,西门子的logo仅10点。小型机控制点可达100多点。如如德维森公司的v80系列plc可扩展到256点，0mr0n 公司的c60p可达148点,cqm1达256点。德国西门子公司的s7-200机可达64点。中型机控制点数可达近500点，以至于千点。如德维森公司的ppc11系列可扩展到1024 点,0mr0n公司c200h机普通配置最多可达700多点,c200ha机则可达1000多点。德国 西门子公司的s7300机最多可达512点。大型机：控制点数-般在1000点以上。如如德维森公司的ppc

25、22系列可扩展到2048 点，0mr0n公司的c1000h、cv1000,当地配置可达1024点。c2000h、cv2000当地配置可 达2048点。超大型机：控制点数可达万点，以至于几万点。如美国ge公司的90 70机，其点数 可达24000点，另外还可有8000路的模拟量。再如美国莫迪康公司的pce984785机, 其开关量具总数为32k （32768），模拟量有2048路。西门子的ss 115ucpu945,其开 关量总点数可达8k,另外还可有512路模拟量。等等。以上这种划分是不严格的，只是大致的，目的是便于系统的配置及使用。一般讲，根据实际的i/o点数，凡落在上述不同范围者，选用相应

26、的机型，性能价格 比必然要高；相反，肯定要差些。自然，也有特殊情况。如控制点数不是非常之多，不是非用大型机不可，但因人型机 的特殊控制单元多，可进行热备配置，因而采用了大型机。6热水器控制系统的设计方案太阳能本身是一个不断变化、而影响其变化的因素又较多、极其复杂的非线性变量， 太阳热水系统工程是一个非线性系统，很难建立精确的数学模型，因此采用传统的控制方 法难以得到较佳的控制效果。而模糊控制是以模糊数学为基础发展起来的一种新的控制方 法。这种控制方法是一种智能的、非线性的控制方法，对那些无法取得数学模型或数学模 型相当粗糙的系统可以取得较满意的控制效果，解决一些用传统控制方法无法解决的问 题。

27、太阳能热水器控制器采用pid控制算法，这种算法对冏定参数的线性定常系统是非常 有效的。通过调整pid控制器的参数，一般都能得到比较满意的控制效果。6.1系统硬件的设计方案根据控制系统要求，首先确定plc的控制规模，估算出所需要的i/o点数（数字输入 /输岀量、模拟输入/输出量），再增加10%20%的备用量，以便随时增加控制功能，保证系 统投入运行后能够替换个别故障点或弥补遗漏的点数。统计出i/o总点数后即可以确定 plc的控制规模从而确定存储器（用于存储用户程序和数据）的容量。存储器容量除了根 据plc的控制规模确定。也可以按照如下方法计算，再增加25%30 %的备用量，以便 随时增加用户程序

28、。一种方法是根据编程实际使用的节点数计算，即编完程序之后，根据节点数计算出实 际使用容量。另一种方法是估算法，只有开关量时，所需内存总数=开关量（输入/输岀）总 数x10;只有模拟量输入吋，所需内存总数=模拟量路数x 120在模拟量输入、输出同吋存 在时，所需内存总数=模拟量路数x250;同吋，应考虑plc提供的内部继电器和寄存器的 数量，以便节省资源。6. 1. 1 plc的选型因为本系统是对开关量控制的应用系统，并对控制速度要求不高，选用核心部件为三 菱公nj的fx_2n-32mr-es/ul系列32点编程控制器，该编程控制器具有自诊断功能，采用循环扫描工作方式,这完全能满足要求。fx_2

29、n-32mr-es/u属微型编程控制器、输入输出 控制方式为循环扫描方式、编程语言为梯形图语言、32点的编程控制器具有16点输入，16 点输出。考虑到该plc所需的输入、输出点数及类型，选用三菱fx_2n-32mr-es/ul可 编程控制器作为该系统的核心，它含有16个输入点（漏型）和16个输出点（继电器型）， 足够设计所用。 fx_2n-32mr-es/ul 简介fx_2n-32mr-es/ul属于fx2n系列plc,fx2n系列plc是fx系列屮高级的模块。 它拥有无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，fx2n是从16到 256路输入、输出的多种应用的选择方案。 fx_2

30、n-32mr-es/ul 的特点fx_2n-32mr-es/ul属于fx2n系列plc, fx2n系列plc是fx系列屮最高级的模 块。它拥冇无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，fx2n是从16 到256路输入、输出的多种应用的选择方案。6. 1.2 plc硬件控制框图上位机采用pc机，下位机选用日本三菱公司的fx2n系列的32点可编程控制器，实 现对太阳能热水器的控制，完成太阳能热水器的温度、液位等控制功能。为提高系统的安 全性，需要有报警点输入并且用声光信号显示故障类型，同时发出警报提醒值班人员及时 处理事故。当故障出现吋，故障指示灯闪烁ii报警电铃响起，操作人员可以按

31、下“消音” 按钮以解除铃响，但故障指示灯仍在闪烁，直到故障消除，故障指示灯才停止闪烁。系统 控制框图如小*图所示。电!16点输入plc16点输拠主帆自动总停 手动上a 手动加热薯霸温度开关(常闭)温度开关(常开 自动总开 自动/手动选獬除尘阈报瞥« 供水阀排水歸继电器餘尘电狐）plc硬件控制框图6.1.3各单元功能作用介绍1、电机类型的选择电机类型选择的原则如下：对于有特定要求的工作机械，应优先选择专用电机。如可 工作于高湿度，有盐雾、霉菌、凝露等环境的船用电动机；有较高的效率及节能指标的纺织电动机；有作为激振动力源，如用于粮食加工机械或振动筛、振动输送机的振动异步电 动机；在化工、

32、橡胶、纺织、造纸等工业屮有时要求软机械特性和宽调速范围的电动机， 当负载增加吋电动机的出轴转速随之降低而输出力矩增加，保持与负载平衡，并允许较长 时间堵转的三相力矩电动机等。2、交流接触器的选择本系统选用正泰公司生产的cjx1系列交流接触器，该接触器为双断点触头的直动式 运动结构，动作机构灵活，手动检察方便，结构紧凑。触头，磁系统采用封闭结构，能提 高寿命。接线端均有防护罩覆盖，使用安全可靠。安装可用螺钉紧固，也可扣装在35毫 米的安装轨上，装卸方便。3、热继电器的选择本系统所用的热继电器为正泰公司生产的nr4(jrs2)系列，nr4(jrs2)系列热过载继 电器适用于交流50hz/60hz、

33、额定电压690v、1000v,电流0.1-180a的长期工作或间断长 期工作的交流电动机的过载与断相保护。该热继电器具有断相保护、温度补偿、动作指示、 自动与手动复位，该产品动作可靠。另外，该产品符合：gb14048.4、gb14048.5、 iec60947-4-1等标准，可靠性较高。该热继电器可与cjx1系列交流接触器接插安装，其 实物图如k图所示。nr4urs2)系列热过载继电器4、电磁阀的选择电磁阀选用ssfk-c024型电磁阀，原产地：浙江宋氏阀控，该产品主耍用于太阳能热 水器等洁具类，工作电压适用范围广、交直流3-220v，使用可靠，完全可以达到使用要求， 供水阀、排水阀、除尘阀实

34、物图分别如图所示。供水阀排水阀除尘阀5、发光指示灯的选择指示灯选用两色二极管指示灯，当机器运行时，指示灯显示绿色，机器通电不运行时， 指示灯显示红色，要求指示灯质量可靠，根据要求，选用tll0501 hmc型指示灯。6、隔离变压器的选择本生产线选用bk100型号隔离变压器，该隔离变压器变比h 1，电压220vac。7、水箱的选择水箱的选用要根据情况來确定。水箱是热水器重要组成部分。它包括循环水箱和补给 水箱，循环水箱与集热器上下水管相连，供热水循环之用。补给水箱只与循环水箱相通， 当循环水箱水位低时，以补给冷水之用。1）循环水箱循环水箱容量人小是根据热水器装置日产热水量而定。为了便于加工提高经

35、济性和通 用性，循环水箱己标准化。目前循环水箱以容积分为500升和1000升二种，外形均为方 形。容积500升的水箱外形尺寸为：778 x 778 x 880毫米。容积1000升的水箱外形尺寸 为:8 x 928 x 1300 毫米。循环水箱的上部均装有涨水管及透气孔，其位置稍高于水位。溢水管和透气孔制成一 体，它的作用是保持最高水位平面，同时让水屮空气由此处排出，避免带入管道系统，以 致造成气阻损失。循环水箱的下部均装冇冷水进水挡板。这样冷水进入循环水箱时，通过 挡板使之扩散流入不致将箱pj上部热水搅混。500升与1000升循环水箱，结构基本相同， 后者増加一些肋条和拉条，以増强水箱的强度和

36、则度。2）补给水箱补给水箱是供给冷水的水箱。&来水不是直接进入循环。水箱，而是通过补给水箱来 补给。这样做的优点是可使冷水和热水隔幵，保持循环水箱屮的热水水温稳定。补给水箱 不宜太大，宜狭而长。补给水箱内需安装浮球，以保持最高水位。通用设计中最常用的一 种补给水箱结构。它的外形为350 x830 x 400毫米，其长度是高度的2倍多。8、传感器的选型通过各种高性能传感器对气候环境进行测量及数据采集，并将测量结果通过接口送至 plc屮，plc根据控制要求对整个太阳能热水器进行综合控制。由于系统对环境的采样值 都是传感器输出的模拟信号，而且传感器与plc的距离也比较远，所以在传感器的选择上

37、 都采用了 4-20ma电流输出型，从而减小传输过程中的干扰，保证采样值的准确性与可靠 性。温度误差可以在电路上或软件上采取补偿措施，不同的补偿方法，其整体温度系数差 异较大，但仍与元件本身的温度特性有关，一般将敏感元件和电路的温度系数合在一起考 虑。一般的温度传感器基点漂移较其它的气象传感器都要显著，热敏电阻属于吸附元件， 在测量过程屮必然会受到污染，由污染引起的测量基点漂移，只能用重新检定的方法加以 修正解决。若污染严重，基点漂移量过大，又不能再生，只能将传感器作报废处理19。温度传感器技术指标：1）温度范围：-0°c7（tc （可根据用户要求扩展）2）湿度范围：10%/rh99

38、%rll3）电源：av220v 士 10%4）温度误差：一般士 0.2°c、最大士 0.5°c5）数据分辨率：0. 16）数据更新周期：约1秒7）数据线：3类双绞线8）数据传输距离小于1200m根据硬件的选择情况，绘制表3 1 6.1.4 plc的端口分配根据以上硬件选型设计，编制i/o接门功能表，如表32和33。输入点代号工程名称x0sb启动按钮xisb1总停按钮x2sl1温度开关（常开）x3sl2温度开关（常闭）x4sb2手动上水开关x5sb3手动排水开关x6sb4手动消音开关x7sb5手动加热开关输出点代号工程名称y0hl启动指示灯y1hl1总停指示灯y2hl2除尘指

39、示灯y3h a报警蜂鸣器y4hl3故障指示灯y5yv1供水电磁阀y6yv2排水电磁阀y13km1除尘电机正转接触器y15yv3除尘阀y14km2除尘电机反转接触器6.1.5系统电路的设计 1、主电路的设计：1）接触器km1和km2分别控制电机的正转和反转。2）电动机有热继电器实现过载保护。3）选择自动幵关q为总电源的开关，即可完成主回路的短路保护，又起到隔离三相 交流电源的作用，使使用和维护更加方便。4）由fu1、fu2、fu3、fu4、fu5、fu6分别实现各负载回路的短路保护作用。fu7fu8完成plc控制回路的短路保护。根据上述设计原则绘制出电气控制主电路图。如'卜*图所示主电路

40、图6.2系统软件设计方案可编程控制器是扫描工作方式，能同时对多个模块进行控制，在整个程序扫描时间里 加上不同的输入检测信号，就可使程序按所检测信号判断进入不同的分支程序。主程序包 含有多个分支程序，这样既提高了编程的灵活性又减少了不必耍的代码重复，同时也方便 以后系统扩展对软件的修改，系统主耍是接收上位机的控制参数，并完成太阳能热水器温 度、液位的测量和控制任务。6. 2. 1软件组成软件系统通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。系统软件指的是操 作系统、程序设计系统等与计算机密切相关的程序。系统软件一般由计算机生产商或各种 软件公司提供，带有一定的通用性，用不着自己编写。本课题采

41、用日本三菱公司的plc, 所以系统软件是由三菱公司提供的，该软件对系统进行实时监控。应用软件是用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。在计算机控制系统屮，每 个控制对象或控制任务都要有相应的控制程序，用这些控制程序來完成对象的不同要求， 这种程序通常称为应用程序。本课题主要根据太阳能热水器的各种输入输出状态来编制 plc的梯形图程序。6. 2. 2系统控制流程图1）主程序控制系统流程图如1图所示：2）水位子程序流程图3）温度子程序流程图4）除尘子程序流程阁roi系y样; :a/d縣pid球系统采样a/d肽pid运算 6.2.3设计plc控制梯形图程序用流程图表达出各控制对象的动作顺序，相互间

42、的制约关系。明确寄存器空间的分配， 专用寄存器的确定等。控制系统的程序的设计，主程序的编制及各功能子程序的编制以及 程序的调试。其他辅助程序的设计，如故障应急程序等。根据控制系统流程图，绘制太阳 能热水器系统控制的梯形图和编制程序指令表，艽完整梯形图及指令表如下：ldxooo1ormo2anix0013outmo4ldmo5movk6d2010movkod2115movkod2220movk18d3025movkod3130movkod3235trddo38tzcpd20d30d3m347andm448outm2149ldm2150callpl53callp256mps57ldm1658ory

43、00559ort260orx00461orx00262anb63anit164outy565outt1k300068mrd69ldt170orml71anb71anb72anit273outml74outt2k120077mrd78ldx00279orx00580anb81outy00682mrd83andx00284anit385outm286outt3120089mpp90callp393mps94andm295outy01596mrd97andmo98outy00099mrd100andm0101outy001102mrd103andm2104outy002105mrd106ldy010

44、107ory012108and109aniy004110outy003111mpp112ldx006113ory004114anb115outy004116fend117pl118ldm8000119movk180d500124movk1800d502129movk3000d510134movh0030d511139movk70d512144movk0d515149movk2000d532154movk0d533159plsm6161ldm6162setm7163ldmm8002164tok0k0h33ook1173ldm8000174fromk0k0d501k1183ldim7184rstd

45、502187ldm7188pidd500d501d510d502197movd511k2m10202mps203andm9204plfm8206mpp207andm8208rstm7209ldm7210outt246k2000213ldt246214orim7215rstt246217ld<t246d502222andm7223outy7224outm16225ld=t246d502230fromk0k9d100k1239ld>d501d510244outy010245ldm8067246outy016247stet248p2249ldm8000250movk37d150255mo

46、vk1800d152260movk3000d160265movh0030d161270movk80d162275movk0d165280movk2000d182285movk0d183290plsm10292ldm10293setmil294ldm8002295tok0koh33ook1304ldm8000305fromk0kod151k1314ldimil315rstd152318ldmil319pidd150d151d160d152328movd161k2m10333mps334andm13335plfm12337mpp338andmio339rstmil340ldmil341outt24

47、7k2000344ldt247345orimil346rstt247348ld<t247d152353andmil354anix003355orx007356outyou357ld=t24247d152362fromk1k10d200k1371ldd151d200376outy012377ldm8067378outy017379stet380p3381ldm2382orm51383ort5384anim41385anit3386mps387anit4388outm51389mpp390outt4k200393ldt4394orm41395anit5396anim51397anit3398ourm41399outt5k200402ldm51403anim41404outy013405ldm41406anim51407outy014409sret410nop结论在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的 知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或阁纸设计，会遇到不 清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是太阳能热 水器控制系统的设计，通过初期的定稿，杳资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了 所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需耍不断钻研