电气工程及其自动化专业届毕业设计论文.docx
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电气工程及其自动化专业届毕业设计论文
电气工程及其自动化专业
毕业设计(论文)
基于PLC智能热水器
摘要
本课题主要研究了可编程控制器(PLC)在太阳能热水器中的实际应用。
并介绍了太阳能热水器的工作原理、工作过程和系统要求。
重点研究了系统硬件构成和软件设计。
课题选用通过光辐射探测器判断光照强度来确定循环泵是否启动,利用温度传感器检测集热器的温度从而实现防冻控制,利用水位传感器判断热水箱中的水位高低,利用压力传感器检测管网末端的压力值并通过变频器控制水泵运行,利用温度传感器检测管网末端的温度从而控制锅炉是否启动来实现了加热控制。
太阳能通过PLC已经基本实现了系统控制的各个要求,大大减少了系统对其它元器件的使用,从而使系统接线简单、检修方便快捷、可靠性能提高,提高了系统的先进性,很大程度上减少了制造成本,可以使更多的用户方便使用太阳能热水器。
关键词:
PLC;太阳能;热水器;
BasedonthePLCintelligentwaterheater
Abstract
Thissubjectmainlyresearchtheprogrammablecontroller(PLC)intheapplicationofsolarwaterheater.Andsolarwaterheaterisdescribedindetailtheworkingprinciple,workingprocessandsystemrequirements.Focusesonthesystemhardwarestructureandsoftwaredesign.Topicbychoosingthroughopticaldetectortodetectlightintensitytodeterminethecirculationpumpstart-upornot,theuseoftemperaturesensorsdetectthetemperatureofthecollectortoachieveanti-freezingcontrol,usingthewaterlevelsensordetectioninthehotwatertankwaterleveltorealizewaterlevelcontrol,usingthepressuresensordetectthepressurevalueattheendsofpipeandthroughtheinvertercontrolofpumpoperationtorealizepressurecontrol,temperaturesensorstocontrolthetemperatureofboilerstart-upattheendsofpipetorealizetheheatingcontrol.
ByusingPLCforthetransformationofsolarenergy,hasbeenbasicallyachievedthevarioussystemcontrolrequirements,theuseofothercomponents,greatlyreducesthesystemtomakethesystemwiringissimple,convenientmaintenanceandimprovereliability,enhancetheadvancednatureofthesystem,andgreatlyreducesthemanufacturingcost,canmakemoreuserstousethesolarwaterheater.
Keywords:
PLC;Solarenergy;Thewaterheater
摘要……...……………………………………………………………………..1
Abstract………………………………………………………………………….4
第一章绪论……...…………………………………………………………..5
1.1选题的目的和意义.......................................................5
1.2国内外研究现状..........................................................5
1.2.1国内研究现状......................................5
1.2.2国外研究现状......................................................6
1.3太阳能热水器市场分析....................................6
1.4设计的主要内容...........................................................6
第二章太阳能热水器的综述.....................................................7
2.1太阳能热水器系统功能介绍.................................7
2.1.1太阳能热水器基本构成................................7
2.1.2太阳能热水器工作原理及过程..........................9
2.1.3太阳能热水器设计要求................................9
2.2可编程控制器(PLC)综述..................................9
2.2.1PLC的发展和简介.....................................9
2.2.2PLC的特点..........................................10
2.2.3PLC的工作原理......................................11
2.2.4PLC的分类..........................................12
2.2.5PLC的应用领域......................................14
第三章控制系统的设计方案.....................................15
3.1关于系统硬件的设计方案..................................15
3.1.1PLC的选型...........................................15
3.1.2PLC硬件控制框图.....................................16
3.1.3太阳能系统各单元介绍................................16
3.1.4PLC的端口分配.......................................19
3.1.5系统主电路设计......................................20
3.2系统软件设计方案.......................................20
3.2.1系统控制流程图.....................................21
3.2.2设计PLC梯形图程序..............................................24
第四章结论...................................................25
参考文献.......................................................26
附录........................................................27
绪论
1.1选题的目的和意义
当今世界能源问题已成为普遍性的问题,能源关乎着国家的安危,谁拥有了世界上的能源谁就拥有了国际事务的话语权,谁就有了国家经济发展的基础。
但是传统能源已经被消耗殆尽,为了国家以后的发展,世界各国都在开发新的能源,太阳能作为一种既环保又取之不尽的资源已得到了越来越多方面的应用。
众所周知,太阳能是取之不尽,用之不竭,而且环保的巨大能源。
随着世界上煤、石油、天然气储量的不断减少,能源危机也日益严重,同时环境污染的危机也不断的威胁着生态平衡,太阳能的开发利用也提上了新的日程。
有人预测:
二十一世纪太阳能将由辅助能源变为主要能源。
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,有些技术难点还未突破,产品造价高(如光电池),因而没有被人们大规模的使用
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m2。
1987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。
太阳能热水器的生产和应用开始于20世纪70年代后期,开始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始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内,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
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