基于PLC太阳能水温控制系统的设计
摘要：设计由于采用PLC改造光能热水器控制系统自动运作，大大节省了系统别的部件的运用，系统布线简易，维护和维修实用快捷，可靠性高。并且改进了系统的高级特性。
本设计讨论在光能热水器的控制系统自动运作中使用PLC。基本上，检查了该体制的硬件构造和软件开发经过。值得注意的是，PLC开发的关键是遵循基本控制功能，以及考虑可维护性和系统可扩展性。本文定义了系统流程，绘制了系统流程框图，分配了系统的输入输出同时选择了PLC，并为系统设计了梯形控制方案，并根据系统设计要求进行了构建;控制系统的接线图和电路。
关键词: 光能；热水器；可编程逻辑控制器；系统自动控制。
Design of Solar Water Temperature Control System Based on PLC
Summary：As a result of design PLC control system automatically transform solar energy water heater operation, significant savings in the use of other parts of the system, system wiring simple, practical and efficient maintenance and repair, and high reliability. And improves the advanced features of the system.
This design discusses the use of PLC in the automatic operation of the control system of the solar energy water heater. Basically, the hardware structure and software development of the system were examined. It is worth noting that the key to PLC development is to follow basic control functions, as well as consider maintainability and system scalability. This paper defines the system flow, draws the system flow diagram, assigns the input and output of the system and selects the PLC, and designs the trapezoidal control scheme for the system, and builds according to the system design requirements; the wiring diagram and circuit of the control system.
Keywords: Light energy， water heater，Programmable Logic Controller（PLC）,system automatic control.
目录
第一章 绪 论 1
1.1 本课题研究的目的、意义 1
1.2国外国内现状研究 2
1.3 我国目前光能类别的热水器 3
1.4 研究的内容 4
1.5光能热水器系统功能简介 5
第二章 光能热水器控制系统的总体设计 7
2.1 系统的要求 7
2.2 PLC介绍 7
2.3整体流程控制图 9
第三章热水器控制系统的硬件设计 11
3.1硬件系统的方案设计 11
3.2器件的选择 13
第四章软件系统方案设计 21
4.1 软件组成 21
4.2 PLC程序控制编写 24
第五章 结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
一、选题简介、意义
电子科技日益发展的今天，我们的洗澡时候已经有很多的方式，现在家庭的最普遍的就是热水器，现在很多高楼大夏中的家庭都用的电热水器，而且还有澡堂子，一群伙伴去澡堂洗澡也是不二之选，但是因为小时候出生在农村，农村的家庭有些人就在自己的房顶弄一个黑色的袋子，当作一个简易的太阳能，但是心在设会发展这么快，这种已经被淘汰掉了，因为这个还需要自己上水所以很麻烦，但是现在太阳能在房间中有一个小型的控制器，当水温高于一个是指定温度时候开始上水，而当里面的水量低于某个容量时也可以开始上水。这个发明解决了需要人工上水的难题，以前见村里人上水有时候控制不好还会让太阳能中的水溢出，而且如果是老旧的太阳能的话，也不需要更换整个太阳能，只需要在上水管中加一个控制器就好了。
目前我国的太阳能都已经实现了自动控制的这个功能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。现在地球的资源已经越来越少，本着可持续发展的道路所以利用好太阳能这个资源必不可少，就像现在家庭的热水器，用的是电，而且要想立马提高水温，所以需要的点呢个很多，而太阳能的水温一直保持在那个温度，要想洗澡只需要与冷水结合，只需要废点控制器的电能，这个和热水起的电比起来，当然显的不再话下。而且现在都是楼房，只需要一个楼的人在房顶弄一个较大型的太阳能热水器，就可以供应一栋楼，在冬天再使用热水器就可以了，这可以省下很多的电能，也不用对环境造成污染
但是现在的水温控制器一般采用的是单片机，单片机的开发相对于PLC是相对于比较低的。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。
二、 课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题研究 本课题主要为了实现用PLC来控制太阳能的温度，实先自动上水的功能。
研究内容 a 设备应具有启动/停止、水温的监控、自动上水等功能；
b 可以在触摸屏界面上面进行位置控制及设置，可进行调试；
c 设备运行状态下可以实现无人化操作，保证运行流畅；
解决问题 a 阅读相关PLC选型手册，学会如何设置通讯和系统参数；
b 电气原理图制作。
预期目标 实现系统稳定运行、运停报警基本功能。能完成可变性要求。
研究步骤 1。了解三菱PLC的编程方法和思路；
2。设计设备运行过程中的工艺流程。
3。如何实现整体化的操作以及工艺步骤的设置调整；
设计（论文）体系、结构（大纲）目录
第一章 绪论
第二章 总体设计方案及原理
第三章 系统硬件构建
第四章 软件设计
第五章 系统调试
第六章 结论
致谢
参考文献
附录一 PLC程序框图
第一章 绪 论
1.1 本课题研究的目的、意义
在电子科技日益发展的今天，我们的洗澡时候已经有很多的方式，现在家庭的最普遍的就是热水器，现在很多高楼大夏中的家庭都用的电热水器，而且还有澡堂子，一群伙伴去澡堂洗澡也是不二之选，但是因为小时候出生在农村，农村的家庭有些人就在自己的房顶弄一个黑色的袋子，当作一个简易的光能，但是心在设会发展这么快，这种已经被淘汰掉了，因为这个还需要自己上水所以很麻烦，但是现在光能在房间中有一个小型的控制器，当水温高于一个是指定温度时候开始上水，而当里面的水量低于某个容量时也可以开始上水。这个发明解决了需要人工上水的难题，以前见村里人上水有时候控制不好还会让光能中的水溢出，而且如果是老旧的光能的话，也不需要更换整个光能，只需要在上水管中加一个控制器就好了。
这足以表明，随着技术的发展，现在有许多事情可以为人民的生活作出贡献，有必要用新技术改进电力操纵体制，不单是为了进步人民的质量生活，而且也是为了实现自动化控制。
这一功能目前在全国范围内自动操纵，经常提供大批的时间继电器和中继器来满足生产过程的要求，从而使设计复杂化。或是线路的问题，使其复杂化，故障时有发生，使其日常使用和维护极为困难。现在地球的资源已经越来越少，本着可持续发展的道路所以利用好光能这个资源必不可少，就像现在家庭的热水器，用的是电，而且要想立马提高水温，所以需要的点呢个很多，而光能的水温一直保持在那个温度，要想洗澡只需要与冷水结合，只需要废点控制器的电能，这个和热水起的电比起来，当然显的不再话下。而且现在都是楼房，只需要一个楼的人在房顶弄一个较大型的光能热水器，就可以供应一栋楼，在冬天再使用热水器就可以了，这可以省下很多的电能，也不用对环境造成污染
但是现在的水温控制器一般采用的是单片机，单片机的开发相对于PLC是相对于比较低的。选择具有快速，安全，小型，完整功能的PLC控制，一个简单的编程功能。开发一个新的热水管制体制。利用光电能量作为光电热水器的自动热水管理系统，采用PLC改进或重合加强现有的光学热水器系统管理。
1.2国外国内现状研究
1.2.1 本国现状研究
我国人口基数过于庞大，所以要想节约资源并且又满足所有人的需求，光能这个资源显得尤为重要。而光能热水器再农村相当普遍，因此，一个好的操纵器仍然是主要的，近年来，商场上出现了一些光电热水器，但大多半都有这种特点。而且，作为性能的不稳定性，容易出现错误，温度高，水位控制不精确，在控制方面的大错误，指示器有时是错误的编码，与电力辅助加热系统不能进行良好的协调，光电利用系数如下影响用户使用的问题端面控制器质量差，常常出现漏洞，给用户带来不便，并严重影响其使用，影响了光能水加热器的出售。太阳能热水系统及其控制器有着广阔的发展前景，因为我国众多人口，而且世界上资源不足，但也有着巨大的潜力。越来越多的技术研究和产品开发投资较少。因此，必须充分注意光能水位的测量和控制。在这方面，工发组织与联合国工业发展组织合作，在非洲、亚洲及太平洋、拉丁美洲和加勒比以及拉丁美洲和加勒比区域举办了一系列讲习班。而且大部分都是单片机控制，单片机由于成本相对较高，所以做到用PLC控制显得尤为重要。因为发展潜力比较大，所以能做好一定可以对资源的可持续利用有一定的催动作用。
1.2.2 外国现状研究
光能热水器是利用太阳的的辐射来产生热量，让后给水加热的。首先再1891年美国人发明了第一台热水器，二战后使用就开始普及，因为二战以后各国都开始发展经济，所以能源一般都用太阳来解决。经过人们的努力研发，各种光能应运而生，后来发生能源危机，光能变得更普通了。此后，美国的科学家发明了真空管全玻璃光能集热器，在市场展开了。因为全玻璃真空管光能集热器的发明使得集热性能更好，比普通的平板式高出了很多。后来经过完善提高，是的成本大大降低且集热性能更加完善。随后，德国科学家开发了热真空管太阳能热水器，一些国家开发了高质量太阳能热水器的特殊部件，还有一些国家开发了设计应用程序，太阳能热水器的优化：其他国家已开发出可随时使用的、运行良好的太阳能热水器系统；在西方先进国家，已开发和推广了光电热水器的应用程序，使光电效应已不复存在。这是一种奢侈品，光生伏打水加热器可以到达数千户家庭，从而节省了大量能源，节省了大量电力。太阳有取之不尽用之不竭的能量，只要人类善于开发，就可以得到很多的资源。现在光能发电还有光能热水器，由于光能的普及，至今也节省了很多的资源，也方便了人们的生活。光能也是人类历史上的一个伟大发明。
1.3 我国目前光能类别的热水器
1.3.1 光能平板式热水器
光能平板热水器另一个名字叫做平板式热集器。他也是最基本的光能。后面很多的热水器基本都是他衍生出来的。光能平板热水器的工作原理利用的是热水的比重相对于冷水比较轻，所以加热过的水会到上部，而相应的冷水也回到下部，水箱中的水不断循环加热，最后达到平衡。平板式光能热水器以廉价方便的有点开始得到广泛使用。其工作原理是太阳照射时，上部分的水被加热后变成水蒸气往上升华，而下面的冷水也会被热蒸汽所造成的虹吸吸走，也会再上方不断被加热，这样就达到了不断循环加热的目的，前提只需要太阳而已
这种集热器的优点是：
1.结构简单方便安装以及成本较低。
2.只需要太阳就可以完成整个循环，不需要其他的外力，所以没有后期成本。
3.水流的运行完全靠压力不需要别的设备，所以相对安全。
4.所有体系没有运行装置，因此应用拥有很长年限。
缺点：
1.昼夜由于温差不同，所以产生倒流的水流。
2.效率低、表面的热损失很严重的现象在高温部分显示出来。
3.由于热胀冷缩，冬天不能有水，以防结冰将管子炸裂。所以冬天来临后要将光能管中的水排空。
1.3.2 真空管式全玻璃热水器
管真空管式全玻璃热水器是在平板的光能热水器改进的一个热水器，他主要采用了真空玻璃管，它主要采用了真空技术并且徒有选择性的吸收涂层，所以他既可以在严寒中工作也可以再炎热的条件下工作。全玻璃管真空管式采用单端开口的模式，真空管装有吸气剂。
这种集热器的特点是：
1.集热性能和保温相对于平板式更高。
2.结构相对于相对于较简单，制造也相对简单。
3.因为图层和真空管，既可以再炎热环境也可以在寒冷的条件中工作。
4.一年四季都可以工作。
缺点：
1.管中的水无法全部取出，所以利用率相对较低。
2.因为玻璃容易炸裂，所以不耐压，在特别严寒的环境中容易炸裂。
3.价格由于结构比较多，所以造假比较贵。
1.3.3 热管式光能热水器
热管式光能相当于一些太阳灶，因为光能热水器中的水温不需要太高，所以并不需要特别严格的吸热性能。相对于普通的平板，热管式光能热水器只比普通的热水器多一个热管，热管上还能装上翅片吸收光能。
1.4 研究的内容
本课题研究的对象是用PLC对光能进行调控，使光能可以实先自动化和人工手动控制，降低单片机的成本，节省了人工，使其更加稳定。具体怎么操作可以从以下五个方面进行：
1）PLC选择和输入输出分配。
2）识别各种系统过程并绘制系统的过程流程。
3）绘制外部电路接线图，电路原理图等设。
4）根据不同的控制要求设计和绘制梯形图。
5）根据项目要求成功调试系统。
参考文献
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