太阳能热水器控制系统设计
目 录
摘 要 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 第1章 绪 论 .............................................................................................................. 1
1.1 选题背景及意义 ............................................................................................. 1 1.2 本课题的研究内容 ......................................................................................... 1 第2章 可编程控制器的概述 ...................................................................................... 3
2.1 可编程控制器的简介 ..................................................................................... 3 2.2 可编程逻辑控制器在生活中的应用 ............................................................. 3 2.3 可编程逻辑控制器的工作原理 ..................................................................... 4 2.4 可编程逻辑控制器的编程语言 ..................................................................... 4 第3章 MCGS的概述 .................................................................................................. 6
3.1 MCGS的简介 .................................................................................................. 6 3.2 MCGS的主要功能 .......................................................................................... 6 3.3 MCGS与PLC通讯设置 ................................................................................ 7 第4章 太阳集热系统的硬件设计 ............................................................................ 11
4.1 太阳集热控制系统的要求 ........................................................................... 11
4.1.1 集热系统的要求 ............................................................................... 11 4.1.2 热交换控制系统的要求 ................................................................... 11 4.1.3 生活用热水供水控制的要求 ........................................................... 11 4.2 PLC及其他硬件的选型和配置 .................................................................... 11
4.2.1 PLC型号的选择 ................................................................................ 11 4.2.2 温度传感器及温度变送器设置 ....................................................... 12 4.2.3 PLC I/O分配表 .................................................................................. 13 4.3 集热系统硬件连接图 ................................................................................... 14
4.3.1 PLC硬件接线图 ................................................................................ 14
II
4.3.2 EM235模块连接 ............................................................................... 14 4.3.3 温度变送器与热电偶/热电阻连接 .................................................. 15
第5章 系统的软件设计 ............................................................................................ 16
5.1 编程软件STEP7--Micro/WIN概述 ............................................................ 16
5.1.1 STEP7--Micro/WIN简单介绍 ........................................................... 16 5.1.2 PC与PLC的通信方式 ..................................................................... 16 5.2 程序设计 ....................................................................................................... 16
5.2.1 温度数据转换思路 ........................................................................... 16 5.2.2 比较指令 ........................................................................................... 17 5.3 MCGS画面的设计 ........................................................................................ 18
5.3.1 组态变量的建立及设备连接 ........................................................... 18 5.3.2 创建组态画面 ................................................................................... 19 5.3.3 数据报警提示 ................................................................................... 20
结 束 语 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 致 谢 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 参考文献 ...................................................................................................................... 21
III
第1章 绪 论
1.1 选题背景及意义
热水是我们生活中必不可少的，尤其是在冬季，人们对热水的需求更大。在没有使用洗碗机的家庭中，人们吃完饭后更喜欢使用温热水来洗碗，其中的原因大家都知道，在用温热水洗的时候，不会冻手；人们洗澡时也需要热水，有的家庭使用空气能热水器，有的更倾向燃气热水器，还有的则安装电热水器。
这三种加热方式在普通家庭是常见的选择，但在用水量庞大、且24小时需要热水供应的环境中使用就显得不合适了。在上述环境中，我们一般采用锅炉加热或者电加热，以保证水量庞大且24小时热水供应。
故我们需要设计一种采用太阳能集热方式，可以不用关注天气的装置，并且可以满足这种用水量庞大的、24小时供应热水的环境使用。
1.2 本课题的研究内容
目前较为常见的跟踪方法是光电跟踪方式和视日运动轨迹跟踪方式。查阅相关资料后发现光电跟踪方式在阴天时，太阳辐射较弱，光电转换器很难灵敏响应光线的变化；在多云天气时，当太阳被云层遮住，光电转换器会给出错误响应，使整体产生误动作，严重的话会引起大事故。视日运动轨迹跟踪方式是根据太阳的运行轨迹，通过计算每一时刻的太阳高度角与水平角参数，从而控制装置跟踪太阳。因此视日运动轨迹跟踪方式的精度取决于输入信息的准确性，以及跟踪装置初始安装时的水平指北确定。经过对比两种跟踪方式，本设计决定采用第二种跟踪方式，即视日运动轨迹跟踪方式。
而本课题主要研究的是太阳能集热控制系统，故在上述提出的跟踪方法的基础上增加一个太阳能集热控制系统。该系统包括集热系统、油与水的热交换控制系统、生活用热水供水控制系统。在太阳自动跟踪的基础上，实现太阳能集热控制系统全天候、高效率地独立运行，将尽可能多的太阳能转换为热能，提供给用户使用。
针对整个控制系统分别进行了硬件设计和软件设计。硬件设计包括PLC型号的选择、温度传感器和温度变送器的选型及设置、PLC的I/O分配、PLC的硬件连接、温度变送器与EM235模块的连接、温度变送器与热电偶/热电阻的连接；而软件部分则设计了太阳能集热系统的控制体系，实现了各个硬件模块的功能、并将检测得到的数
1
据进行处理以及执行机构的驱动控制。最后，设计了太阳能集热系统相关环节的实验，以达到硬件与软件的良好契合。
2
太阳能热水器控制系统设计
