plc的太阳能热水器自动控制系统设计
在如今环境日益恶化的时代，无污染的太阳能热水供应系统显得尤为重要。为了实现太阳能热水器的自动控制，本课题引入了可编程控制器（PLC）进行控制。首先分析系统需要实现的基本功能以及整个实现流程；然后讨论系统的硬件构成及选型，重点阐述了PLC的输入输出分配，外部接线及安装维护；接着确定系统软件中各部分功能的控制流程图并编写相应的梯形图程序；最后对控制系统进行组态仿真，验证所设计系统实现的功能。通过PLC对系统的简单改造，使系统更加简化、维护方便，增强了系统的可靠性。
目录
引言 1
一、太阳能热水器的概述 2
（一）太阳能热水器简介 2
（二）太阳能热水器的基本组成及工作原理 3
二、太阳能热水器自动控制系统的硬件设计 4
（一）控制系统设计总体要求 4
（二）硬件设备的选型 4
（三）PLC的外部接线 8
（四）PLC的安装与维护 9
三、太阳能热水器自动控制系统的软件设计 10
（一）系统控制流程图 10
（二）编写梯形图程序 13
四、组态仿真 14
（一）仿真介绍 14
（二）仿真界面设定以及模拟工作状态 14
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录 PLC控制程序 21
引言
（一）研究本课题的目的和意义
如今不管到哪儿都能听到或是看到各种各样的有关环保的口号和政策；的确，随着工业时代快速的进步，随之而来的负面影响就是直接导致了生态的环境污染、地球的资源短缺、生态的严重破坏。这时清洁能源就显得尤为重要，而清洁能源中能取用范围最大的莫过于太阳能。当前世界上最大的太阳能科技公司的发源地就在中国，可以毫不夸张的说我国是目前在国际上的清洁能源巨头。目前我国大部分家庭热水来源无非两种，一种是普通的仅仅靠太阳光辐射的太阳能热水器，另一种则是电加热热水器。这两种都各有各的缺陷，还有的企业、工厂用的热水都是烧煤或是木材，这样不仅浪费资源，还严重的污染环境。而本课题研究的就是把这两种热水器结合起来，加以PLC来控制；让这两种热水器互相弥补各自的缺陷来发挥最大 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的作用。
目前我国已有很多能作为太阳能热水器的控制部分，但是需要各种继电器作为必须的硬件组成来完成所需功能。而外部硬件越多，占的空间就越大，越是会使外部接线复杂凌乱，从而导致故障经常发生，处理故障的工作也是相当繁琐；这不仅给使用者带来很大不便，日常维护也是要花费很多时间。而PLC则不同，和外部继电器控制的相比，PLC具有体积更小，并且可以使用编程，用内部的“触点”来取代外部相当多的继电器。主要特点可以减小外部控制部分体积，简化控制电路，更能提供工作系统的可靠性。
（二）本课题主要研究的内容
本课题研究的内容是以PLC为核心部件，实现对太阳能热水器系统的自动控制。利用PLC实现对系统的自动化控制，能使结构简化，系统稳定可靠，更能减少很多不必要的人工参与。研究的内容从以下几部分进行：
（1）太阳能热水器控制系统的概述；
（2）太阳能热水器自动控制系统的总体设计要求；
（3）硬件设备的选型及安装维护要求；
（4）根据系统功能绘制流程图；
（5）以满足控制要求为基础，设计软件系统和绘制梯形图；
（6）根据梯形图，用仿真软件模拟实际应用。
一、太阳能热水器的概述
（一）太阳能热水器简介
1.太阳能热水器的分类
将太阳光能转化为热能的装置称之为太阳能热水器。一般都是由集热器、保温循环水箱、支架和连接管道等组成。这种装置能够提供人们家庭生活中所需基本的使用热水，自发明之日起，就备受人们喜爱；因为这种热水装置完全依靠太阳光就能产生生活所需的热水，价格对于人们来说也是可以接受的。相对于电热水器还是挺便宜实用的。人们只需花费购买产品的钱，而不需要支付其他费用；最初只有简单的只能依靠太阳光加热的太阳能热水器，随着科技的进步，现在市场上也出现了各式各样的工作原理不同的热水器。目前太阳能热水器种类有闷晒式、平板式和玻璃真空管式三大类型[1]。
1.1闷晒式太阳能热水器
闷晒式热水器从字面上理解就是把水闷在里面加热的加热方式；就是简单的把集热器和保温循环水箱结合在一起，冷水、热水的交替循环都是在水箱中完成的。安装方式一般都以水平放置为主，没有支架。这种热水器的优点在于成本低、结构简单，使用简单易推广。其缺点就在于主要以闷晒加热水箱内的水，保温性能很差，保温时间也不久，热损失较大，所以当天所产生的热水，在当天晚上就要用掉，否则水温会下降很快。
1.2平板式太阳能热水器
平板式太阳能热水器是为现代的高层、小高层设计的。传统的需要支架的太阳能热水器无法再楼房的侧边墙壁上安装，只能安装在屋顶，而高层楼房住户很多，小小的屋顶是不能够满足每家每户都安装一台需要支架的太阳能热水器的。平板式太阳能热水器主要由集热器、铜连接器、水箱、副水箱和支架循环管道等组成；特点就是集热器和水箱是分开的，能与建筑物实现一体化安装，集热器可以安装在墙壁或阳台上等，只要不受人们生活影响的，能晒到充足阳光的地方就行，安装位置不受限制，热效率也非常高。缺点就是抗冻性很差，集热器内的水一旦结冰的话会使管子胀裂，所以一般只适用于南方和北方冬天不结冰的地区使用。
1.3玻璃真空管式太阳能热水器
玻璃真空管式太阳能热水器是目前市场上最畅销的一种热水器，农村和城镇使用量较大。主要结构是由玻璃真空管集热器、保温循环水箱、连接水管和支架等三大部件构成。这种热水器集热器采用了一种特别硬的高硼硅玻璃3.3，这种玻璃的硬度能抵抗曝晒、降雪结冰以及直径小于等于4厘米以下冰雹的撞击。因结构简单、安装方便等优点备受人们欢迎。这种热水器的特点就是采用了全新的集热、保温、密封等技术，所以热量消耗很少，同时还具有集热效率高、保温性能好、空晒温度高、抗寒性好、抗冷热冲击性能好，特硬的高硼硅玻璃使使用寿命长、使用安全、一年四季都可使用等特长[2]。
目录
引言 1
一、太阳能热水器的概述 2
（一）太阳能热水器简介 2
（二）太阳能热水器的基本组成及工作原理 3
二、太阳能热水器自动控制系统的硬件设计 4
（一）控制系统设计总体要求 4
（二）硬件设备的选型 4
（三）PLC的外部接线 8
（四）PLC的安装与维护 9
三、太阳能热水器自动控制系统的软件设计 10
（一）系统控制流程图 10
（二）编写梯形图程序 13
四、组态仿真 14
（一）仿真介绍 14
（二）仿真界面设定以及模拟工作状态 14
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录 PLC控制程序 21
引言
（一）研究本课题的目的和意义
如今不管到哪儿都能听到或是看到各种各样的有关环保的口号和政策；的确，随着工业时代快速的进步，随之而来的负面影响就是直接导致了生态的环境污染、地球的资源短缺、生态的严重破坏。这时清洁能源就显得尤为重要，而清洁能源中能取用范围最大的莫过于太阳能。当前世界上最大的太阳能科技公司的发源地就在中国，可以毫不夸张的说我国是目前在国际上的清洁能源巨头。目前我国大部分家庭热水来源无非两种，一种是普通的仅仅靠太阳光辐射的太阳能热水器，另一种则是电加热热水器。这两种都各有各的缺陷，还有的企业、工厂用的热水都是烧煤或是木材，这样不仅浪费资源，还严重的污染环境。而本课题研究的就是把这两种热水器结合起来，加以PLC来控制；让这两种热水器互相弥补各自的缺陷来发挥最大 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的作用。
目前我国已有很多能作为太阳能热水器的控制部分，但是需要各种继电器作为必须的硬件组成来完成所需功能。而外部硬件越多，占的空间就越大，越是会使外部接线复杂凌乱，从而导致故障经常发生，处理故障的工作也是相当繁琐；这不仅给使用者带来很大不便，日常维护也是要花费很多时间。而PLC则不同，和外部继电器控制的相比，PLC具有体积更小，并且可以使用编程，用内部的“触点”来取代外部相当多的继电器。主要特点可以减小外部控制部分体积，简化控制电路，更能提供工作系统的可靠性。
（二）本课题主要研究的内容
本课题研究的内容是以PLC为核心部件，实现对太阳能热水器系统的自动控制。利用PLC实现对系统的自动化控制，能使结构简化，系统稳定可靠，更能减少很多不必要的人工参与。研究的内容从以下几部分进行：
（1）太阳能热水器控制系统的概述；
（2）太阳能热水器自动控制系统的总体设计要求；
（3）硬件设备的选型及安装维护要求；
（4）根据系统功能绘制流程图；
（5）以满足控制要求为基础，设计软件系统和绘制梯形图；
（6）根据梯形图，用仿真软件模拟实际应用。
一、太阳能热水器的概述
（一）太阳能热水器简介
1.太阳能热水器的分类
将太阳光能转化为热能的装置称之为太阳能热水器。一般都是由集热器、保温循环水箱、支架和连接管道等组成。这种装置能够提供人们家庭生活中所需基本的使用热水，自发明之日起，就备受人们喜爱；因为这种热水装置完全依靠太阳光就能产生生活所需的热水，价格对于人们来说也是可以接受的。相对于电热水器还是挺便宜实用的。人们只需花费购买产品的钱，而不需要支付其他费用；最初只有简单的只能依靠太阳光加热的太阳能热水器，随着科技的进步，现在市场上也出现了各式各样的工作原理不同的热水器。目前太阳能热水器种类有闷晒式、平板式和玻璃真空管式三大类型[1]。
1.1闷晒式太阳能热水器
闷晒式热水器从字面上理解就是把水闷在里面加热的加热方式；就是简单的把集热器和保温循环水箱结合在一起，冷水、热水的交替循环都是在水箱中完成的。安装方式一般都以水平放置为主，没有支架。这种热水器的优点在于成本低、结构简单，使用简单易推广。其缺点就在于主要以闷晒加热水箱内的水，保温性能很差，保温时间也不久，热损失较大，所以当天所产生的热水，在当天晚上就要用掉，否则水温会下降很快。
1.2平板式太阳能热水器
平板式太阳能热水器是为现代的高层、小高层设计的。传统的需要支架的太阳能热水器无法再楼房的侧边墙壁上安装，只能安装在屋顶，而高层楼房住户很多，小小的屋顶是不能够满足每家每户都安装一台需要支架的太阳能热水器的。平板式太阳能热水器主要由集热器、铜连接器、水箱、副水箱和支架循环管道等组成；特点就是集热器和水箱是分开的，能与建筑物实现一体化安装，集热器可以安装在墙壁或阳台上等，只要不受人们生活影响的，能晒到充足阳光的地方就行，安装位置不受限制，热效率也非常高。缺点就是抗冻性很差，集热器内的水一旦结冰的话会使管子胀裂，所以一般只适用于南方和北方冬天不结冰的地区使用。
1.3玻璃真空管式太阳能热水器
玻璃真空管式太阳能热水器是目前市场上最畅销的一种热水器，农村和城镇使用量较大。主要结构是由玻璃真空管集热器、保温循环水箱、连接水管和支架等三大部件构成。这种热水器集热器采用了一种特别硬的高硼硅玻璃3.3，这种玻璃的硬度能抵抗曝晒、降雪结冰以及直径小于等于4厘米以下冰雹的撞击。因结构简单、安装方便等优点备受人们欢迎。这种热水器的特点就是采用了全新的集热、保温、密封等技术，所以热量消耗很少，同时还具有集热效率高、保温性能好、空晒温度高、抗寒性好、抗冷热冲击性能好，特硬的高硼硅玻璃使使用寿命长、使用安全、一年四季都可使用等特长[2]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2141.html
