基于plc的太阳能热水器自动控制系统的设计大学毕业设计论文.docx

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基于plc的太阳能热水器自动控制系统的设计大学毕业设计论文

诚信申明

本人申明：

我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学北方学院或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。

与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。

若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：

年月日

基于PLC的太阳能热水器控制系统设计

贾梦龙

自动化专业　自控1209班　学号　120240248

指导教师　程杰副教授

摘　　要

这篇论文主要讲的是可编程控制与太阳能热水器控制系统的结合使用。

论文主要讲了五个方面，第一章是绪论主要讲的是研究太阳能热水器的目的和意义，第二章主要讲的是太阳能热水器的组成介绍与可编程控制器的工作原理，第三章主要讲的是热水器控制系统的设计方案，第四章主要讲的是软件部分设计的方案，第五章主要讲的是可编程　太阳能热水器能够很好的让人享受科技带来的便利，而且我所设计的太阳能热水器简化了接线，提高了加热效率，即使在阴天或者晚上也能够通过电加热使水温升高让人们舒舒服服的洗上热水澡。

关键词:

PLC　太阳能　自动控制系统　热水器

DesignofSolarWaterHeaterControlSystemBasedonPLC

ABSTRACT

ApplicationofPLCinsolarwaterheaterautomaticcontrolsystemisresearchedinthispaper.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

目　　录

前　　言

身为北京化工大学北方学院的一名学生，我深深的体会到了我们学院对我们同学在教育方面是如何的用心，学院老师是如何的负责。

而且我们学院在自动化专业早已形成了一套规范的管理模式、我完善的教学体制。

无论是在对教学材料的选择和老师在备课教案的制作，老师们都是煞费苦心。

2003年4月，教育部在认真总结各地各校办学经验、广泛听取各方面意见的基础上，制定并下发了名为《关于规范并加强普通高校以新的机制和模式试办独立学院管理的若干意见》（以下简称《若干意见》）的第8号文件，文件提出了发展独立学院的“积极支持、规范管理”原则。

从而，高等教育的这一改革创新得到政策的认可，进入了保护性和规范性的发展阶段。

伴随着独立学院得到政策的认可，独立学院学生管理体制问题也逐步摆在人们的面前。

第1章　概述

第1.1节　研究本课题的目的、意义

太阳能热水器是通过太阳照射使太阳能热水器内部的水温升高从而使人们能够方便的使用热水。

使用太阳能热水器不仅能够给人们提供便利还能够节约资源为人们达到省钱省力的目的。

目前我们国家有着广阔的太阳能热水器的市场，太阳能热水器也应用在我们的方方面面，涉及到我了很多工作。

例如我们的太阳能热水器可以使用在工业用水的加热、农业用水、商场大厦内的热水应用、还有温水养鱼、净化海水，当然了应用最为广泛的还是居民用用水的。

现在我们国内市场上有很多种热水器例如：

热管式太阳能热水器、平板式太阳能热水器、全玻璃真空管式太阳能热水器、热管真空管式太阳能热水器等等。

但是如果我们能够在太阳能热水器中加入可编程控制器（PLC）的话这能够为我们的生活使用提供很多便利。

可编程控制器加入到太阳能热水器中以后能够提高太阳能热水器的稳定性、可靠性、实用的便利性，这是可编程控制器应用在太阳能热水器中的种种优点。

现在，我们国家的是市场上所存在的太阳能热水器的内部原件和系统操控来说具有很复杂，比较繁琐的缺点。

而且使用了太多的电器原件导致了操作复杂，修理起来也是特别困难，这就为人们日常生活使用中产生了极大的不便利。

而且目前市场所存在的太阳能热水器因为其中的原件过多导致了太阳能热水器的价格普遍偏高的特点。

而可编程控制器应用在太阳能热水器中以后就可以解决这种问题了。

可编程控制器价格比较便宜，适合大多数居民的选择，而且应用可编程控制器后可以很大程度上减少人们的操作，这样既方便了人们的生活又为人们减少了开支，可谓是一举多得的事情。

第1.2节　当前研究现状

现如今我们国家的太阳能热水器的行业研究速度比较快，新型的产品不断涌现，但同样热水器的市场也特别的广阔，但是我们国家太阳能热水器的研究现状并不乐观，我们还没有掌握一些与太阳能热水器相关的核心技术，这些技术长期掌握在国外一些公司的手中。

这就使我们的受制于人，所以我国应该加大热水器核心技术的开发利用和开拓。

在我国经过一段时间的发展以后我国太阳能热水器的技术有了明显的发展态势还是处于较低的水平，系统有时候会出现混乱有时候也会出现乱码。

这些情况使人们在使用中苦不堪言，所以我们还得大力发展热水器的核心技术，是我国早日能够拥有完善的太阳能热水器。

第1.3节　目前我国太阳能热水器的种类

1.3.1热管式太阳能热水器

热管式太阳能热水器是我们国家使用范围最为广泛的的设备了，不管是南方。

北方都有使用的。

它是通过太阳加热使热水器内的水温升高。

但是他同样拥有很多确定，热管式太阳能热水器通常的加热效率不高，热水器内的水温提升不够明显只能满足生活日常用水的基本需求，所以尽管它的应用范围比较广泛但是实际应用性能并不强。

但是它的优点也是比较突出，它制作简单、价格便宜、很适合普通百姓使用。

但同样维修起来不是特别的方便而且使用时间比较短一般也就在2-3年之间。

1.3.2平板式太阳热水器

平板式太阳能热水器也被称为“平板式太阳能集热器”，它是我们国内生产最为广泛的太阳热水器之一。

平板式太阳能热水器在进行加热的时候水在循环时温差比例不一样，热水重量较轻，因此会向上升。

而冷水密度则比较大，因此只能自下向上运动。

集热器使水箱的水循环加温，渐渐使水温达到一个稳定值，此后水箱达到水不再不再变化。

这个时候冷水会不断进入水箱的下方补充热水直到水箱内的水达到了满值。

这种原理与与热烟从烟囱冒出来的原理类似，这被称为“热虹吸”效应。

这种热水器只要有太阳光的照射就会不断的使水箱内的水拥有一个温差从而不断循环加热直到水箱内的水的温度都变成一样的。

这种集热器的优点是：

（1）制作的流程特别简单，而且能够为我们节约很多钱。

（2）集热器的吸热使水位进行反复循环与水位升高而且不需要其他资源环保无污染。

（3）系统水流运行安全，没有任何压力设备，安全无任何危险。

（4）在系统中不存在运转消耗设备，日常用水对吸热板没有任何侵蚀作用，因此具有较长的使用寿命。

缺点是：

（1）如果在一天当中有温差较大的现象产生的话，这个时候热水器就会产生往回留的现象。

（2）在高温段集热器表面热量损失较大。

（3）在比较寒冷的季节中，管道内的水会因为寒冷而导致体积变大超过管道的容纳程度导致管道变坏。

（4）管道流通性能差，抗冻性低，因此使用范围仅仅局限在北方的夏天和南方较为温暖地区。

1.3.3全玻璃真空管式热水器

这种集热器的优点是：

（1）构造简洁、制作方便、稳定性好。

（2）集热器集热效率好，具有良好的保温效果。

（3）能够在温度较高的环境下使用，同时也能够在冬季比较寒冷的地区使用。

（4）运行时间长，一整年都可以使用。

缺点：

（1）管道内积存太多的水，导致管道内水温回升速度过于慢，同时关于真空管南北放置的热水装置，管道内的热水没有办法都取出，以至于使系统热水使用效率变低。

（2）不可以承受过高的压力，容易在玻璃管之中产生水垢，管子容易爆裂，并且在严寒环境下运行会冻住。

（3）价格昂贵。

1.3.4热管—真空管式太阳能热水器

这种集热器的优点：

（1）耐冰冻。

热管由特别的材料和工质确保，即便在冬天比较长的一段时间内没有晴朗的天气以及夜间的低温的环境下，真空管也不能够爆裂。

（2）启动快。

热管能够容纳的热量很少，受热后会很快运行，因此再多变的太阳光辐射情况下能够提升集热器的输送量，并且在天气不是晴朗的情况下也能够使水加热。

（3）保温好。

热管拥有单向传热的特点，就是白天使太阳能转换的热量能够沿热管向上方输送去加热水，到了夜间被加热的水的热量却不能够从热管发散道四周环境中。

（4）安装维修方便。

装置操作简单，使用方便，能够简单的固定住，稳定性强。

缺点:

（1）生产成本。

（2）技术要求高。

第1.4节研究的内容

本篇论文研究的主题是用PLC实现对太阳能热水器系统的控制，达到太阳能热水器系统能够自动化控制及手工控制的效果，使太阳能热水器能够满足实际中的各种控制需要、从而节省人力物力达到方便生活的效果、并增强系统稳定性与可靠行。

详细的任务我们要根据下面的流程来开始：

（1）设计控制系统的总体控制框架图，绘制控制系统的运行流程图。

（2）对PLC进行选择及对I/O接口进行分配。

（3）制作梯形图，实现所有系统控制要求。

（4）设计原理图、外部接线图等。

（5）根据系统设计的要求进行调试并取得成功。