基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计Design of Solar Water Heater Automatic Control System Based on PLC学院：电气工程学院专业班级：自动化1005班学号：100302516学生姓名：魏天野指导教师：白山（教授级高工）2014 年6 月摘要现在，城市居民绝大部分都使用了太阳能热水器，农村也有相当一部分人使用。
太阳能热水器在技术上比较成熟、造价比较低廉，同时由于给人民提供绝对安全的热水而受到人们的欢迎，且具有节能、环保、安全、便利、长久等优点，所以它的应用会越来越广。
因此，研究和开发先进的太阳能热水器控制系统变得越来越重要。
本设计阐述了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器控制系统中的应用,重点研究了系统的硬件构成及软件的设计过程。
指出了PLC设计的关键是能满足基本的控制功能,并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。
本设计利用西门子S7-200PLC，进行了太阳能热水器自动控制系统的I/O分配和PLC选型，编写了PLC程序梯形图和接线图，实现了自动上水排水、自动循环、自动加热、PID闭环控制恒温出水、手动与自动模式切换等功能。
并在此基础上，利用S7-200的仿真软件对系统进行了仿真，利用WinCC Flexible 软件组态了人机界面，使用MPI通信协议实现了PLC与触摸屏的通信连接。
把可编程控制器PLC作为太阳能热水器的控制系统，增加了系统的方便性与可靠性，减少了其它元器件的使用。
它使系统接线简单，检修维护方便快捷，增进了系统的先进性。
论文分为四章：第一章介绍了太阳能热水器发展背景及设计意义；第二章介绍了太阳能热水器的工作原理；第三章介绍了硬件选型及系统流程；第四章介绍了系统程序的编写、系统的仿真、人机界面（WinCC Flexible）组态过程。
关键词：太阳能热水器；PLC；自动控制系统AbstractNow, vast majority of urban residents use solar water heaters, so do a considerable number of rural people. Solar water heaters are technically more mature, relatively low cost. Meanwhile, since it provide absolute security to the people of hot and people are welcome, and it has some advantages of energy saving, environmental protection, safety, convenience, long, etc. So it will be widely applied. Therefore, the research and development of controlling system of advanced solar water heater are becoming increasingly important.This design expounds the application of PLC in solar water heater automatic controlling system, especially the designing process of hardware and software of the system. Furthermore, the project shows that the key of PLC designing is to satisfy the basic controlling function, considering the convenience of maintenance and scalability. In this design, the address of I/O is resigned and the suitable PLC is chosen. The electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn, according to the requirement. Automatic water drainage, automatic cycle, automatic heating, PID loop control temperature water, manual and automatic mode switching function have been realized. And on this basis, the system was simulated using the simulation software for S7-200, produced a man-machine interface by using WinCC Flexible software. As the controlling system of solar water heater, PLC greatly reduces the number of other components. Moreover, it has the feature such as simple interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and advancement of the system.The paper is divided into four chapters: the first chapter describes the background of the development and design of solar water heaters significance; Second chapter describes the working principle of solar water heaters; Third chapter describes the hardware selection and system processes; The fourth chapter describes the procedures for the preparation of the system, system simulation, HMI (WinCC Flexible) configuration process.Keywords: Solar water heater; PLC; Automatic control system目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2国内外研究现状简述 (2)1.3太阳能热水器市场分析 (3)1.4本设计特点及主要内容 (5)第2章太阳能热水器的组成及工作原理 (6)2.1太阳能热水器的基本结构 (6)2.2太阳能热水器的工作原理 (8)2.3本设计要实现的功能 (10)第3章太阳能热水器硬件的选型及设计 (11)3.1 PLC的工作原理 (11)3.2硬件设备的选型 (13)3.2.1 PLC的选型 (13)3.2.2其他硬件的选型 (15)3.3太阳能热水器的整体设计 (18)3.3.1 PID闭环控制 (18)3.3.2 PLC与外部设备连接方案 (20)3.3.3水工艺流程设计 (22)第4章系统软件框架的构建与系统仿真 (23)4.1系统的I/O口地址及相关的软元件功能设置 (23)4.2系统的程序流程图 (25)4.3设计控制系统的梯形图程序 (28)4.4系统仿真 (35)4.5组态人机界面 (39)第5章结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)附录S7-200仿真监控图 (46)第1章绪论1.1课题研究的背景太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，生物质能，潮汐能、水的势能等等。
基于PLC太阳能热水器的控制器(完结版)
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，并根据精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结构和工作原理的分析，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。
软件设计部分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GX Developer进行编程，利用三菱的GX Simulator Version6程序仿真软件进行程序仿真，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精确控制。
关键词：太阳能热水器； PLC；精确控制；传感器；特殊功能模块Design of Solar Water Heater Control System Abstract: With the world’s growing energy crisis, the new energy’s d evelopment 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 coming into the average family step by step. In this paper, combined 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 combination of the characteristics and applications of sensors, PLC and many special function modules, the selections of hardware equipment were completed 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 GX Developer. Mitsubishi GX 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 components and to set up related parameters. Then articulated procedure simulation software and touch screen simulation software GT Simulator2 have realized system’s combined simulation. The biggest characteristic is to realize accurate temperature control of the bath. Keywords: solar water heater; PLC; precise control; sensor; special function modules目录1绪论 (1)1.1选题的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状简述 (1)1.3太阳能热水器市场分析 (3)1.4本设计特点及主要内容 (5)2太阳能热水器的组成及工作原理 (6)2.1太阳能热水器的基本结构 (6)2.2太阳能热水器的工作原理 (8)2.3太阳能热水器类型选择 (10)2.4本设计要实现的功能 (11)3太阳能热水器硬件的选型及设计 (13)3.1可编程控制器（PLC）的发展及简介 (13)3.2 PLC的特点 (14)3.3硬件设备的选型 (15)3.3.1 PLC的选型原则 (16)3.3.2基于本设计的PLC选型 (20)3.3.3其他硬件的选择 (22)3.4太阳能热水器整体系统设计 (26)4 软件部分设计 (29)4.1系统的I/O口地址及相关的软元件功能设置 (29)4.2编程软件的介绍 (30)4.3 PID闭环控制 (31)4.3.1 PID控制器的优点 (31)4.3.2实现PID控制的方法 (32)4.3.3本设计的PID控制 (33)4.4系统的程序流程图 (33)5 触摸屏仿真 (36)5.1相关仿真软件介绍 (36)5.2触摸屏仿真 (40)参考文献 (44)附录1 (45)附录2 (51)致谢 (52)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，能源关乎着国家的安全，谁掌握了世界上的能源谁就掌握了国际事务的话语权，谁就有了国家经济发展的基础，谁就有了同其他国家相抗衡的资本。
PLC太阳能热水器自动控制系统
PLC太阳能热水器自动控制系统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；热水器前言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。
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。
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。
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计
目录第一章概述 (3)1.1 研究本课题的目的、意义 (3)1.2当前研究现状 (3)1.3 目前我国太阳能热水器的种类 (4)1.3.1 热管式太阳能热水器 (3)1.3.2 平板式太阳热水器 (4)1.3.3 全玻璃真空管式热水器 (5)1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (5)1.4 研究的内容 (6)第二章全玻璃真空管式太阳能热水器的论述 (7)2.1 太阳能热水器功能简介 (7)2.1.1 太阳能热水器的组成、原理和工作过程 (8)2.1.2 太阳能热水器各单元介绍 (9)2.1.3 系统的要求 (10)2.2 可编程控制器（PLC）简介 (10)2.2.1可编程序控制器的工作原理 (11)2.2.2 可编程控制器的的特点 (11)第三章热水器控制系统的设计方案 (11)3.1 系统硬件的设计方案 (11)3.1.1 PLC的选型 (12)3.1.2 PLC硬件控制框图 (12)3.1.3 各单元功能作用介绍 (16)3.1.4 PLC的端口分配 (17)3.2 系统软件设计方案 (17)3.2.1 软件组成 (17)3.2.2 系统控制流程图 (17)第四章可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修 (21)4.1 PLC的安装 (21)4.2 PLC系统的电源接线 (21)4.3 接地 (21)4.4 输入接线 (22)4.5 输出接线 (22)4.6 PLC的维护和检修 (22)第五章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录I 梯形图 (26)附录II 指令表 (28)摘要:本课题主要研究可编程控制器（PLC）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。
重点研究系统的硬件构成及系统软件的设计过程，指出 PLC 设计的关键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。
基于plc热水器的设计
单位代码01学号*********分类号TB21密级毕业设计说明书基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计院(系)名称信息工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名指导教师201年月日基于PLC的太阳能热水器自动控制系统设计摘要如今，太阳能热水器在城市中得到了广泛的应用，农村也有相当一部分人在使用太阳能热水器。
因此，研究和开发先进的太阳能热水器控制系统变得越来越重要。
本设计阐述了可编程控制器PLC在太阳能热水器控制系统中的应用，重点研究了系统的硬件构成及软件的设计过程。
指出了PLC设计的关键是能满足基本的控制功能，并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。
本设计进行了系统的I/O分配和PLC选型，根据要求绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。
把PLC作为太阳能热水器的控制系统，大大减少了其它元器件的使用。
它使系统接线简单，检修维护方便快捷，增进了系统的先进性。
关键词：太阳能热水器，PLC，控制系统Design of Solar Water Heater Control System Based on PLCAuthor: Chen WeiTutor: Wu JuanAbstractNow, vast majority of urban residents use solar water heaters, so do a considerable number of rural people. Therefore, the research and development of controlling system of advanced solar water heater are becoming increasingly important.This design expounds the application of PLC in solar water heater automatic controlling system, especially the designing process of hardware and software of the system. Furthermore, the project shows that the key of PLC designing is to satisfy the basic controlling function, considering the conveniences of maintenance and scalability.In this design, the address of I/O is resigned and the suitable PLC is choosed. The electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn, according to the requirement.As the controlling system of solar water heater; PLC greatly reduces the number of other components. Moreover, it has the feature such as simple interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and advancement of the system.Key words:Solar Water Heater, PLC, Control System目录1 绪论 (1)1.1 本设计研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国内研究现状 (1)1.2.2 国外研究现状 (2)1.3 我国太阳能热水器的种类 (2)1.3.1 平板式太阳热水器 (2)1.3.2 全玻璃真空管式热水器 (3)1.3.3 热管式太阳能热水器 (3)1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (4)1.4 研究的内容 (4)2 太阳能热水器系统功能简介 (5)2.1 太阳能热水器概述 (5)2.2 太阳能热水器组成 (6)2.3 太阳能热水器的基本工作过程 (7)2.4 可编程控制器概述 (8)2.5 PLC的发展历史 (8)2.6 PLC的特点 (9)2.7 PLC的基本工作原理 (10)3 控制系统的硬件设计方案 (12)3.1 控制系统的基本功能要求 (12)3.2 控制系统的硬件设计方案 (12)3.2.1 系统水温、水位控制原理框图 (13)3.2.2 PLC的选型 (13)3.2.3 PLC硬件控制框图 (14)3.2.4 各单元功能作用介绍 (14)3.2.5 PLC的端口分配 (16)3.3 系统电路的设计 (17)4 控制系统的软件设计方案 (20)4.1 系统软件设计方案 (20)4.2 软件组成 (20)4.3 系统控制流程图 (20)4.4 系统控制顺序功能图 (22)4.5 设计控制系统的梯形图程序 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)1 绪论1.1 本设计研究的目的和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。
基于PLC的太阳能水温控制装置--软件设计
目录前言 (1)1 汽车主要参数的选择 (2)1.1 汽车主要尺寸的确定 (2)1.1.1 轴距L (2)1.1.2 前轮距B1和后轮距B2 (3)1.1.3 外廓尺寸 (4)1.1.4 前悬LF和后悬LR (4)1.2 汽车质量参数的确定 (5)1.2.1 整车整备质量m0 (5)1.2.2 汽车的载客量和装载质量 (6)1.2.3 质量系数 (6)1.2.4 汽车总质量 (7)1.2.5 轴荷分配 (7)2 转向系的概述及主要性能参数 (9)2.1 转向系的概述 (9)2.1.1 转向操纵机构 (9)2.1.2 转向传动机构 (10)2.1.3 转向器 (10)2.1.4 转角及最小转弯半径 (11)2.1.5 对转向系的要求 (13)2.2 转向系主要性能参数 (13)2.2.1 转向系的效率 (13)2.2.2 转向器的正效率η+ (14)2.2.3 转向器的逆效率η- (15)2.2.4 角传动比 (15)2.2.5 力传动比 (16)2.2.6 转向器传动副的传动间隙△t (17)2.2.7 转向盘的总转动圈数 (17)3 转向器机械部分的设计与计算 (19)3.1 转向器的结构形式选择 (19)3.2 转向系计算载荷的确定 (20)3.3循环球式转向器设计与计算 (20)3.4 循环球式转向器零件强度计算 (22)4 动力转向系的设计计算 (23)4.1 对动力转向机构的要求 (23)4.2 动力转向机构布置方案的选择 (23)4.2.1 动力转向形式与结构方案 (23)4.2.2 传能介质的选择 (24)4.2.3 液压转向加力装置的选择 (25)4.2.4 液压转向加力装置转向控制阀的选择 (26)4.3 动力缸的设计计算 (27)4.3.1 刚径尺寸Dc的计算 (27)4.3.2 活塞行程s的计算 (29)4.3.3 动力缸缸筒壁厚t的计算 (30)4.4 分配阀的参数选择与设计计算 (30)4.4.1 预开隙e (30)14.4.2 滑阀总移动量e (31)4.4.3 局部压力降p∆ (31)4.4.4 油液流速的允许值[v] (32)4.4.5 滑阀直径d (32)4.4.6 滑阀在中间位置时的油液流速v (32)4.4.7 分配阀的泄漏量Q∆ (33)4.5 回位弹簧的预紧力和反作用阀直径的确定 (33)4.6 油泵排量与油罐容积的确定 (34)4.7 液压动力转向的工作特性 (35)5 转向传动机构设计 (37)5.1转向传送机构的臂、杆与球销 (38)5.2 转向操纵机构的防伤安全措施 (39)6 经济技术路线分析 (42)7 结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)前言100多年前，汽车刚刚诞生后不久，其转向操作是模仿马车和自行车的转向方式，用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转实现转向的。
PLC对太阳能热水器的自动控制
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；热水器目录1 绪论 (1)1.1 本课题研究的目的、意义 (1)1.3 目前我国太阳能热水器的种类 (1)1.3.1 平板式太阳热水器 (1)1.3.2 全玻璃真空管式热水器 (2)1.3.3 热管式太阳能热水器 (2)1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (3)1.4 研究的内容 (3)2 全玻璃真空管式太阳能热水器的综述 (5)2.1 太阳能热水器系统功能简介 (5)2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 (6)2.1.2 系统的要求 (8)2.1.3 可编程序控制器的工作原理 (8)2.1.4 可编程控制器的的特点 (9)3 热水器控制系统的设计方案 (11)3.1系统硬件的设计方案 (11)3.1.1 PLC的选型 (11)3.1.2 PLC硬件控制框图 (12)3.1.4 PLC的端口分配 (14)3.1.5 系统电路的设计 (14)3.2 系统软件设计方案 (17)3.2.1 软件组成 (17)3.2.2 系统控制流程图 (18)3.2.3 设计PLC控制原理（梯形图程序） (22)4 结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录Ⅰ梯形图 (26)附录Ⅱ指令表 (29)1 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。
基于PLC的太阳能水温控制装置的硬件设计 开题报告
毕业论文（设计）题目：基于PLC的太阳能热水器恒温控制系统硬件设计
一、立题依据
1．研究意义：
传统式热水器主要通常燃料燃烧和电气加热为主，随着科学技术的不断发展，人们环保意识的加深，太阳能热水器渐渐地占据了热水器市场的主导地位。太阳能热水器的节能环保、安全可靠广受大众喜爱，不足之处就是水温的自由控制欠缺条件。
[13]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].2版.北京：机械工业出版社,2005.
[14]Jai P.Agrawal.Power electronics and AC drives[M].Prentice Hall,2002.
[15]Liu, D.L., B.J.Scott.Estimation of solar radiation in Australia from fall and temperature observations[J]. Agricultural andForestMeteorology. 2001:41-59.
[2]马红麟.基于PLC控制的多层立体车库的研究与设计[J].制造业自动化.2009:31(3):97-100.
[3]于海生.分布式参数显示及远程通信系统的研制[J].测控技术.1999，28（专辑）：452-455.
[4]王永华.电气与可编程控制技术[M].2版.北京:航天航空大学出版社,2003.
四、毕业设计工作计划及预期成果
工作计划(如下表):
周次
设计(论文)各阶段内容
日期
第八-九周
完成加热系统
12.10.23-12.11.9
第十-十一周
完成水位控制系统
12.11.10-12.11.22
第十二-十五周
完全温度控制系统
推荐-基于PLC的太阳能水温控制装置软件设计 精品
华南农业大学珠江学院毕业（设计）基于PLC的太阳能水温控制装置（软件设计）指导教师：系：信息工程系年级专业：提交日期：答辩日期：答辩委员会主席（签名）：评阅人（签名）：年月日太阳能是一种清洁能源，太阳能热水器在生活中越来越受欢迎，也是我国太阳能利用装置中应用最广泛、产业发展最迅速的太阳能产品。
可编程控制器（PLC），具有自动化程度高、实时性好、I/O口模块丰富、运行稳定、精度高、容易控制等特点，在工业自动化中经常用到。
本设计是基于日本三菱公司PLC(FX2N-32MR)的太阳能水温控制，设计中给出了设计方案和相对应的模块处理，有温度控制，液位控制等模块的硬件设计分析方案、软件设计方案、组态联合设计方案等。
采用GX Developer进行软件设计，如温度液位PID算法的分析，运用组态王与PLC等硬件进行联合，通过组态的界面进行仿真和监控。
关键词：PLC；温度控制；液位控制；PID；组态Solar energy is a clean energy,the water heater by the solar is bee more and more popular in our life,it is also most widely used in our country that solar energy utilization,and the industryof develop the solar energy products is bee more rapid.Programmable logic contronller(PLC),has the characteristics of high degree of automation,good real-time performance,I/O port module is rich,stable operation ,high precision,easy to control,often used in industrial automation.This design is the Mitsubishi Co of Japan basede on PLC(FX2N-32MR) solar water temperature control.the design scheme is given and the corresponding processing module,temperature control,analysis scheme,sofeware design,configuration and design scheme of hardware design level control ing GX Developer to design sofeware,such as temperature level analysis of PID ing the KingView6.55 configuration sofeware and hareware such as PLC joint,simulation and monitoring through the configuration interface.Keywords: PLC; temperature control; level control; PID; configuration设计说明本是基于PLC的太阳能水温控制装置系统的设计。
基于LMPLC控制的太阳能自动跟踪系统之欧阳术创编
基于LM PLC控制的太阳能自动跟踪系统2011年08月24日 10:25 本站整理作者：网络用户评论（0）关键字：太阳能(237)PLC(516)LM(78)跟踪系统(9)摘要为了更好的利用太阳能，自动跟踪系统越来越多的应用于太阳能行业中。
基于可编程逻辑控制器(PLC)的太阳能电池板自动跟踪系统，包括硬件和软件两部分，其中硬件包括PLC 输入输出端口、信号处理单元、驱动部分;软件包括PLC的控制和监控程序两部分。
太阳能电池板自动跟踪系统使光伏电池板能实时跟踪太阳关照，从而最大限度的获得太阳能，有效地提高太阳能的利用率和光伏发电系统的效率，降低了光伏并网发电成本，具有理论研究意义和应用推广价值。
1 引言据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。
所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。
从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪(程序跟踪)。
传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，当太阳光线偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大运算后控制执行机构，使跟踪装置从新对准太阳。
这种跟踪装置，灵敏度高，但是遇到长时间乌云遮日则会影响运行。
视日运动轨迹跟踪，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。
这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，其精度不是很高，但是符合运行情况，应用较广泛。
从主控单元类型上可以分为PLC控制和单片机控制。
单片机控制程序在出厂时由专业人员编写开发，一般设备厂家不易再次进行开发和参数设定。
而学习使用PLC比较容易，通过PLC厂家技术人员的培训，设备使用厂家的技术人员可以很方便的学会简单的调试和编写，并且PLC能够提供多种通讯接口，通讯组网也比较方便简单。
基于PLC的太阳能供水系统设计
基于PLC的太阳能供水系统设计针对医院等人员密集场所热水供应能耗高的问题，提出一种基于PLC的太阳能供水系统。
采用高性能的西门子S7-200 Smart控制器和触摸屏为主控元件，设计了系统框架、硬件电路和软件系统。
所设计太阳能供水系统具有较好的可靠性、实用性和经济性的特点，为太阳能热水器的控制提供了思路。
标签：太阳能;供水系统;S7-200 smart0 引言随着各国经济的高速发展和能源的高度消耗，清洁能源的有效利用是解决各国可持续发展的战略的途径之一。
目前常见的清洁能源包括太阳能、风能、地热能、潮汐等，其中太阳能是目前应用较为广泛与普遍的清洁能源，尤其是近年来实用型单晶硅电池和选择性太阳吸收涂层的研制成功[1]，更进一步推动了太阳能的商业应用。
在医院、高校及酒店等人员集中的场合，热水的集中供应和降低能耗是需要解决的主要问题之一[2-3]。
因此，太阳能热水供应系统的应用对降低医院、高校等场所的能源消耗和促进社会持续发展具有重要意义。
1 系统工作原理热水供应系统是由电控系统控制太阳能集热阵列追逐太阳以便不断收集太阳能热量，由循环控制系统的水泵将加热后的热水存储到热水箱，并把冷水加压输送到集热阵列进行加热，往复循环，另外需要提供操作界面对加热温度、用水量等参数进行设置与显示。
因此，系统由控制系统、水循环系统、人机交互系统、加热系统以及辅助装置等组成，其系统框图如图1所示。
2 系统结构热水供应系统采用西门子s7-200 Smart系列PLC，该PLC集成度高、功能强大，能满足多数工业需求。
根据系统需求，PLC采集需要采集的传感器包含温度传感器、液位传感器、光电传感器等，控制的电机包括热水泵电机、冷水泵电机及补水泵电机以及追踪系统电机，通信模块提供与显示屏之间的信息交互，采用RS232通信协议，I/O主要解决按钮、继电器等开关量信号的读取，通过互感器获得电机的电流大小以实现过载保护，硬件系统框图如图2所示。
基于PLC的太阳能控制系统的设计
基于PLC的太阳能控制系统的设计发布时间：2021-01-12T11:30:35.117Z 来源：《基层建设》2020年第25期作者：王康王鹏举袁世豪成双成董斌[导读] 摘要：随着传统能源的没落与新能源的兴起，太阳能发电逐渐成为市场上的香饽饽，也成为了新能源的代名词。
中北大学 036000摘要：随着传统能源的没落与新能源的兴起，太阳能发电逐渐成为市场上的香饽饽，也成为了新能源的代名词。
我们在对太阳能发电的利用主要有两种形式：分别是利用光能与太阳散发的热能。
下文将以热能为研究对象，重点探讨碟式太阳能的工作机制与应用原理。
碟式太阳能跟踪控制系统在市场上占有很大的比重，该装置通过操控电机的转动方向与角度，对太阳的相对运动进行准确跟踪，也通过这样的检测运动，保证接收装置对太阳光的接受始终处于垂直方向，使得能量聚焦于固定焦点上，垂直的接受方式可以增大对太阳光的利用效率，维持太阳能热供电的需求。
利用PLC技术以及触屏方案对整个测控系统进行远距离的监视，数据信息的传递通过以太网进行共享。
关键词：太阳能发电系统，伺服装置，PLC1 引言1.1 研究背景随着科技革命的到来与进行，人类社会的生产力获得空前的发展，其中支撑这一发展的基础就是能源，这也是当前决定我国生产总值的最重要的因素。
目前，使用最广泛的能源仍然以不可再生能源为主，如煤炭、石油、天然气等，然而作为不可再生能源其储量是有限的，终有一天会消耗殆尽。
另一方面，空气中二氧化硫、二氧化氮的含量也会增加，二者是引起酸雨的主要物质，酸雨对水生物、陆生物以及人类的健康都会造成严重危害。
由此可见，开发和利用可再生且清洁的能源变得非常迫切。
可再生能源包括太阳能、风能等，其中太阳能的开采和利用相对简单可靠，它可以有效地解决能源危机和环境污染。
纵观全世界的科技发展，现阶段对于太阳能的高效率应用依然停留在理论阶段，在实际中仍然没有做到高效率吸收，这也是世界各国与科学家一直在研究的热点话题。
太阳能热水器自动控制系统的设计
太阳能热水器自动控制系统的设计摘要：现如今，由于人们对一次能源的过分使用，使得赖以生存的环境进一步恶化，人类的生存环境受到了严重的威胁。
但是随着科技的进步，人们对环境的重视，使其将目光放在清洁能源上。
太阳能作为新型能源应用广泛，其中最广泛使用的就是太阳能热水器。
本文着重研究了太阳能热水器自动控制系统的设计过程并且指出了其太阳能热水器的关键部分PLC。
由PLC设计的太阳能热水器自动控制满足其热水器的基本控制功能、修理更加的便利、系统具有拓展等一系列优点。
太阳能热水器自动控制系统中由于PLC的加入，减少太阳能热水器对其他元件的使用，大大减少了热水器的损坏性，从而达到了系统的关键词：太阳热能；自动控制系统；PLC随着计算机在各种智能控制系统应用中的不断深入与蓬勃发展,单片机更以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控制方式广泛地应用在这一领域。
一、系统主要功能(1)多点水温水位输入及显示功能。
(2)温差跟踪循环控制功能。
(3)辅助能源加热控制功能:定时加热、自动加热控制。
(4)上水控制功能:自动上水、定温上水、定时上水控制。
(5)自动保护控制功能:防溢出上水闭锁、防冻及防干烧控制。
(6)报警控制功能:高、低温及低水位报警控制。
(7)检测控制功能:手动输出检查。
二、PLC的原理及其运用由于现在工业的高速发展，人们的生活条件的不断升高。
传统的太阳能热水器已经不满足人们对当代的需求，所以人们现阶段将重点放在基于PLC原理的太阳能热水器自动控制系统中。
PLC技术是现阶段比较成熟的控制系统，给广大的工程技术人员带来了福音。
PLC技术的日益完善给社会带来了许多的便利，其主要特点有：2.1使用起来方便，实用性较强PLC技术的日益成熟，其系统化的生产条件使其生产出来的产品更系统化与多元化，用户选用更加的方便其选择更加的多样。
不仅如此当确定了其选定对象以后，可以通过修改其中的程序从而达到人们所需的条件，以满足人们的生活。
2.2具有较广的功能性和其适应性在当代PLC可以对常开常闭开关进行其电脑控制，使其方便，精准计算。
基于PLC的太阳能光热系统设计与控制
摘要能源和环境危机是我们人类在这个世纪所要面临和解决的一个重要问题。
随着人们生活水平的提高，冬天的供热和夏天的空调是成为不可少，而无论是供热还是空调都涉及到能源消耗和环境污染问题。
人们正在寻求高效的，而又不对环境造成影响的一种供热和空调方式。
热泵作为一种绿色能源，正好以其节能、清洁无污染而符合了这一要求，从而在近些年得到了迅速的发展。
把热泵技术与太阳能热利用技术结合可提高太阳能集热器效率和热泵的系统性能，同时解决全天候供热问题。
因此，研究开发太阳能热泵正日益受到重视。
本课题首先从热泵和太阳能集热器的理论出发，提出了太阳能功能PLC系统的方案。
在理论分析的基础上设计了太阳能热泵循环供暖系统。
关键词：可编程控制器；热泵；太阳能供暖；AbstractEnergy and environmental crisis is an important issue of our humanity in this century to be faced and solved.With the improvement of people's living standard, winter heating and summer air-conditioning is to become a must, regardless of heating or air conditioning fighting related to energy consumption and environmental pollution problems. People are looking for efficient, without the environmental impacts of a heating and air conditioning. Heat pump as a green energy, just for its energy efficiency, clean pollution-free and in line with this requirement, which has been a rapid development in recent years. Heat pump technology and solar thermal technology can improve the efficiency of solar collectors and heat pump system performance, while addressing the all-weather heating problems. Therefore, the research and development of solar heat pump is more and more attention. This topic first departure from the theory of heat pumps and solar collectors, the solar features of the PLC system program. Solar heat pump heating system is designed on the basis of theoretical analysis.Keyword: Solar energy, programmable controller, touch screen目录摘要 (1)目录 (3)第一章绪论 (4)1.1太阳能热泵供暖系统的现状 (4)1.2太阳能工程的研究目的及意义 (5)1.3本课题的研究内容 (5)第二章可编程控制器概述 (7)2.1 PLC的定义 (7)2.2 PLC的基本组成 (7)2.3 PLC的功能与特点 (9)2.4 PLC控制系统的优点 (10)2.4 PLC控制系统的工作原理 (12)第三章系统总体设计 (13)3.1 系统总体设计 (13)第四章系统硬件设计 (14)4.1 控制系统方案选择 (14)4.2 PLC型号选择 (16)4.3 温度传感器选型 (17)4.4 系统强弱电解决方案 (18)4.5 PLC控制部分硬件设计 (19)4.5.1 PLC控制系统外部数字量模块接线图 (19)4.5.2 PLC控制系统外部模拟量模块接线图 (20)4.5.3 输入/输出接口（I/O）功能量 (20)第五章系统软件设计 (23)5.1 系统软件流程图设计 (23)5.2 MCGS仿真界面设计软件 (24)5.3 MCGS仿真界面的设计 (26)5.4 PLC程序设计软件 (28)5.4 PLC程序设计 (30)5.5 仿真程序及仿真界面的调试 (40)第六章总结与展望 (50)致谢 (51)参考文献 (52)第一章绪论1.1太阳能热泵供暖系统的现状众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。
基于PLC的太阳能热水器的自动控制系统_耿立明
1 引言
随着实用型单晶硅电池和选择性太阳吸收涂 层的研制成功 , 以及常规能源供给的有限性和环 保压力的增加 , 开发利用太阳能成为各国制定可 持续发展战略的重要内容 。而热水器是太阳能热 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 P LC 开发价格便宜 。 目前市场上出现的国内外生产 的 PL C 已有 300 多种 , 而且功能也日趋完善 。 但是其主要参数仍 有较大的差别 , 例如 I / O 点数 、存储器容量 、扫描 速度 、指令数 、编程语言 、模拟量 I / O 模块及智能 模块 、通信功能等却各不相同 , 适用场合也各有侧 重 。 因此 , 合理地选择 P LC , 对于提高 P LC 在控 制系统中的应用起着重要作用 。
55
电气 传动 2006 年 第 36 卷 第 11 期
16. 3 μs 、定时器 /计数器 128 点 。 3. 2. 5 P LC 的端口分配
PL C 的端口分配 , 如表 2 所示 。 表 2 PLC 的端口分配
输入端
输出端
I / D 号 设备号 设备名称 I /D 号 设备号 设备名称
2 控制系统的基本功能要求
一种可放置在房顶上或地面上的太阳能接收 装置 , 可以把太阳能的一部分转化为热能 , 另一部 分转化为电能 。 热能通过水箱中的水转移走 , 既 可以散热又可以供用户使用 。
该装置的基本功能要求如下 。
54
1)自动控制功能 。 系统在自动工作方式时 , 能自动控制供水水泵的运行与停止和各电磁阀的 开关 。定时控制器在断电时正常计时 , 故采用其 作为 P LC 的电源控制 。 在定时控制时间内 , 由定 时器接通 P LC 的电源 , P LC 按预先 编制的程序 依次打开各控制设备电源 , 并根据输入信号的变 化随时调整程序的执行 。 在非系统工作时间里 , 定时器自动断开 P LC 的电源 。 工作为 6 ～ 18 h 。 可利用定时控制器和 P LC 自身具有的定时命令 加以解决 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计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Design of Solar Water HeaterAutomatic Control System Based on PLCAbstractApplication of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn.Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design.Keywords: PLC; solar; automatic control system; water heater目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 本课题研究的目的、意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2.1 国内研究现状 (1)1.2.2 国外研究现状 (2)1.3 目前我国太阳能热水器的种类 (2)1.3.1 平板式太阳热水器 (2)1.3.2 全玻璃真空管式热水器 (3)1.3.3 热管式太阳能热水器 (4)1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (4)1.4 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 (6)2.1 太阳能热水器系统功能简介 (6)2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 (7)2.1.2 太阳能热水器各单元介绍 (8)2.1.3 系统的要求 (10)2.2 可编程控制器（PLC）简介 (10)2.2.1 PLC的发展历史 (11)2.2.2 可编程序控制器的工作原理 (11)2.2.3 可编程控制器的的特点 (12)2.2.4 PLC的分类 (13)2.2.5 可编程控制器应用领域 (14)第三章热水器控制系统的设计方案 (16)3.1 系统硬件的设计方案 (16)3.1.1 PLC的选型 (16)3.1.2 PLC硬件控制框图 (17)3.1.3 各单元功能作用介绍 (17)3.1.4 PLC的端口分配 (21)3.1.5 系统电路的设计 (22)3.2 系统软件设计方案 (24)3.2.1 软件组成 (25)3.2.2 系统控制流程图 (25)3.2.3 设计PLC控制原理（梯形图程序） (30)第四章可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修 (31)4.1 PLC的安装 (31)4.2 PLC系统的电源接线 (31)4.3 接地 (32)4.4 输入接线 (32)4.5 输出接线 (32)4.6 PLC的维护和检修 (33)第五章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录Ⅰ梯形图 (37)附录Ⅱ指令表 (37)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，目前已成为世界上最大的太阳热水器生产国，但与太阳热水器配套的控制器却一直处于研究和开发阶段，尤其是与太阳能热水器系统匹配的控制器，至今尚未检索到相关报道。
近几年来，市场上陆续出现了一些太阳能热水器控制器，但大多数控制器存在着诸如性能不稳定，容易产生误操作；温度、水位检测、控制误差大；显示器有时出现乱码；与电辅助加热装置不能很好配合；太阳能利用率较低等问题，影响了用户的使用。
更有甚者，有些控制器质量较差，经常发生故障，给用户带来诸多不便，严重影响了用户的使用，从而影响到太阳热水器的销售。
太阳热水器，尤其是太阳热水系统及其控制器有着广阔的发展前景，但现有的技术研究和产品开发投入较少。
因此，在太阳热水器、太阳热水系统的测量控制方面，应引起足够重视，加大投入一定力量研究开发高质量、性能好的测控产品[1]。
1.2.2 国外研究现状太阳能热水器是利用太阳辐射能和热水的装置。
世界上第一台热水器是美国马里兰州的肯普于1891 年发明的。
到第二次世界大战结束，人们创造了各式各样被统称为“闷晒式”的太阳能热水器。
第二次世界大战结束后，人们的注意力又开始转向发展经济。
一些缺少常规能源的国家，如日本，开始投入人力物力开发利用太阳能，经过人们的努力，各种简易的平板太阳集热器已开始在市场中出现。
到20 世界70 年代，随着世界性能源危机日益严重，迫使人们对太阳能的开发利用又重新重视起来，许多国家花了不少人力物力，用于大力研究和开发太阳能利用技术，尤其是太阳能热水器。
到上世纪70 年代末，太阳热水器的开发利用在美国、澳大利亚、日本、德国、以色列等国家得到了很大的发展.在随后的十几年里，平板集热器型太阳热水器的推广应用在一些国家得到了较快的发展。
1975 年美国欧文斯—伊利诺依（OWens-llinois）公司发明了全玻璃真空管太阳集热器并推向市场。
当时，集热管的选择性吸收涂层的平场阳光吸收率约为83%，但由于采用了高真空技术，使集热器的热损失比普通平板式太阳集热器的热损失降低了两个数量级，从而将太阳能热利用技术水平大大提高了一大步。
在随后的十几年内，全玻璃真空管太阳热水器性能通过完善、提高，并逐步降低成本，因而得到了快速发展，到上世纪90年代，这种新型太阳能热水器已成为推广应用的主流产品。
在全玻璃真空管太阳能热水器的基础，为进一步提高效率，提高性能，德国研制出热管式真空管太阳热水器，一些国家研制出了一些高质量的太阳热水器专用零部件，另一些国家为优化设计专门开发了用于太阳能热水器的应用软件。
还有一些国家，开发出功能完善，能全天候使用太阳热水器系统。
在西方先进国家，在太阳能热水器方面的研发和推广应用一直比较活跃[2]。
1.3目前我国太阳能热水器的种类1.3.1 平板式太阳热水器平板式太阳能热水器又叫“平板集热器”，它是太阳热水器的基本型之一。
由它可以派生出许多同类热水器，如翅翼型、波纹板型、塑料压制型等等，但它们的集热基本原理都一样。
水的循环靠温差比重不同。
热水轻，向上升。
冷水密度大，只能从底部慢慢向上顶。
水箱中的水通过集热器的循环加温，逐步达到平衡，则不再流动。