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1、2013年度本科生毕业论文（设计）基于PLC的太阳能热水器的自动控制系统设计院 系： 工学院自动化系 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2009级 学生姓名： 晏廷辉 学 号： 200903050523 导师及职称： 徐绍坤（教授） 2013年5月2013Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Solar water heaters based on PLC automatic control system design Department: College of Life Science and
2、Technology Major: Electrical engineering and automationGrade:2009Students Name:Yan TingHuiStudent No.:20090305023Tutor: Lecturer Xu Shaokun May, 2013毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期：
3、毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期： 毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注主席（组长）摘 要本课题研究了PLC在太阳能热水器自动控制系统中的应用。主要研究了系统软件的设计过程。并指出系统的可扩展性、基本的控制功能和维护的方便性是PLC设
4、计的关键指等。在本文中绘制了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配；绘制了系统的控制梯形图；控制系统的电气原理图等。通过PLC对太阳能热水器系统的自动化设计，让系统更加先进、接线简单、使用性提得到提。关键词: PLC；太阳能热水器；组态王;自动控制系统；热水器；Design of Solar Water HeaterAutomatic Control System Based on PLCAbstract This study is the application of PLC in the automatic control system of solar water heaters. S
5、ystem software design process. Pointed out that the the PLC design of the key is able to satisfy the basic control functions, and considering the ease of maintenance, the system scalability. In this paper draw a process flow diagram of the system; system I / O assignment; draw the control ladder; el
6、ectrical control system schematic.By the transformation of solar water heaters, automatic control system with PLC, system wiring is simple, improved reliability, enhanced the systems Keywords: PLC; solar water heaters; KingView; automatic control system; water heaters; 目 录第一章 绪 论11.1 研究的目的、意义11.2研究现
7、状11.3 目前我国太阳能热水器的种类11.3.1 从集热部分来分11.3.2 从结构来分21.3.3 从水箱受压来分2 1.4 本课题研究的内容2 第二章 真空玻璃管式太阳能热水器的介绍3 2.1 太阳能热水器系统功能简介3 2.2 太阳能热水器原理、组成和工作过程4 2.3 太阳能热水器单元介绍4 2.4 太阳能的安装5 2.5 实现的功能6第三章 热水器控制系统的设计方案 3.1 系统硬件部分的设计7 3.1.1 电路的设计7 3.1.2 PLC控制电路的设计 8 3.1.3 PLC的端口分配 8 3.2 系统软件设计方案93.2.1 流程图93.2.2 设计PLC梯形图及程序11第4章
8、 基于组态王6.53的人机界面设计 4.1人机界面设计12 4.2主画面设计13第五章 结 论14参考文献15致谢16附录I 梯形图17附录II 指令表20第一章 绪 论1.1 本课题研究的目的、意义解决我国工厂热水、住宅小区以及单个家庭的热水使用用太阳能是最有效，最有希望的，也是资源合理利用，节约能源的途径。在当今科技发展飞快的时代，我们有必要用新的技术手段对太阳能热水器进行改造，提高它的使用效率以及可靠性，并让它尽可能的实现自动控制提高它的稳定性。太阳能热水器是在太阳能热能源利用中应用最普遍的技术 。我们选用速度快、体积小、可靠性高、编程简单和功能全的PLC来控制。因此我们设计开发一种新型
9、的基于PLC的太阳能热水器自动控制系统。1.2 研究现状我国是个人口大国，这样对太阳能热水器的使用需求量更大，目前我国已经成为太阳能热水器的最大生产国，但太阳热水器的控制部分还在属于开发研究阶段。近年来，我国出现了一下太阳能热水器的控制部分，但大多数控制器都存在很多问题，比如误差大、控制器出现故障等，这样影响太阳能热水器的使用效率。太阳能热水器及控制系统有这很大的发展空间，因此应该加大对太阳能热水器的开发和控制系统的设计。而且太阳能是一种大自然赐予我们的可再生能源，我们应该更加合理有效的利用到生产和生活当中，使太阳能能源更大化，减少浪费。1.3 目前我国太阳能热水器的种类1.3.1 从集热部分
10、来分 （1）真空玻璃管型 玻璃真空集热管是真空管太阳能热水集热器的不要器件，它里面是真空的，这样可以减少外界空气和热与外界传导中的损失，并且增加了吸热涂层，增加了它的吸热效率。这样的集热器可以在阳光照射不好的情况下也能继续使用。25红河学院本科毕业论文（设计）优点：不在需要添加保温层，真空的玻璃管集热器在保温上都是很好的。缺点:体积比较庞大，管中容易集结水垢。在冬季温度极低的时候容易结冰，结冰后管子被出现爆裂，抗冰冻性能比较差。 (2) 金属平板型 传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，使真空集热管的辐射热损降到最低冷地区的冬季及低日照与天气多变地区运行。利用金属的传热性，将吸收的热量传于水
11、箱中。优点：外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点：保温要花很大的代价，成本高。 1.3.2 从结构来分 (1)普通式 像电热水管似的，直接将真空玻璃管放到水中，使水温升高。 (2)分体式热水器 分体式热水器一般分为两种：一种是靠水自己循环的，这样效率比较低;另一种是靠水泵循环的，这样虽然比靠水自己循环的效率高，但还是不能满足人们的需求。 1.3.3 从水箱受压来分 (1)承压式 不管那种热水器，都有一个重要的缺点，必须用承压式水箱，直接考验集热部分的密封性能；它的生产成本高，存在一些安全性；并且循环效果不好。 (2)非承压式 一般非承压式都安装在房顶，水箱中有一根管子与外面大
12、气相连，利用高度落差，产生压力。安全性成本，使用寿命比承压式显著多。1.4 研究的内容本课题研究的内容是用PLC控制太阳能热水器系统，实现太阳能热水器系统自动化控制及手工控制，使其满足实际各种控制需要、使更多的工作免于人参与、使系统更加稳定可靠。具体研究工作从以下方面展开：1）确定系统的各种工序，绘制系统的工艺流程图。2）设计、绘制梯形图，满足各控制要求。3）绘制电气原理图、外部接线图等。第二章 真空玻璃管式太阳能热水器的简介2.1 太阳能热水器系统功能介绍 太阳能热水器系统的结构图这种热水器主要具有这两种功能:水箱加热和水温控制。1、水的温度控制为了使温度不低于35的水，我们进行如下操作：首
13、先，我们将循环水阀门和冷水阀门关闭，然后采集水箱的温度，进行比较，当加热温度达到或者高于350C时加热器不工作，当水温没有达到时，电热器接通并且加热，同时采集热水箱中的温度。当温度达到350C时加热器断开，这样一直循环下去保持水箱中的温度不没有太大的变化。2、加热水箱控制在没有阳光或者阳光很弱时，晚上我们是不是还可以洗热水澡呢？这是必须可以的。因为我们这款太阳能热水器有这样一个功能，在这个时候就是它派上用场的时候了。当热水箱温度为A，让它和设定值B进行比较。工作时间设定为6点一21点，过程是这样的: 当AB，电加热器通电;否则，电加热断电。使水温加热到设定的值B。因此，就算没有阳光或者阳光很弱的时候我们照样有热水可以使用。2.2 太阳能热水器原理、组成和工作过程1、太阳能热水器原理及组成热水器主要由水箱、集热器和循环管道等构成。当集热器吸收太阳光后，温度上升，水温也跟着升高。水温升高后，水的密度降低，由水管进入到循环水箱。而且循环水箱下部份是冷水，密度比热水的高，在由水箱下部流到集热器下
