基于三菱PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计说明
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计
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
Design of Solar Water Heater
Automatic Control System Based on PLC
Abstract
Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn.
Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design.
Keywords: PLC; solar; automatic control system; water heater
目录
摘要......................................................................................... Abstract ....................................................... I 第一章绪论. 0
1.1 本课题研究的目的、意义 0
1.2国外研究现状 0
1.2.1 国研究现状 0
1.2.2 国外研究现状 (1)
1.3 目前我国太阳能热水器的种类 (1)
1.3.1 平板式太阳热水器 (1)
1.3.2 全玻璃真空管式热水器 (2)
1.3.3 热管式太阳能热水器 (3)
1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (3)
1.4 研究的容 (4)
第二章全玻璃真空管式太阳能热水器的综述 (5)
2.1 太阳能热水器系统功能简介 (5)
2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 (6)
2.1.2 太阳能热水器各单元介绍 (7)
2.1.3 系统的要求 (9)
2.2 可编程控制器（PLC）简介 (9)
2.2.1 PLC的发展历史 (10)
2.2.2 可编程序控制器的工作原理 (10)
2.2.3 可编程控制器的的特点 (11)
2.2.4 PLC的分类 (12)
2.2.5 可编程控制器应用领域 (13)
第三章热水器控制系统的设计方案 (15)
3.1 系统硬件的设计方案 (15)
3.1.1 PLC的选型 (15)
3.1.2 PLC硬件控制框图 (16)
3.1.3 各单元功能作用介绍 (16)
3.1.4 PLC的端口分配 (20)
3.1.5 系统电路的设计 (21)
3.2 系统软件设计方案 (23)
3.2.1 软件组成 (24)
3.2.2 系统控制流程图 (24)
3.2.3 设计PLC控制原理（梯形图程序） (29)
第四章可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修 (30)
4.1 PLC的安装 (30)
4.2 PLC系统的电源接线 (30)
4.3 接地 (31)
4.4 输入接线 (31)
4.5 输出接线 (31)
4.6 PLC的维护和检修 (32)
第五章结论 (33)
参考文献 (34)
致谢 (35)
附录Ⅰ梯形图 (36)
附录Ⅱ指令表 (36)
第一章绪论
1.1 本课题研究的目的、意义
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。从发展角度看，城市家庭生活热水的供给不应由业主考虑，而应与建筑设计开发同时进行。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。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。
1.2国外研究现状
1.2.1 国研究现状
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，