PLC太阳能热水器自动控制系统.doc

PLC 太阳能热水器自动控制系统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;热水器前言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。在此基础上设计出了全玻璃真空管式热水器的自动控制系统。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。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。第一章太阳能热水器介绍 国内外研究现状(1)国内研究现状我国太阳能热水器产业发展迅速,目前已成为世界上最大的太阳热水器生产国,但与太阳热水器配套的控制器却一直处于研究和开发阶段,尤其是与太阳能热水器系统匹配的控制器,至今尚未检索到相关报道。近几年来,市场上陆续出现了一些太阳能热水器控制器,但大多数控制器存在着诸如性能不稳定,容易产生误操作;温度、水位检测、控制误差大;显示器有时出现乱码;与电辅助加热装置不能很好配合;太阳能利用率较低等问题, 影响了用户的使用。更有甚者,有些控制器质量较差,经常发生故障,给用户带来诸多不便,严重影响了用户的使用,从而影响到太阳热水器的销售。太阳热水器,尤其是太阳热水系统及其控制器有着广阔的发展前景,但现有的技术研究和产品开发投入较少。因此, 在太阳热水器、太阳热水系统的测量控制方面,应引起足够重视,加大投入一定力量研究开发高质量、性能好的测控产品(2)国外研究现状太阳能热水器是利用太阳辐射能和热水的装置。世界上第一台热水器是美国马里兰州的肯普于 1891 年发明的。到第二次世界大战结束,人们创造了各式各样被统称为“闷晒式”的太阳能热水器。第二次世界大战结束后,人们的注意力又开始转向发展经济。一些缺少常规能源的国家,如日本,开始投入人力物力开发利用太阳能,经过人们的努力,各种简易的平板太阳集热器已开始在市场中出现。到 20 世界 70 年代,随着世界性能源危机日益严重,迫使人们对太阳能的开发利用又重新重视起来,许多国家花了不少人力物力, 用于大力研究和开发太阳能利用技术,尤其是太阳能热水器。到上世纪 70 年代末,太阳热水器的开发利用在美板集热器型太阳热水器的推广应用在一些国家得到了较快的发展。 1975 年美国欧文斯—伊利诺依公司发明了全玻璃真空管太阳集热器并推向市场。当时,集热管的选择性吸收涂层的平场阳光吸收率约为 83% ,但由于采用了高真空技术,使集热器的热损失比普通平板式太阳集热器的热损失降低了两个数量级,从而将太阳能热利用技术水平大大提高了一大步。在随后的十几年内,全玻璃真空管太阳热水器性能通过完善、提高,并逐步降低成本,因而得到了快速发展,到上世纪 90年代,这种新型太阳能热水器已成为推广应用的主流产品。在全玻璃真空管太阳能热水器的基础,为进一步提高效率,提高性能, 德国研制出热管式真空管太阳热水器,一些国家研制出了一些高质量的太阳热水器专用零部件,另一些国家为优化设计专门开发了用于太阳能热水器的应用软件。还有一些国家, 开发出功能完善,能全天候使用太阳热水器系统。在