基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计

长春工业大学毕业设计I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；热水器长春工业大学毕业设计IIDesignofSolarWaterHeaterAutomaticControlSystemBasedonPLCAbstractApplicationofPLCinsolarwaterheaterautomaticcontrolsystemisresearchedinthispaper.Thecontentofthispaperontheprocessofsystemhardwareconstitutionandthesystemsoftwaredesignisemphasized.AndthekeyofPLCdesignthatistosatisfythebasiccontrolfunctionispointedout,meanwhilemaintenanceconvenienceandsystemextensionarealsoconsiderated.Thecontentofthispaperisdividedintofourparts.Inthefirstpart,theprocedureofthesystemisestablished,andthenthetreatmentflowchartisdrawedout;Inthesecondpart,TheaddressofI/Oisresigned.andthesuitablePLCtypeischoosed.Thethirdpart,thecontrolladderdiagramisdesignedaccordingtotherequirement;Intheend,theelectricalprinciplediagramandtheinterconnectiondiagramaredrawn.Throughthedesignofthesolarwaterheaterautomaticcontrolsystem,thecomponentsthatisusedinthesolarwaterheaterautomaticcontrolsystemaredecreased.Theperformanceofthesystemislifted,andithasthefeaturesuchassimplyinterconnection,rapidandeasyfaultdetectingandmaintenance,andhighreliability.Inaword,thesystembecomesmoreadvancedbecauseofmydesign.Keywords:PLC;solar;automaticcontrolsystem;waterheater长春工业大学毕业设计目录摘要...................................................................IAbstract................................................................II第一章绪论.............................................................11.1本课题研究的目的、意义............................................11.2国内外研究现状....................................................11.2.1国内研究现状................................................11.2.2国外研究现状................................................21.3目前我国太阳能热水器的种类........................................21.3.1平板式太阳热水器............................................21.3.2全玻璃真空管式热水器........................................31.3.3热管式太阳能热水器..........................................41.3.4热管—真空管式太阳能热水器..................................41.4研究的内容........................................................5第二章全玻璃真空管式太阳能热水器的综述..................................62.1太阳能热水器系统功能简介..........................................62.1.1太阳能热水器组成、原理和工作过程............................72.1.2太阳能热水器各单元介绍......................................82.1.3系统的要求..................................................92.2可编程控制器（PLC）简介..........................................102.2.1PLC的发展历史..............................................102.2.2可编程序控制器的工作原理...................................112.2.3可编程控制器的的特点.......................................122.2.4PLC的分类..................................................132.2.5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.........................................153.1系统硬件的设计方案...............................................153.1.1PLC的选型..................................................153.1.2PLC硬件控制框图............................................163.1.3各单元功能作用介绍.........................................163.1.4PLC的端口分配..............................................20长春工业大学毕业设计3.1.5系统电路的设计.............................................213.2系统软件设计方案.................................................233.2.1软件组成...................................................243.2.2系统控制流程图.............................................243.2.3设计PLC控制原理（梯形图程序）.............................28第四章可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修............................304.1PLC的安装.......................................................304.2PLC系统的电源接线...............................................304.3接地.............................................................314.4输入接线.........................................................314.5输出接线.........................................................314.6PLC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...........................................................39长春工业大学毕业设计1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。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国内外研究现状1.2.1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