摘要随着世界能源危机的不断加剧，新能源的开发利用越来越引起人们的重视，太阳能作为一种清洁无污染且又用之不尽的资源得到了越来越广泛的应用，太阳能热水器已逐步进入普通家庭本文结合太阳能热水器的实际应用，并根据准确控制的需要设计了基于PLC太阳能热水器的控制器通过对太阳能热水器构造和工作原理的分析，提出本设计要实现的功能并结合传感器、PLC和一些特殊功能模块的特点和应用，完成对硬件设备的选型，搭建了控制器的硬件电路软件设计局部按控制的要求画出程序流程图，运用三菱系列通用编程软件G* Developer进展编程，利用三菱的G* Simulator Version6程序仿真软件进展程序仿真，以校验程序应用三菱的触摸屏编程软件GT Designer2绘制触摸屏仿真画面，定义用到的软元件，设置相关参数，然后挂接程序仿真软件和触摸屏仿真软件GT Simulator2，三者之间的联动实现整个系统的仿真、调试本设计的最大特点就是能实现对洗浴温度的准确控制关键词：太阳能热水器； PLC；准确控制； 传感器；特殊功能模块Design of Solar Water HeaterControl SystemAbstract: With the world’s growing energy crisis, the new energy’sdevelopment use brings to people’s attention more and more, the solar energy which is not only the clean energy but also the endless resources is obtained more and more widespread application, solar water heaters has been ing into the average family step by step. In this paper, bined with the practical application of solar water heater, and in accordance with the need for precise control, the controller of solar water heater based on PLC was designed. Through the analysis of the solar energy water heater’s structure and working principle, the paper puts forward the function of the design. And binationof the characteristics and applications of sensors, PLC and many special function modules, the selections of hardware equipment were pleted and hardware circuits were built. The program flow diagram of software design was drawn according to the control request, and the programming used Mitsubishi series general programming software G* Developer. Mitsubishi G* Simulator Version6 was used to simulate program and to check if the procedure is wrong or not. Programming software Mitsubishi touch screen GT Designer2 was used to draw the simulation pictures, to define the simulation software ponents and to set up related parameters. Then articulated procedure simulation software and touch screen simulation software GT Simulator2 have realized system’s bined simulation. The biggest characteristic is to realize accurate temperature control of the bath.Keywords: solar water heater; PLC; precise control; sensor; special function modules. z.-目 录1绪论11.1选题的目的和意义11.2国外研究现状简述11.3太阳能热水器市场分析31.4本设计特点及主要容52太阳能热水器的组成及工作原理62.1太阳能热水器的根本构造62.2太阳能热水器的工作原理82.3太阳能热水器类型选择102.4本设计要实现的功能113太阳能热水器硬件的选型及设计133.1可编程控制器〔PLC〕的开展及简介133.2 PLC的特点143.3硬件设备的选型153.3.1 PLC的选型原则15基于本设计的PLC选型20其他硬件的选择213.4太阳能热水器整体系统设计264 软件局部设计294.1系统的I/O口地址及相关的软元件功能设置294.2编程软件的介绍304.3 PID闭环控制314.3.1 PID控制器的优点31实现PID控制的方法32本设计的PID控制324.4系统的程序流程图335 触摸屏仿真365.1相关仿真软件介绍365.2触摸屏仿真40参考文献44附录1 45附录2 50致51. z.-1绪论1.1选题的目的和意义当今世界能源问题已经成为一个普遍性的问题，能源关乎着国家的平安，谁掌握了世界上的能源谁就掌握了国际事务的话语权，谁就有了国家经济开展的根底，谁就有了同其他国家相抗衡的资本。
但是传统能源已经被消耗殆尽，为了国家未来的开展，世界各国都在开发新能源，太阳能作为一种既清洁又取之不尽的资源已得到了越来越多的应用众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源随着世界上煤、石油、天然气储量的日益减少，能源危机也日益严重，与此同时环境污染的危机也不断的威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题也提到了人类的面前有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高〔如光电池〕，因而尚未被人们大规模的使用在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比拟成熟、造价比拟低廉的产品，同时由于给人民提供绝对平安的热水而受到人们的欢送，且具有节能、环保、平安、便利、长久等优点，因此它的应用会越来越广[1]尤其在农村地区具有很大的现实意义：中国四分之三的人口居住在农村，目前仍有约2万个村庄，800多万个农户，3000多万人口没有电力供给而农村60%左右的村民仍然依靠燃料秸秆、薪柴为主做饭和烧水，它不仅造成空气污染，而且还严重破坏植被，威胁生态环境随着化石能源的逐步枯竭，煤炭、石油和电力一直涨价，且能源供给日趋紧。
太阳能无污染、无运输、无垄断、“取之不尽、用之不竭〞，是最有开展前途的可再生能源在社会主义新农村建立力推广应用太阳能，不仅能够解决农村的根本能源消费问题，促进可再生能源的高效利用，实现农村生产开展、生活宽裕的双重目标，还有利于乡风文明和村容整洁，促进社会主义精神文明开展[2]1.2国外研究现状简述我国第一台太阳能热水器出现在1958年70年代兴起开发利用太阳能热潮，各地研制成多种热水器样机，并有小规模应用，1979年我国太阳热水器的产量仅十万m21987年，我国从加拿大引进铜铝复合〔SUNSTRIP〕生产线；90年代，我国建立了全玻璃真空集热管和真空管集热器工业，使我国太阳能热水器的推广应用上了一个新台阶[3,4]太阳能热水器的生产和应用开场于20世纪70年代后期，开场以平板式和闷晒式为主，生产规模较小，技术水平较低20世纪80年代中期，我国引进加拿大铜铝复合吸热板(SUNSTRIP)制造技术，使我国平板集热器产品质量跨上一个新台阶，我国太阳能热水器产业开场进入以现代化生产手段制造国产优质平板集热器的历史新阶段为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管，大大提高了热性能。
我国自1978年从美国引进全玻璃真空集热管的样管以来，经过20多年的努力，已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业，产品质量达世界先进水平，产量雄居世界首位我国自80年代中期开场研制真空集热管，经过十几年的努力，攻克了热压封等许多技术难关，建立了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地，产品质量到达世界先进水平，生产能力居世界首位80年代后期，我国开场研制高性能的真空管集热器清华大学开发的全玻璃真空管集热器构造简单，类似拉长的暖水瓶，管外外表上选择性吸收涂层是其关键技术全玻璃真空管集热器已经实现了产业化，目前全国有60多个全玻璃真空管集热器生产厂，年产300多万只真空管80年代后期至90年代初，市太阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研制成功热管式真空管集热器，1996年与德国DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂，实现了规模化生产，1998年生产了11万只真空管，产品销往国外目前，直通式真空集热管生产线正在加紧进展建立，产品即将投放市场[5]在世界围，世界上第一台太阳能热水器在100多年前诞生于美国，它是一种闷晒式热水器到目前为止国外太阳能热水器的开展主要经历了以下几个阶段:第一代，这是一种非常简易的利用，用铁皮桶放在楼顶，外外表刷上黑色油漆以增强对的吸收；第二代，平板式太阳能热水器，采用中心铜管加两翼铝或者铝铜合金作为吸热体，前期翼片刷油漆，后期采用对具有选择性吸收的氮化铝/铝等涂层。
现今，绝大多数的涂层太吸收比可达0.90以上，优质的平板式太阳能一般应具备以下几个特点：铜管加铝翼吸热体、低铁盖板玻璃、良好的密封、采用选择性磁控溅射涂层等；第三代，真空管式太阳能热水器，平板式太阳能采用铝等边框加玻璃盖板对吸热体进展围护，在寒冷的冬季，热散发很大，根本没有热水可用，真空管式太阳能热水器可以良好地解决这个问题，采用双层高硼硅玻璃管(类似水瓶胆原理)作为吸热体,成功解决了平板太阳能热水的散热问题；第四代，超导热管式太阳能热水器，玻璃真空管式太阳能热水器在夏季水温高，一般购置太阳能热水器以冬季新产热进展选购，夏季热水用不完，自来水在75℃易结水垢，很多太阳能热水器在夏季就像是一台开水器，二三年下来，在管壁就结上一层水垢，阻碍了对的吸收，大大降低太阳能热水器的水温，超导热管式太阳能热水器采用真空管加超导铜管和铝片作为热的传导体，水不直接流经真空管，从而使真空管的性能根本恒定，但采用较多的铜材，价格相对较高现在太阳能热水器技术已很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场目前其产品的开展方向仍注重提高集热器的效率，如将透明隔热材料应用于集热器的盖。