目录摘要IAbstractII第一章总论11.1本课题研究的目的、意义11.2国外研究现况11.3研究内容2第二章全玻璃真空管式太阳能冷水器的综述32.1太阳能冷水器系统功能简介32.1.1太阳能冷水器组成、原理和工作过程42.1.2太阳能冷水器各单元介绍52.1.3系统的控制要求62.2控制器（PLC）简介72.2.1可编程序控制器的工作原理72.2.2可编程控制器的的特性72.2.3PLC的分类82.3本章小结9第三章冷水器控制系统的设计方案103.1系统硬件的设计方案103.1.1PLC硬件控制框图103.1.2各单元元元件的选择113.1.3PLC的端口分配133.1.4系统电路的设计153.2系统软件设计方案163.2.1软件组成163.2.2系统控制流程图173.3本章小结17第四章PLC控制原理的设计194.1程序设计194.2句子表程序设计234.3程序的调试仿真244.4本章小结28总结29参考文献30致谢31外文翻译32外文32英文39河东大学专科生结业设计诚信申明本人诚恳申明：所呈交的专科结业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中早已标明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体早已发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体均已在文中以明晰形式注明。本人完全意识到本申明的法律结果由本人承当。作者签名：二年月日河东大学专科生结业设计任务书论文题目基于PLC的太阳能冷水器的控制系统的设计作者姓名田鑫所属院、专业、年级数学与机电工程大学电气工程及其手动化专业08年级指导班主任姓名、职称XX助教（研究生）任务下达日期2012年12月30日日日论文（设计）的主要内容：本次设计的主要内容：实现太阳能冷水器的手动化控制，用太阳能解决我国家庭冷水是最有希望的、最有效可行的途径。太阳能光热应用市场前景宽广，除家庭用冷水外，还可用于工业冷水、采暖、空调、干燥、农业养殖、水产种植、海水淡化等领域。从发展的角度看，城市家庭生活冷水的供应不应由房东考虑，而应与建筑设计开发同时进行，为了解决用水不便的问题，在此基础上设计出了全玻璃真空管式冷水器的手动控制系统。太阳能冷水器装置简图1-集热器2-增长水管3-循环水箱4-补给水箱5-上升水管6-自来水管7-冷水进水口F1-循环水球阀F2-热水球阀F3-冷水球阀。设计的基本要求：1）手动控制功能；2）除尘功能。借助气温开关检查环境气温是否适宜除尘,气温开关为4℃时除尘。
用一个除尘马达，正转20s，反转20s，连续工作2min；3）水箱差压控制功能。水箱200L,差压控制在180L，水位在10L时注水；4）节水功能。供热阀供热5min，停2min；5）水箱应具备供水水、保温的基本功能；6）报案功能。自动消声，解除故障时指示灯灭；7）手动控制和自动控制的切换。三.设计进度安排阶段设计各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料11月01日——11月10日2查阅有关资料。11月10日——11月25日3阅读设计要求必看的参考资料11月25日——12月13日4开题报告12月13日——12月20日5选定方案12月20日——01月10日6设备及参数的选择01月10日——02月11日7硬件设计02月12日——02月22日8软件设计02月23日——03月15日9仿真03月15日——04月10日10完成定稿04月11日——05月01日11外文翻译，完成二稿05月01日——05月09日12确定结业论文最终稿05月10日——05月20日13送交文印单位装订成规范的结业设计文本05月20日——05月25日14打算及答辩05月25日——06月09日四.需搜集和阅读的资料及参考文献（指导班主任指定）[1]晁阳.可编程控制器原理应用与实例解析.上海：复旦学院出版社，2007.[2]袁任光.可编程序控制器技术与实例[M].上海：华东理工学院出版社，2003,215-238.[3]刘敏.可编程控制器技术[M].南京：机械工业出版社.2000,57-86.[4]邱公伟.可编程控制器网路通讯及应用[M].上海：复旦学院出版社，2001,112-135.[5]陈宏.可编程控制器(PLC)的选型[J].化工进展，2003，22(12)：1354-1356.[6]胡学芝.可编程控制器的选择[J].机械制造与手动化，2004，33(2)：65-67.[7]姚伟.太阳能借助与可持续发展[J].中国能源，2005，27(2):46-47.[8]李亭寒,陈小霓，等.太阳能应用技术，中国农业机械出版社，2004，25（2）12-15.[9]赵缓,越慧，等.我国太阳能资源及其开发借助，经济地理，1998，98-125.[10]刘文强.我国太阳能冷水器产业发展现况及展望，2002年第4卷(第104卷),4-8.[11]陆维德.我国太阳冷水器产业的发展，太阳能,1999年第4期，23-25.[12]奚阳.热管太阳能集热器夏季运行性能研究，四川学报，1999年第J期，6-8..教研室意见负责人签名：年月日大学意见负责人签名：年月日摘要本课题研究了可编程控制器（PLC）在太阳能冷水器手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。强调了PLC设计的关键主要是能满足基本控制功能,并考虑维护的便捷性、系统可扩充性等。在本文中经研究确定出了系统的各个工序，勾画了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配和PLC的选型；依据系统设计要求设计勾画了系统的控制矩形图；勾画出了控制系统电气原理图和接线图等。通过用PLC对太阳能冷水器手动控制系统的整修，大大降低了系统对其它元元件的使用，使系统接线简单、检修维护便捷快捷、可靠性增强，增进了系统的先进性。关键词:PLC太阳能；手动控制系统；冷水器。AbstractApplicationofPLCinsolarwaterheaterautomaticcontrolsystemisresearchedinthispaper.Thecontentofthispaperontheprocessofsystemhardwareconstitutionandthesystemsoftwaredesignisemphasized.AndthekeyofPLCdesignthatistosatisfythebasiccontrolfunctionispointedout,meanwhilemaintenanceconvenienceandsystemextensionarealsoconsiderated.Thecontentofthispaperisdividedintofourparts.Inthefirstpart,theprocedureofthesystemisestablished,andthenthetreatmentflowchartisdrawedout;Inthesecondpart,TheaddressofI/Oisresigned.andthesuitablePLCtypeischoosed.Thethirdpart,thecontrolladderdiagramisdesignedaccordingtotherequirement;Intheend,theelectricalprinciplediagramandtheinterconnectiondiagramaredrawn.Throughthedesignofthesolarwaterheaterautomaticcontrolsystem,thecomponentsthatisusedinthesolarwaterheaterautomaticcontrolsystemaredecreased.Theperformanceofthesystemislifted,andithasthefeaturesuchassimplyinterconnection,rapidandeasyfaultdetectingandmaintenance,andhighreliability.Inaword,thesystembecomesmoreadvancedbecauseofmydesign.Keywords:PLCsolar;automaticcontrolsystem;waterheater.第一章总论1.1本课题研究的目的、意义用太阳能解决我国家庭冷水是最有希望的、最有效可行的途径。
太阳能光热应用市场前景宽广，除家庭用冷水外，还可用于工业冷水、采暖、空调、干燥、农业养殖、水产种植、海水淡化等领域。从发展角度看，城市家庭生活冷水的供给不应由房东考虑，而应与建筑设计开发同时进行。为了才能解决家庭生活用水不便的问题，在此基础上设计出了全玻璃真空管式冷水器的手动控制系统。全玻璃真空管式，其优点：安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能冷水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源借助方法使太阳能冷水器全年全天候正常运行，环境湿度低时效率一直比较高。在电子技术急速发展的明天，有必要并且有可能采用新技术对原电气控制系统进行改建，以提升可靠性，并实现系统的手动控制，提升太阳能冷水器稳定性。可编程控制器因为可提供使用的时间熔断器和中间熔断器相当多，但是其常开常闭触点可多次重复使用，促使我们在编程中可以随心所欲。用内部编程“软器件”取代熔断器逻辑控制电路中大量的时间熔断器和中间熔断器，简化控制线路、有效提升系统的可靠性，是PLC的突出特征[1]。太阳能冷水器是太阳能热借助中商业化程度最高、应用最普遍的技术。目前，我国大部份太阳能冷水器控制部份，常常须要大量的中间熔断器和时间熔断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。
但是冷水器手动控制系统中大多采用单片机控制，单片机开发价钱较高，而PLC开发价钱实惠。选用PLC控制，它具有速率快，可靠性高，容积小，功能全，编程简单的特性。通过改进或建立已有太阳能冷水器控制系统的不足，设计开发新型太阳能冷水控制系统—基于PLC的太阳能冷水器手动控制系统[2]。1.2国外研究现况我国太阳能冷水器产业发展迅速，目前已成为世界上最大的太阳冷水器生产国，但与太阳冷水器配套的控制器却始终处于研究和开发阶段，尤其是与太阳能冷水器系统匹配的控制器，至今仍未检索到相关报导。近几年来，市场上相继出现了一些太阳能冷水器控制器，但大多数控制器存在着例如性能不稳定，容易形成误操作；体温、水位监测、控制偏差大；显示器有时出现乱码；与电辅助加热装置不能挺好配合；太阳能借助率较低等问题，影响了用户的使用。更有甚者，有些控制器质量较差，时常发生故障，给用户带来众多不便，严重影响了用户的使用，进而影响到太阳冷水器的销售。太阳冷水器，尤其是太阳冷水系统及其控制器有着宽广的发展前景，但现有的技术研究和产品开发投入较少。为此，在太阳冷水器、太阳冷水系统的检测控制方面，应造成足够注重，加强投入一定力量研究开发高质量、性能好的测控产品[3]。
1.3研究内容本课题研究的内容是用PLC控制太阳能冷水器系统，实现太阳能冷水器系统手动化控制及手工控制，使其满足实际各类控制须要、使更多的工作免予人参与、使系统愈发稳定可靠。具体研究工作从以下方面展开：1）确定系统的各类工序，勾画系统的工艺流程图；2）PLC选型及I/O分配；3）设计、绘制矩形图，满足各控制要求；4）勾画电气原理图、外部接线图等；5）根据设计要求调试系统成功。第二章全玻璃真空管式太阳能冷水器的综述2.1太阳能冷水器系统功能简介图2.1冷水器系统的结布光注释:Tl，热水箱的气温传感；T2，循环水管中的湿度传感；T3，集热器中的湿度传感F1，循环水球阀；F2，热水球阀；F3，冷水球阀。此款冷水器借助微机控制主要有以下两种控制功能:水控温制、水箱加热控制。1、水控温制为了提供湿度不高于37℃的水，具体控制过程如下：关掉热水球阀F2和循环水球阀F1，之后微机开始进行水箱的气温采集，同时进行体温的比较，当水箱中的湿度大于37℃时，电热器D接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进行采集。当体温加热到小于37℃时电热器D断掉，这么反复循环保证了体温的稳定[4]。
2、水箱加热控制没有威海或则烟台很弱时，水箱电加热开始运行，保证温度抵达设定值。热水箱气温为T1，将它和设定值37℃相比较，进而控制是否打开电加热。具体过程如下:若Tl=VW102,VW100=Q1.0=M0.5=M0.6Network10LDW=VW102,VW100AW>=VW108,VW106=Q0.4=Q0.5ANI0.5=Q1.4Network12LDW>=VW102,VW100AW=VW108,VW110CTUC3,3Network15LDNM0.1ANC3ANM0.2=Q1.1Network16LDM0.1ANC3ANM0.3=Q1.2Network17LDW>=VW102,VW100AW>=VW108,VW110=M0.2=M0.3=M0.4Network18LDI0.4=Q1.3=Q0.64.3程序的调试仿真这部份是对前面设计内容的一个验证，运用了西门子S7-200仿真软件，该软件将西门子PLC的内部硬件虚拟化，通过线圈的颜色变化来表示线圈的得电和失电，从而表明太阳能冷水器手动化控制的实现。
开始和停止注水程序设定水位上限现场水位水位下限体温上限现场气温值气温下限气温水位抵达设定值是循环水阀、水位抵达设定值注水停止。冷水阀开。气温高于4度，则除尘开始，马达正转20秒，反转20秒，循环3次。除尘循环计数一次。除尘循环计数2次。除尘循环计数3次。气温抵达4度，则除尘结束。自动排水。以上为本设计的仿真过程和仿真结果图，通过仿真表明程序编撰无误，可以运行，证明本设计的合理智和正确性。4.4本章小结本章的主要内容是全玻璃真空管太阳能冷水器手动化控制系统的软件设计，按照太阳能冷水器的控制要求，综合其输入输出点数的分配，编成符合控制要求的控制程序即矩形图，采用S7-200仿真软件进行调试仿真，设计达到了所预定的疗效。总结通过本次设计，使太阳能冷水器达到了系统的各类控制要求，成功完成太阳能冷水器的PLC手动控制系统的设计。经过对系统程序的运行调试，实现了太阳能冷水器的手动控制，也可实现太阳能冷水器自动控制。增强了系统的可靠性，达到了设计目标。设计中还是存在着一些不足，本系统还有待进一步的建立、改进。与美国相比，我国的太阳能冷水器的手动控制系统却始终处于研究和开发阶段，尤其是与太阳能冷水系统匹配的控制系统。
美国早已发展用PLC对太阳能冷水器的精细控制，我国对太阳能冷水器手动控制系统的研究还有很长一段路要走。参考文献[1]晁阳.可编程控制器原理应用与实例解析.上海：复旦学院出版社，2007.[2]袁任光.可编程序控制器技术与实例[M].上海：华东理工学院出版社，2003,215-238.[3]刘敏.可编程控制器技术[M].上海：机械工业出版社.2000,57-86.[4]邱公伟.可编程控制器网路通讯及应用[M].上海：复旦学院出版社，2001,112-135.[5]陈宏.可编程控制器(PLC)的选型[J].化工进展，2003，22(12)：1354-1356.[6]胡学芝.可编程控制器的选择[J].机械制造与手动化，2004，33(2)：65-67.[7]姚伟.太阳能借助与可持续发展[J].中国能源，2005，27(2):46-47.[8]李亭寒,陈小霓，等.太阳能应用技术，中国农业机械出版社，2004，25（2）12-15.[9]赵缓,越慧，等.我国太阳能资源及其开发借助，经济地理，1998，98-125.[10]刘文强.我国太阳能冷水器产业发展现况及展望，2002年第4卷(第104卷),4-8.[11]陆维德.我国太阳冷水器产业的发展，太阳能,1999年第4期，23-25.[12]奚阳.热管太阳能集热器夏季运行性能研究，四川学报，1999年第J期，6-8.[13]冯德纯,贾玉英，等.透明真空平板玻璃，中国玻璃，1998年第2期，4-7.[14]贾玉英,冯心，等.真空玻璃的制造，中国玻璃，2000年第6期，2-6.[15]唐健正,贾玉英，等.真空玻璃及发展前景，新材料和应用，2001年第1期45-48.致谢时间荏苒，经过两个多月的紧张的繁忙，结业设计总算接近尾声，给学院的最后一课画上了一个完满的句号。
四年的理论学习，使我把握了基本的专业知识、学习技巧。但是，理论离不开实践，结业设计正是专业教学的最后一个环节它使我们使所学的知识得到备考、巩固，强化了理论联系实际的能力，真正把所学的知识应用到实践中去，为将来进入社会，迈向工作单位打下了坚实的基础。在诸位指导班主任和朋友的热心帮助下，我完成了本次设计。在结业论文完成之际向培养我的中学及所有关爱和鼓励我的老师表示深深的歉意。此次设计为我今后的工作奠定了良好的基础，同时，使我还能把学到的知识应用到实践当中，也是对我四年来所学专业知识的一次检验。在设计过程中得到了来自方方面面的关爱与指导。尤其是指导班主任XX老师在学习中给与了很大的帮助，为本次设计的顺利完成花费了大量的心血。在此我要向敬爱的导师表示深深的歉意!因为本人能力有限，在设计过程中不妥之处在所难免，望广大指导班主任给与批评见谅。感谢!1
