燃气热水系统设计项目计划书

1、燃气热水系统设计方案书第一章概述1.1课题背景目前，在各大城市的中小型宾馆中，其使用的热水系统的加热方式主要有燃 气加热，太阳能加热，电加热和锅炉加热等，由于要做到使用者即开即热，这些 加热装置大局部时间都处于工作状态， 而锅炉加热，不但污染严重而且浪费煤资 源严重，逐渐在被淘汰，太阳能作为一种清洁的能源，已经广泛的使用在人们的 日常生活中，但是受到天气因素的限制，在宾馆中常常需要电加热来联合使用， 往往给宾馆带来了更多的支出，随着西气东输工程的大力开展，不仅给西部带来 了经济利益与开展，同时也给东部的人民带来了生活上的便利，燃气热水器不仅方便，快捷，更主要的是它节约资源，同时对坏境也没有破坏

2、。假设在宾馆的每个 房间中都装置一个燃气热水器，对中小型宾馆来说显然是一笔不菲的开支。如果能实现燃气热水器的集成化和自动化，势必会给人们带来方便和经济效益。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等 独特优点，备受国外工程技术人员和工业界厂商的极大关注。1.2燃气热水系统开展现状随着我国人民生活水平的不断提高，特别是城镇燃气事业的飞速开展，近年 来家用燃气快速热水器便迅速走进千家万户。由于热水器用户日益增多，于是燃气快速热水器的生产便成为一个新的社会行业，越来越多的生产厂家出现在祖国 各地。目前全国热水器厂家有160多家，年产量达500多万台，产品有4、5、&

3、amp; 615、81/ min等。排气方式有直排式的,也有烟道式和平衡式的。水阀控制型式 有前制式的，但更多的为后制式。在自动点火、自动控制及平安使用等方面亦发 展迅速。产品正向着大容量、多功能、高效、平安、全自动方向开展。(1) .容量、多功能以前人们购置热水器，目的是为了洗澡，即淋浴和盆浴。然而，随着人们生活 水平的不断提高，人们对热水的需求量越来越多，不仅洗澡用，而且还要洗涮餐具、洗菜、洗脸刷牙、在有些地方甚至还要取暖。由于快速热水器具有热效率高、 使用方便快速等特点，因而在人们生活节凑不断加快的今天，使用热水器提供这 些热水和热源具有明显的优越性。故兼有淋浴、盆浴、洗涮、取暖于一体的

4、多功 能家用快速热水器必将越来越受到人们的青睐。目前，日本、法国、德国等生产的热水器多数具有这种特点。人们用热量的增多及用热水的多样化，使得热水器向大容量方向开展，这仅是一个方面的原因。第二个原因：在南方冬季没有取暖设 备,卫生间较冷，由于墙壁的吸热作用即冷壁效应，即使热水器的出口水温高 达45 C左右,人们淋浴时亦普遍感觉较冷而易导致感冒。为了克服这种负作用，就需加大热水器的额定出水量，或采用高温升热水器。第三，在冬季,热水器的入 口水温一般较低,时常会出现低于10 C 远低于1520 C的标准入口水温的 情况,这样在额定热负荷时，假设保证额定出水量，那么出口水温仅能到达 35 C左右, 低

5、于人们的体温，根本不能淋浴；如果保证4045 C的出口水温，那么出水量将大 大降低,亦无法满足淋浴要求,例如51/ min的热水器此时出水量仅为3161/ min , 因此，要保证在高温升时仍有较大出水量，必须向大容量方面开展。在国际上,德国大量生产的是8、10、131/ min的家用热水器如Vaillant 威 能牌；法国FRISQUE公司生产的热水器为 9、11、13、15、19、211/ min 在厶t = 30 C的高温升的情况下；日本生产的热水器绝大多数为 8、10、12、 16、20、241/ min。在国,乐满、胜多、水仙、申花、吉帝等生产的有 81/ min 的家用快速热水器，

6、颇受用户欢送。2.强化燃烧和强化传热目前家用燃气快速热水器多采用大气式燃烧器，它与扩散式燃烧器相比具有 强化燃烧、火焰短、火焰温度高、燃烧完全等优点。但是当热水器向大容量方面 开展时,假设仍采用大气式燃烧器，那么热水器燃烧室就显得过于庞大，阻碍了其向大 容量开展。近年来，日本在向大容量热水器迈进时，采用了鼓风式燃烧器，其大大强化了 燃烧,明显缩小了热水器的体积。如日本 GASTAR产的OURB - 1600Z2型101/ min快速热水器的外型尺寸为高 590 X宽350 X厚100mm明显低于国生产的 81/ min的快速热水器如申花牌81/ min ,其外型尺寸为高725 X宽350 X厚

7、 255mm。另一方面,强化传热在缩小热水器体积方面起着举足轻重的作用。 大家 知道,燃气热水器80 M右的热量是靠翅片换热器吸收的。随着热水器容量的增 大，翅片换热器的体积亦越来越大，因而采用高传热系数的强化翅片将在提高换 热器较率、减轻换热器重量，缩小换热器体积方面起着重要作用。目前国热水器的翅片换热器均采用板式翅片。由于烟气通过翅片时的流速很低(< 1m/ s), 雷诺数较小,一般为500左右,所以烟气通过翅片换热器时处于层 流状态。这样沿着烟气流动方面在翅片上形成的层流边界层厚度会逐渐加厚，该层的传热仅有导热，因而随着边界层厚度的增大，热阻也逐渐增大。故在翅片后半 部传热效果较差

8、。为了提高翅片的传热系数，必须想方法阻止层流边界层的形成 和开展,增加气流扰动，使烟气流动形式向过渡区或者紊流区过渡。 当然这样做是 有限度的，因为扰动越强烈，流动阻力也越大，所以研制在阻力增加不大的情况下 (< 20 %),使传热系数明显增大(> 30 %60 %)的翅片换热器意义非常大。 在日本,三国集团的热水器采用了槽带翅片，其扰动气流、阻止边界层开展的作用 比穿孔翅片大，但其工艺复杂，热水器运行时流动阻力较大，对一次空气和二次空 气的引入产生一定的负作用。为此，日本GASTAR采用强制鼓风燃烧器取代引射式大气燃烧器,既强化了 燃烧,又可增大气流速度，增加气流扰动，使燃烧室和

9、换热器同时大大缩小，具有 较大的经济性。国产品中,据我们所知,只有“吉帝牌中台合资的 81/ min全 自动燃气热水器采用了穿孔翅片换热器，其热较率高达85 %以上。(3) .平安清洁对于直排式燃气快速热水器来说，所需氧气取自室，燃烧后产生的烟气又排 放在室，当热水器负荷较大时，单位时间所需空气量很多，排放的烟量亦很大，故 假设室通风不良,不仅污染室环境,而且极易发生CO中毒事件。目前大于 61/min 的热水器根本上均采用烟道式或平衡式的换气方式 ，使燃烧产生的废气全部排出 室外,因而防止了煤气中毒发生。尤其是平衡式家用快速热水器，它不仅使燃烧产 生的烟气全部排出室外，而且燃烧所需空气也全部

10、取自室外，整个燃烧系统与室 隔开,因而根本上可以杜绝煤气中毒、爆炸等事故，非常平安可靠。同时丝毫不用 室的空气,可以保持室有充足的氧气，保持室空气的新鲜和清洁。在日本，他们生 产了许多直接安装在室外或阳台天井上的燃气快速热水器，这无疑更为平安和清 洁。(4) .采用先进的电脑自动控制系统，并运用红外遥控技术。在这方面日本走在世界的最前列。 例如日本GASTAR产的燃气快速热水器 可以自动设定水温，浴盆水位，予定运行时间和启动时刻，自动切换功能等。附带 遥控器两只，可任意装在浴室，厨房里及其他操作方便的地方，做到随时可以开关 及调节水温，使用非常方便。(5) .带有各种平安保护装置如熄火保护装置

11、，水气联动阀，过热保护装置，防冻装置、平安压力阀、沸腾 防止装置等，因此使用非常平安可靠。总之，随着人民生活水平的明显提高，人们 对燃气快速热水器的需求量会越来越多。大容量、多功能、高效、平安、全自动 的燃气热水器将越来越受到人们的欢送。我国热水器生产厂家虽然不少，但总起来看产品还比拟单一，容量小，把戏少,档次较低，人员素质需进一步提高，售后服 务还需加强。我们在走先引进、再逐步消化吸收的道路时，应注意加快培养一批自己的高素质的产品开发队伍。1.3设计的根本要求中小型中央热水控制系统功能要求：(1) 热水温度控制围6580C；(2) 保温水箱水位控制围1.52米；(3) 水压控制围0.30.4

12、MPa；(4) 燃气热水器连续加热时间不大于 45分钟；(5) 回水温度控制围为2535C。设计任务如下：(1) 实现中央热水系统控制功能要求，完成热水系统的总体设计及计算；(2) 完成PLC控制方案设计；(3) 完成PLC电气控制系统接线图设计；(4) 完成4A1号图幅水系统图、PLC控制系统原理图、电气系统接线图。第二章 总体方案的设计2.1能源方案目前，我们常见的热源主要有：1、燃气热水器。2、电加热。3、清 洁能源。如，空气源、太阳能和地热。常用的组合方式有：1、太阳能+燃气。2、空气源+燃气。3、空气源+ 电辅.4、空气源+太阳能+电辅由于是在中小型宾馆中使用，要能够保证即开即热，电

13、加热只能作为辅助能 源,而太阳能在低温和阴雨天气吸热不够，不能将水加热到使用的温度，应选择燃气热水器最正确。2.2控制方案我们所用到的控制方案有两种：一是PLC控制，二是继电器控制。这两种控 制方式的区别在于：1控制方式继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触电的串联或者并 联及延时继电器的之后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是一程序方式存储在存中的，要改变控制逻 辑，只需要改变程序即可，称软接线。2速度控制继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制，工作频率底，毫秒级、机械触电有抖动现象。PLC是程序指令控制半导体电路实现控制，速度快

14、，微秒级，严格同步，无 抖动。3延时控制继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难PLC是利用半导体集成电路定时器，始终脉冲由晶体振荡器产生，精度高， 调整时间方便，不受环境影响。pic控制电路相对于继电器控制电路的优点1控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加 功能很是困难；而pic软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。2工作方式上看：电器控制并行工作，而 pic串行工作，不受制约。3控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而 pic通过半导体来 控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。4定时、

15、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响， 且无记数功能；pic时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时围宽；有记数功能。5可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线 也多，可靠、维护性能差；pic无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执 行的监控功能，现场调试和维护方便。综合因素考虑，选用PLC控制方案。系统结构框图如2-1所示。温庚佔邕菲集II压力佶包采集数將处理散捣处理P L 杞 控 制 暮 统故阵扭瞥电机图2-1系统结构框图2.3水系统方案图2-2为设计的水系统图，该水系统由保温水箱、供水泵、补水阀、补热阀、 单向阀、截止阀、热力膨胀式恒温阀、燃气热水器组成图2

16、-2水系统图水箱的选型水箱有效容积和公称容积：水箱有效容积一般采用调节水量确定，其值应按最高日水箱进水量和用水出 水量的逐时流量变化曲线求得。当缺少资料时一般可按最高日用水量的 10%左右 计算。当给水系统为水泵和水箱方式时，如水泵为自动控制，水箱的有效容积可取 最高日用水量的5%;如为人工控制,那么取最高日用水量的12%。当水箱负有消 防的储藏水功能时，那么有效容积还应包括按现行有关建筑设计防火规确定的水 量。水箱公称容积为箱体的总容积。为确保水箱有效容积和尽可能缩小水箱公称 容积,在设计选用水箱时设计者必须根据水箱的液位控制方式、溢流管位置、出 水管位置及最低水位时管口淹没情况、箱底排水坡

17、度和泄水管位置等情况来计算 确定水箱公称容积。根据使用标准，每人一天平均用水 40 50L,中小型宾馆约有30100个床 位。当宾馆人满的时候一天用水量为：Q=50*100=5000L=5T因此可选保温水箱的有效容积为 5T,根本尺寸见图2-3。燃气热水器的选型由于是用在宾馆中，对燃气热水器的功能没有太多的要求，只需要其热水产 率相比家庭用的大，故可选用热水产率为16L/min的燃气热水器，同时保证其额 定热负荷在 30MJ/h以上，综合各方面因素考虑，选用热水器型号为：万和 JSQ32-16P3 见图 2-4。规定每个热水器连续加热的时间不能超过 45分钟，在45分钟一个热水器可加热16*4

18、5=720L的水，加热5T的水需要5000%720=7考虑热水器可能出现故障的因素，应使用燃气热水器的个数为 8个。r_ 亠；十"rJSvSsl I "ir图 2-4 万和 JSQ32-16P3万和JSQ32-16P3详细参数技术参数?系列名称：V10非常节能纠错?额定热负荷：32MJ/h纠错?热水产率：16升/分纠错? 适用水压：纠错? 启动水压：0.02MPa纠错? 电源规格：220V/50HZ233水泵的选型一、泵选型原那么1使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、 吸程等工艺参数的要求。2机械方面可靠性高、噪声低、振动小3经济上要综合考虑到设备

19、费、 运转费、维修费和管理费的总本钱最低。4离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、 输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。二、泵的选型依据泵选型依据，应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体 输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等1流量是选泵的重要性能数据之一，它直接关系到整个装置的的生产能 力和输送能力。 如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选 择泵时，以最大流量为依据，兼顾正常流量，在没有最大流量时，通常可取正常 流量的1.1倍作为最大流量。2 装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大5泊 10%

20、余量后扬程来选型。3液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物 理性质有温度c密度d，粘度u，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及 到系统的扬程，有效气蚀余量计算和适宜泵的类型： 化学性质，主要指液体介质 的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。4 装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸如侧 最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、 数量等，以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。5 操作条件的容很多，如液体的操作 T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS 绝对、排出侧容器压力PZ海拔高度、环境温度操作是间隙的还

21、是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。根据以上的说明，我们应选择的供水泵的相关参数计算为：假设在某一时间段有1/4的人用水，那么水泵的流量为：Q=100*1/4*8L/min*60%1000=12 m3/h 。一般中小型宾馆的楼层数为2-5层。故水泵的扬程为：H=5*3*2=30m查格兰富水泵的选型表，选择水泵为 CM 10-2。由于要设计到寿命均衡，应选择的泵的个数为2个。具体的选型见图2-5和图2-6，CM 10-2的尺寸见图2-7和表2-1CM, 50 Hzaoo- io-=1J1D-u f 4 e & is 1J 14 nj id a 2； si ie au Qrnr|图2-5

22、 CM泵系列性能围CM 101200- 1U(D- wo- eoo-4002000*0CHi I _ f | 11|丄 001234567 B 91011121314 Q m/h图2-6 CM 10性能围图2-7泵CM 10尺寸表2-1 CM 10尺寸参数表尺寸內WWI尺寸tntnA1A2AlA4eiB233HHIHZLIL2L3L4L5L5L7L8L9CM 10-1710.6-51 1I/2-IQ190158125209100仝329155131979137174232CM 2仝BQ1.20-才t 1.'Z-51019D15&125ICO7131ST*137翱对42 IOU

23、10b3902 20t 1/?10190ISO210100245KIa九z-12M 10-411003.201 V21' VT阿10IM199Z2O10Qe-l5372-_i25015714D17013B272珈CM 10-61003.201 ll/Z1 1/Z3za-10198低伽220iao1-:5B7295逊1871401705723A01 X 22D-24C V, 50 Hi韋灵型尺寸Pj t»w)尺寸m<nlA1A2A3A4S1B2B3HH1IH2L1ILSL3L4L5LBL7LSL9CM 1(1盹06F1 '：2d11/?H

24、.-10190158亠233100245：-!S165131B7%1375S214272CM 10-29Q1.28'-h1 1?z?5'10190個1002391Q0:190175B7140170932312324GM 10-39Q1 70t i/r13/扩1Q1901&02391QO24545122 Z505127140170232324234阀的选型本设计所用到的阀有：电磁阀、截止阀、单向阀、热力膨胀式恒温阀 选择阀门的步骤和依据：选择步骤 明确阀门在设备或装置中的用途， 确定阀门的工作条件：适用介质、工作 压力、工作温度等等。 确定与阀门连接管道的公称通径和连接方

25、式：法兰、螺纹、焊接等。 确定操作阀门的方式：手动、电动、电磁、气动或液动、电气联动或电液 联动等。 根据管线输送的介质、工作压力、工作温度确定所选阀门的壳体和件的材 料：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢、不锈耐酸钢、铜合金等。 选择阀门的种类：闭路阀门、调节阀门、平安阀门等。 确定阀门的型式：闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、节流阀、平安阀、减压阀、 蒸汽疏水阀、等。选择阀门的依据在了解掌握选择阀门步骤的同时，还应进一步了解选择阀门的依据。 所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。 工作介质的性质：工作压力、工作温度、腐蚀性能，是否含有固体颗粒， 介质是否有毒，是否是易燃、易爆介质，

26、介质的黏度等等。 对阀门流体特性的要求：流阻、排放能力、流量特性、密封等级等等。 安装尺寸和外形尺寸要求：公称通径、与管道的连接方式和连接尺寸、外 形尺寸或重量限制等。 对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等的附加要求。在选定参数时应注意：如果阀门要用于控制目的，必须确定如下额外参数： 操作方法、最大和最小流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的 最大和最小进口压力。根据上述选择阀门的依据和步骤，合理、正确地选择阀门时还必须对各种类 型阀门的部结构进行详细了解，以便能对优先选用的阀门做出正确的抉择。管道的最终控制是阀门。阀门启闭件控制着介质在管道的流束方式， 阀门流 道的

27、形状使阀门具备一定的流量特性，在选择管道系统最适合安装的阀门时必须 考虑到这一点。根据以上阀的选型的步骤和依据，1对电磁阀的选择为：介质都为液体，工作压力在 ，工作温度在 0-80 °左右。由于连接的水管的规格为 DN5Q故其公称通径应该小于50mm 因此可选用OK68系列电磁阀。个数为2。其相关的技术参数见表2-2。表2-2 OK68系列参数12152032404_ 57, 511. 521.530渝体种类水、气、油、煙气等盖体温度匚理目：-10乜"亠肌七：.特制C组：-1护CJ1罰七工作压力當冈；C.當幵；0. 5 'Star埜称压力迪匕虹阀体村质黄济环辎用燿号

28、后面句滦和膜片材料刈艮特制¥1缺 EfDH额定电珏工垃22C、DC衆、DC1S 其它电压可订做】控*1方式常谢式、常开式2对截止阀的选型：选用贵龙不锈钢螺纹截止阀，见图 2-8。产品编号：J11VV数量为3个图2-8贵龙不锈钢螺纹截止阀J11W不锈钢螺纹截止阀主要性能规表见表2-3表2-3截止阀主要参数龜肋 PS(Mpa)I®PN(Mpa)訓J11W-151UOK<100J11M6PU15L7S!«瞞J11W-6R勺50J11W不锈钢螺纹截止阀主要外形尺寸表见表2-4表2-4截止阀外形尺寸表公柠逊輕尺寸(mm)DN(mm)1.D1SH111DO15V2射14

29、321(«117S羽刑100U北10?11765251WU4S皿147M)323J40巧1Mi«aIMV?170YL65167血LM502X)0糾加威200L20652/2_36026952H223120(3) 对单向阀的选型：选用贵龙不锈钢螺纹单向阀，见图 2-9，产品编号为：H44H-16P数量为2 个。图2-9贵龙不锈钢螺纹单向阀(4) 对热力膨胀式恒温阀的选型：要求回水的温度为25-35 ° C,水管管径为DN50选用丹佛斯TE5-TE55系列 膨胀阀，数量为1个。见图2-10。图2-10丹佛斯TE5-TE55系列膨胀阀2.4电器控制系统方案设计要让水系统

30、能够实现自动控制的功能，必须有相应的电器系统对其进行监测 和控制，图2-11为电器联系图，在保温水箱中插入温度传感器和水位电极，通 过温度仪表显示水箱中水的温度， 电极经水位继电器接到控制箱，再通过电磁阀 的开关来控制上水和补热。控制箱中的PLC经过设置好的程序可以实现对泵，补 水阀和补热阀的控制。图2-11燃气热水系统电气控制接线图水位继电器的选择继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路， 实现远距离控和 保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、 速度、压力等非电量，而输出那么是触头的动作或者是电路参数的变化。继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：

31、电压继电器、电流继电器、时 间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理分为：电磁式 继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子继电器等。按输出形式 分为：有触点和无触点两类。按用途分为：控制用和保护用继电器等。液位继电器是控制液面的继电器。 这是一个继电器部有电子线路。利用液体 的导电性。当液面到达一定高度时继电器就会动作切断电源。 液面低于一定位置 时接通电源使水泵工作。到达自动控制的作用。自动控制由传感器和控制执行组成。液位控制器的传感器一般是导线。利用 水的导电性。水的导电性较差，不能直接驱动继电器。所以要有电子线路将电流 放大，以推动继电器工作。继电器就是执行。

32、在本课题的水系统中，采用的是五电极两继电器补水，其水位电极连接图和 继电器接线图分别见图2-12和图2-13。图2-12水位电极连接图 呻阿WP4fall-654371.5 4* 7 闖1654978J5N TJOS h 1 1 门口图2-13 水位继电器接线图选用欣灵HHY7GJYB-714ft水型液位继电器，工作电源：AC24V 220V 380V工作模式：HHY7GJYB-714为供水型，水控距离：W 100米，触电形式：一组常开常闭触点，触电容量：3A AC220V阻性，外形尺寸：55X 41 X 92mm安装方式：35mm导轨式和装置式，选用的个数为 2个。温度仪表的选择温控器主要分

33、为两种，机械式的和电子式的。其中电子式的有带液晶显示带 液晶显示的电子式温控器有些具有可编程功能和不带液晶显示之分。机械式温 控器，部是双金属片或者金属膜盒，根据物体的热胀冷缩原理，调节在设定温度 情况下，对环境温度进行加温或者降温看所连接的是加热器还是冷却器。电子式的是由热敏电阻感知所在环境温度， 通过继电器控制所连接的加热器或冷却 器的工作或停止。在本课题中，我们所要监测的温度是水箱中水的温度， 控制的围在65-80 C, 当低于这一温度时，必须通过补热电磁阀进行加热， 使水温到达设定的温度，温 控仪表见图2-14。其接线图见2-15。PVSVED8°COPTAU!MJ2ATRU

34、tJSTOP图2-14 温控仪表图2-15温控仪表接线图选用XMTD-500C系列智能温度控制仪，个数为1个。产品说明为：输入信号：热电偶:K、E、J，热电阻:Pt100、Cu50,测量误差：土1.0%FS+1个字，调节方式：二位式继电器触点通断控制；断续PID继电器触点通断控制； 断续PID驱动SSR电压控制；报警方式：上限报警继电器触点输出；下限报警 继电器触点输出；上下限报警继电器触点输出；根本参数：工作电源：AC220V外形尺寸：72 X 72x 100mm开孔尺寸：67+1X 67+1安装方式：面板式第三章 PLC控制系统方案设计3.1 PLC的选择PLC选用 Siemens 的 L

35、OGO!230R的 PLCLOGO!230R(可编程控制器能适合自动化工程中的各种应用场合，是一种模 块化中小型PLC系统，多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I /o扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择适宜的模块。当任务规模扩大 并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对 PLC进行扩展。在国，LOGO!230R(以 其模块化、无排风扇结构、易于实现分布、易于用户掌握等特点，成为各种控制 任务的方便又经济的解决方案，能满足从小规模到中等性能的控制要求。LOGO!230RC PL由以下几局部组成：(1) 中央处理单元(CPU)各种CPU有各种不同的性能，例如：有的CPU上集成有输入

36、/输出点，有的 CPU±集成有PROFIBUS-D通讯接口等。(2) 信号模块(SM)用于数字量和模拟量输入/输出。(3) 通讯处理器(CP)用于连接网络和点对点连接。(4) 功能模块(FM)用于高速计数，定位操作(开环或闭环控制)和闭环控制。LOGO!230RC PL具有如下诸多功能：(1) 丰富的指令集和功能库包含350多条指令，包括二进制逻辑、括号指令、结果赋值、存储、计数、 装载、传输、比拟、移位、循环、产生补码、块调用、跳转等，还有定点运算和 浮点运算功能，用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。特别是集成了很 多标准控制功能块，如PID，可以实现复杂的过程控制。(2)

37、高速的指令处理0.6 0.1us的指令处理时间完全满足中等到较低的性能要求。(3) 方便用户的参数赋值只用一个带标准用户接口的软件工具就可给所有模块进行参数赋值， 节省了 入门和培训的费用。(4) 人机界面(HMI)方便的人机界面效劳已经集成在 LOGO!230R操作系统，因此人机对话的编 程要求大大减少。(5) 诊断功能CPU勺智能化的诊断系统能连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如：超时、模块更换等等)。(6) 口令保护多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复 制和修改。(7) 操作方式选择开关操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出， 当钥匙拔出时，

38、就不能改变操作方 式，可防止非法删除或改写用户程序。(8) 功能强大的通讯技术Siemens LOGO!230RC CP支持执行和传感器与 CPU之间的过程和现场通讯， 以及可编程控制器相互之间的数据通讯。此外，LOGO!230R系列PLC还具有模块点数密度高，结构紧凑，性价比高， 性能优越，装卸方便等优点。3.2系统软件需求分析燃气热水系统由西门子公司的 LOGO!230RCPLC作为核心控制器，利用编程 软件Logo! Comfort 6.0 进行系统编程，实现对燃气热水系统的控制，到达设 计技术要求，整个控制系统软件需求如下：(1) 整个控制系统分为手动控制和自动控制两局部。手动控制方式

39、是实现 电机和变频器的手动启动；自动控制方式是根据控制要求、采集的信息来实现对 系统控制要求。(2) 根据水位传感器确定水位，当为低水位时，补水电磁阀翻开，通过燃 气热水器加热补水，温控仪表采集的温度确定水箱水的温度，当低于需求的温度时，补热电磁阀翻开，通过燃气热水器将水加热到可以使用的温度，在通过供水泵将水供出去，用2泵实现寿命均衡的控制。指示灯面板见图3-1.图3-1指示灯3.3 PLC编程如图3-2 ,Siemens的LOGO!230R的PLC的接线图，采用的是八输入四输出，输入端分别为启动开关，停止开关，温控仪表，低水位保护开关，高水位保护开关，泵的选择按钮和工作模式按钮，输出端分别为

40、补水阀，补热阀以及两个供水 泵。图3-2 PLC接线图采用的编程软件为logo!soft comfort v6.0，编制的程序图见图3-3和图3-4flrl从图3-4 PLC的编程图可以看出：(1) 泵运转的条件为：启动开关翻开，处于低水位时低水位保护开关翻开。(2) 加热阀翻开的条件为：启动开关翻开，温度未到设定的温度，上水电 磁阀关闭。(3) 上水电磁阀翻开的条件为：启动开关翻开，处于低水位时低水位保护 开关翻开。两泵寿命均衡控制的编程在本设计中需要用两泵来实现寿命均衡的控制，即通过对两泵交替运行的控 制来增加泵的使用寿命，为了使两泵运行的时间相同，在编制PLC程序时使用块 运行小时计数器

41、和块加减计数器， 在自动控制模式下，先让一泵开始运行，同时 计时，当加减计数器从初始值到达上限时换用另一泵运行，到达加减计数器的下 限时在换泵，如此交替的运行便可实现寿命均衡的控制。具体的程序见图3-3。PLC控制在国外已经是应用非常普遍而且成熟。目前在许多中小型宾馆中运用PLC控制燃气热水系统还不多见，因此对该方案的设计研究还有待提高。 本文 针对传统燃气热水系统在运行过程中会浪费大量能源而将其与PLC控制相结合，同时采用两泵到达寿命均衡的目的。 在本次设计过程中，既锻炼了自己的能力， 又提高了技术水平，积累了不少经验。1. 本次设计中，应用西门子的LOGO!230RCPLC作为控制局部，它

42、和智能温控仪、电动机，电磁阀共同完成了燃气热水系统的自动控制。用燃气加热器加热比起电加热，节约了不少的电能，同时将各控制局部集成在同一控制面板上，方便了操作。2. 根据系统的控制要求，选定PLC的CPU和各种功能模块。在此根底上，通 过PLC控制程序完成所有控制任务。3. 软件设计采用结构化编程，将一个复杂的程序分解成假设干个子结构， 便于 控制、降低程序的复杂性，使程序易于阅读、理解和维护，由于结构化编程方法 能够把错误控制到最低限度，因此减少了调试和查错的时间。4 设计过程中没有考虑系统的经济性，因此系统性价比拟低。5 在信号采集的过程中没有考虑到信号的隔离和滤波，可能存在信号的干 扰问题

43、。本设计用LOGO!230R来实现燃气热水系统的自动控制，当系统出现故障 时，能及时报警，和保护电路共同使该系统平安运行。详细介绍了各系统的论证， 各元件的选型和使用方法，以及 PLC的编程，功能说明等。参考文献1、暖通空调系统设计手册，机械工业。2、 耿文学，可编程控制器应用技术手册，科学技术，19964、 汪晓平等编著，PLC可编程控制器系统开发实例导航，人民邮电，20045、 耿文学，可编程控制器应用技术手册，科学技术，1996&王淑英，电气控制与PLC控制技术，机械工业，20057、凤珊，电气控制及可编程序控制器，中国轻工业， 20038、惠忠，深入浅出西门子LOGO!北京航空

44、航天大学，20049、 兆生,伟,新志.PLC及变频器恒压供水控制系统设计J.轻工学院学报(自然科学版).2007(03)10、龙成忠，龙先超恒压供水自动控制系统的设计J.装备制造技术.2021(06)附录1设备清单序号符号名称数量1:KA1补水电磁阀12KA2补热电磁阀13KA3泵1电磁阀14:KA4泵2电磁阀15:KA5过载保护器16KA6低水位继电器17:KA7高水位继电器18:KM1供水泵1接触器19KM2供水泵2接触器110HLO电源指示灯111:HL1补水开关显示灯112HL2补热开关显示灯113HL31#供水泵显示灯114:HL42#供水泵显示灯115HL5故障显示灯116SB1

45、1#供水泵启动按钮117:SB22#供水泵启动按钮118SB3急停按钮119SK1手自动模式选择按钮120:SK2PLC时空开关121:P11#供水泵122P22#供水泵123GA11#燃气热水器124:GA22#燃气热水器125TA保温水箱1附录2具体使用说明一、装置特点1节能采用燃气热水系统的目的就是为了节能， 原理是通过燃气热水器的加热，将 水加热到可以使用的热水，储存在保温水箱中，用户可以直接通过供水泵使用， 相比在每个房间装燃气热水器或者点加热器，其能效比可保持在300沏上，从而节省了大量的电能。这也是目前燃气热水系统在酒店宾馆得到广泛使用的原 因。采用寿命均衡的控制，可以增加泵的工作时间，一般泵的使用寿命在5年左 右，假设采用单泵，出现故障时就无法供水，给用户带来不便，通过寿命均衡控制， 用两个泵交替运转，使两泵的工作时间维持在相同的水平，这样就能保证24小时不间断的供水，同时泵的寿命得到延长。2防腐蚀能力强所有管道均采用PPR管，具有较强的防腐蚀能力。3. 保护功能齐全，可靠性高装置具有过流、