基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的毕业设计论文

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。

太阳能热⽔器温度控制系统-毕业设计论⽂毕业设计（论⽂）题⽬太阳能热⽔温度控制系统院别电⽓⼯程学院专业电⽓⾃动化技术班级姓名学号指导教师（职称）⽇期摘要随着社会的发展，节能技术的不断改⾰创新，太阳能成为新时代可持续发展战略中带有绿⾊标志的新型能源。

近年来，随着⼈们购买⼒的提升，太阳能热⽔器⼰经变成我们⽇常⽣活中必不可少的设备，太阳能控制器的使⽤率逐年上升。

太阳能热⽔温度控制器的硬件包括单⽚机处理器部分、⽔位和温度信息采集部分、继电器执⾏部分、显⽰部分控制部分。

根据设计系统的稳定性、精确性、节能性、适应性等原则，进⾏硬件部分设计。

控制系统的软件是服务于硬件的，系统将实时采集到的数据与相应的设定值进⾏⽐较、判断，结果是控制循环⽔泵或上⽔电磁阀的⼯作，实现各种智能控制同时，软件还要兼顾到操作⼈员⽅便地选择⼯作⽅式、设置和修改各种设定值，因为⼈们可以根据天⽓情况及⽤户的需要选择定时加热状态、⾃动加热状态软件还要设定以太阳能为优先使⽤的能源，只有在太阳能没有将⽔温加热到⽤户要求的温度下，才启动辅助能源进⾏加热。

关键词：太阳能热⽔温度控制单⽚机传感器⽔温⽔位AbstractWith the development of the society, continuous reform and innovation of energy-saving technology, solar energy into a new era of sustainable development strategy in the new energy with green logo. In recent years, with the raise of people's purchasing power, solar energy water heater has become in our daily life indispensable equipment, solar controller utilization rate increased year by year.Solar hot water temperature controller hardware including the single chip processor parts, water level and temperature data collection, the relay parts, display control part. According to the design of system stability, accuracy, energy saving, adaptability principle, hardware design.Software is in the service of the hardware of the control system, the system will be collected in real-time data comparing with the corresponding value, judgement, the result is to control the circulating water pump or water solenoid valve, to achieve a variety of intelligent control at the same time, the software gives priority to the operator to easily choose the way to work, set up and modify various Settings, because people can choose according to the weather conditions and the needs of the users regularly heating, automatic heating state software also set to gives priority to the use of solar energy, not only in the solar energy heat the water temperature to the temperature of the user requirements, to launch the auxiliary energy for heating. Keywords:Solar hot water temperature control; Single chip microcomputer; The sensor; Water level⽬录摘要 ....................................................................................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1．1 太阳能热⽔器的发展背景 (1)1.1.1 太阳能热⽔器发展的政治法律环境 (1)1.1.2太阳能热⽔器发展的社会环境 (2)1.1.3 太阳能热⽔器发展的经济环境 (2)1.1.4 太阳能热⽔器发展的技术环境 (2)1.2 太阳能热⽔器及其控制系统发展现状 (3)1.3 本⽂所作的⼯作 (4)第2章⽅案选择 (5)2.1⽅案论证 (5)2.2系统的总体要求 (5)2.3 ⽅案选择实现 (6)第3章硬件电路芯⽚的选型 (7)3.1单⽚机选型 (7)3.2⽔温检测装置选型 (8)3.3⽔位检测装置选择 (15)3.4 显⽰器件选择 (16)3. 5 键盘模块的选择 (16)第4章硬件系统设计 (18)4. 1单⽚机最⼩系统 (18)4.1.1时钟电路 (18)4.1.2 复位电路设计 (19)4.2温度检测电路 (19)4.3⽔位检测电路 (20)4.4接⼝电路设计 (21)4.5 显⽰电路 (23)4.6报警电路 (25)4.7 键盘电路 (25)4.8辅助加热电路 (26)4.9控制电路 (27)第5章太阳能热⽔器中央控制器的软件设计 (29)5.1 系统总体软件设计 (29)5.1.1 主程序软件设计 (29)5.1.2 ⽔位检测⼦程序 (30)4.1.3 显⽰软件设计 (30)5.1.4 键盘软件设计 (30)第6章总结 (33)参考⽂献 (34)附录A 电路图 (35)第1章绪论1．1 太阳能热⽔器的发展背景在当今资源紧张不断威胁⼈们⽣活的时代，环保型的能源不断受到⼈们的重视，⽽太阳能是以它独有的优势引起了政府与民众的关注。

基于PLC实现的水温控制XXX（陕西理工学院电气工程系自动化专业，2007级2班，陕西汉中723003）指导教师：XXX[摘要]针对工农业生产中现有的水温控制系统可靠性低、控制精度差、成本高等缺点。

我们利用三菱FX0N60-MR型PLC构建了一个水温控制系统对这一问题进行了研究。

在整个控制系统中以电阻炉作为被控对象，以水温为被控变量，以三菱FX0N60-MR型PLC为控制器，输入部分外加光电耦合器，并用按键和数码管构建了人机接口设置目标温度；控制算法的选择经过对模糊控制和PID算法的实验对比，最终选择采用PID。

PLC程序利用梯形图编程语言进行编写。

在系统搭建完成后我们利用试凑法，通过大量实验对PID控制器的参数进行了优化，进过测试系统能够达到设计要求。

除此之外该系统还具有硬件结构简单、系统可靠性高、制作成本低廉、控制器参数易于调试等优点。

能够利用小型PLC实现对水温较高精度的控制。

[关键词]PLC 温度控制PIDPLC-based temperature control to achieveLiao zhong lin(Grade 07,Class2,Major Automation，Department of Electrical Engineering，Shaanxi University ofTechnology，Hanzhong 723003，Shaanxi)Tutor: Liu pei[Abstract] According to the existing water temperature in the industry and agriculture production control system reliability, low cost, high control precision poor shortcomings. We use mitsubishi FX0N60-MR type PLC has constructed a water temperature control system for this problem is studied. In the whole control system to resistance furnace as controlled object to water temperature as controlled variables, the mitsubishi FX0N60-MR type PLC as the controller, input part plus photoelectric couplers, buttons and digital tube and constructing the man-machine interface set target temperature; The choice of control algorithm based on fuzzy control and PID algorithm experimental, finally choosing PID. PLC program use ladder diagram programming language to write. After the completion of the structures in the system we use trail-and-error, through a large number of experiments of PID controller parameters are optimized, the test system can meet the design requirements. Besides this system also has the hardware structure is simple, system reliability high, production cost is low, and the controller parameters is easy to debug, etc. Can use small PLC to control the water temperature higher accuracy.[Key words] PLC temperature control PID目录绪论 (1)1．设计方案的论证 (2)1.1PLC的选型 (2)1.1.1常用PLC的特点比较 (2)1.1.2本设计PLC的选型 (3)1.2控制方案的选择 (3)1.2.1采用模糊控制的温度控制 (3)1.2.2采用PID算法的温度控制 (3)1.2.3 控制方案的选择 (4)2．硬件电路的设计 (5)2.1PLC硬件资源分配设计 (5)2.2温度传感器 (8)2.2.1 利用温度变送器采集 (8)2.2.2 利用DS18B20采集 (8)2.3输入部分电路设计 (10)2.3.1 设置输入部分电路设计 (10)2.3.2 AD转换结果输入部分电路设计 (10)2.4输出部分电路设计 (10)3．系统软件的设计 (13)3.1PLC编程语言简介 (13)3.2输入部分程序设计 (15)3.3显示部分程序 (15)3.4PID运算部分程序设计 (15)4．系统的调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.2软件调试 (19)4.1软硬件联合调试 (19)4.3实验数据 (19)参考文献 (20)英语科技文献翻译 (21)附录 (34)附录A：源程序 (34)附录B：元器件清单 (37)附录C：电路总图 (38)附录D：实物图 (39)致谢 (40)绪论温度控制系统在各行各业的应用虽然很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高。

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。

毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

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作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它河南理工大学成人教育学院毕业设计（论文）任务书站名：平顶山函授站年级专业13级电气工程及其自动化学生姓名张智强一、设计（论文）题目：基于PLC智能热水器二、设计（论文）任务与要求综合运用所学理论知识，实践知识，结合生产、科研课题，在规定时间内独立完成设计要求。

毕业设计论文太阳能供热工程智能控制系统摘要目前, 太阳能热水器技术上比较成熟，但热水控制器的功能还有可开发的潜力,市面在售的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度水位的自动控制功能。

虽然有的控制器配有电加热辅助装置,但都不是全智能型的,给用户使用带来许多不便。

太阳能单片机控制系统是对其水温与水位的不同进行检测和控制。

本次设计对太阳能控制系统做出全面的了解，对其结构及原理了解详尽。

对于水温与水位的检测和控制进行了重点介绍。

本次设计有驱动电路能够防水管冻裂，还能够在必要时手动控制。

系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。

该控制系统是以AT89C51单片机为基础，实现了检测、控制与显示等功能。

文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：键盘与LED显示电路、驱动电路、水温、水位控制电路等。

对于软件设计采用模块化结构，包括主程序、键盘中断子程序、DS12887更新周期结束中断子程序、LED显示子程序和提前加热时间计算子程序等。

关键词：单片机，太阳能热水器，水位检测，温控系统ABSTRACTAt present,Solar energy water heater technology more mature, but hot water controller function and its development potential，most of the market in the sale of the controller only has the temperature and water level display, do not have the temperature of the water level control function. Although some of the controller is equipped with electric heating system, but not all of the intelligent type, and caused much inconvenience to users.Solar SCM control system is its water temperature and water level detection and control of the different. The design of the solar control system to make a full understanding of detailed understanding of its structure and principle. The water temperature and water level detection and control were highlighted. The design of a drive circuit to water pipe cracking, but also manual control when necessary.System design including the hardware design and software design two parts. This control system based on AT89C51, realized the inspection, control and display, and other functions. This paper describes in detail the design process of the control circuit, including: the keyboard and LED display circuit, drive circuit, water temperature, water level control circuit, etc. The software design using modular structure, including the main program, keyboard interrupt subroutines,DS12887 update cycle ends interrupt subroutines, LED display subroutines and early heating time subroutines, etc.Keywords：Microcontroller，solar water heaters，water level detection, temperature control system目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 (1)1.2太阳能热水器的研究及意义 (2)1.3本课题研究的主要容 (4)第二章太阳能控制系统 (5)2.1控制系统组成 (5)2.2控制装置的工作原理 (9)第三章硬件设计 (10)3.1主要原器件介绍 (10)3.1.1AT89C51高性能8位单片机 (10)3.1.2数码管显示 (12)3.1.3数字温度传感器 (16)3.1.4 ADC0832转换器 (18)3.1.5 继电器 (19)3.1.6 电磁阀与晶闸管 (22)3.1.7 OP07低噪声单运放 (22)3.1.8晶振 (23)3.2水位检测电路的硬件设计 (23)3.3水温检测电路的硬件设计 (24)3.4 键盘电路的硬件设计 (25)3.5驱动电路的硬件设计 (27)3.6显示电路的硬件设计 (27)第四章软件设计 (30)4.1软件设计原理及设计所用工具 (30)4.2显示子程序 (32)参考文献 (34)结束语 (35)致 (36)附录 (37)第一章绪论目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。

太阳能热水器自动控制系统绪论太阳能热水器已经进入千家万户，太阳能热水器给人们的生活或工作提供了很大的便利，但是还存在着很大的不足。

比如夜间用水，太阳能即便有很强的保温设备，但收到外接温差的影响，内部温度还是会下降。

如何实现热水的实时供给，成为一个研究的方向。

本课题根据上述问题，提出解决方案，重在研究自动加热系统，完善太阳能热水器的功能，提高使用性。

本设计使用STC89C52系列单片机作为主节制模块,实现太阳能自动控制系统设计，该系统由八个基本模块组成，实现对太阳能水箱水位、温度的实时检测并报警，通过按键调整时间设置，切换夜间自动加热和手动加热等多种功能。

本设计进行了proteus仿真，验证可行之后，通过软件绘制电路原理图，然后根据电气路焊接实物，在实物上完成所有预期功能。

关键词：单片机太阳能自动控制软件仿真ABSTRACTThe design is designed based on STC89C52 microcontroller to control the smart car automatic tracing system is easy to use, which covers the design of modules and software of automatic tracing smart car hardware on the main part. The smart car automatic tracing system is based on C52 microcontroller based controller core, then the four road to pavement of injection tube of infrared detection system to detect the track, then the signal detected by the real-time feedback transmission for C52 mcu. C52 microcontroller receives the detection signal, compares the relative software according to internal procedures,obtained through the analysis results to control the drive motor running, driving direction which drives rotation control to control the wheels of the car car, allowing the car to travel to their own along the track laying. In this way, the automatic tracing smart car is basically can be completed along the self laying automatic tracing on the track to run.Keywords:STC89C52，Infrared system，Direct-current machine，Auto-tracking目录1概述 (4)1.1本课题的研究意义 (4)1.2本课题研究的应用前景与国内外进展 (4)1.2.1国内wai进展及应用前景 (4)1.2.2本论文的研究目标与研究内容 (4)2 系统总体设计 (4)2.1 系统设计规划 (4)2.2模块方案论证 (5)3 硬件设计 (6)3.1传感器检测模块 (6)3.1.1液位传感器原理与应用 (6)3.1.2水温传感器检测模块 (7)3.2液晶显示模块 (8)3.3单片机 (8)3.3.1单片机晶振模块 (9)3.3.2单片机复位模块 (9)3.3.3单片机P0口上拉电阻 (9)3.3.4最小系统原理图 (10)3.4时钟模块 (10)3.5光耦继电器模块 (11)3.6电源模块 (11)3.7按键模块 (12)4 软件设计 (13)4.1软件架构图 (13)4.2系统设计总流程图 (13)4.3水位检测软件设计 (14)4.4液晶显示软件设计 (15)4.5温度传感器软件设计 (16)4.6时钟模块软件设计 (17)4.7按键扫描软件设计 (18)5测试和分析 (19)5.1测试 (19)5.2性能分析 (20)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1概述1.1本课题的研究意义随着科技的进步，太阳能热水器逐步进入千家万户。

基于PLC太阳能光热发电控制系统的设计（毕业设计）摘要本文介绍了基于PLC（可编程逻辑控制器）的太阳能光热发电控制系统的设计。

该系统旨在将太阳能转化为可用的电能，以满足家庭或工业使用的需求。

通过使用PLC，我们可以实现对太阳能发电系统的监测和控制，确保系统的稳定运行和高效能输出。

引言近年来，太阳能作为一种可再生能源受到了广泛关注。

太阳能发电系统通过利用太阳能将其转化为电能，为人们提供了一种清洁、可持续的能源选择。

然而，由于太阳能的天气依赖性，系统的控制和监测变得至关重要。

PLC作为一种灵活可编程的控制器，被广泛应用于各种自动化系统中。

本文旨在设计一个基于PLC的太阳能光热发电控制系统，以优化系统的性能和运行。

系统设计1. 太阳能光热发电原理首先，我们需要了解太阳能光热发电的基本原理。

太阳能光热发电使用光学反射镜或聚光镜将太阳光聚焦在一个集热器上，集热器中的液体受热后会产生蒸汽，该蒸汽则驱动涡轮发电机产生电能。

2. PLC的选择和配置选择适当的PLC控制器对于系统的稳定性和效率至关重要。

我们将根据系统需求选择合适的PLC型号，并进行必要的配置，如输入/输出模块、通信接口等。

3. 系统监测与控制通过PLC控制器，我们可以设计合适的算法和逻辑来监测和控制太阳能光热发电系统。

例如，通过传感器监测太阳能的辐射和温度，根据设定的阈值来调整反射镜或聚光镜的角度，以保证最佳的光照强度和温度。

4. 安全保护与故障检测为了保障系统的安全运行，我们需要设计安全保护机制和故障检测系统。

这包括电压监测、电流保护、过热保护等功能，以及故障诊断和报警装置。

5. 数据采集和远程监控为了实现对太阳能光热发电控制系统的远程监控和数据采集，我们可以使用PLC控制器的通信接口，将系统的状态信息传输到上位机或云平台上，实现远程数据分析和故障诊断。

结论通过基于PLC的太阳能光热发电控制系统的设计，我们可以实现对太阳能发电系统的监测、控制和故障诊断。

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。

中华人民共和国教育部毕业设计论文题目：太阳能热水器中央控制器的设计与实现学生：指导教师：学院：专业：2007年6月摘要当今计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。

嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功效等严格要求的专业计算机系统。

其最初应用是基于单片机的。

单片机小巧灵活，成本低，易于产品化。

它面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各种控制任务。

目前，国内的太阳能热水器还处于研发阶段，这种控制器只具有温度和水位的显示功能，不具有温度控制功能。

由于加热时间不能控制而导致过烧，从而浪费大量电能。

本设计是以89c51单片机为检测控制中心，采用ds12887实时时钟，实现了温度，水位，时间三种参数的实时显示功能。

关键词：单片机；太阳能热水器；智能控制；水位；温度；时间；The Design and realization of theSolar-powered water ----输入端；Qn-----输出端；、LE为控制端，该片如何工作由功能表定，表中L为低电平、H为高电平、Z为高阻抗（相当开路）×为任意电平，一般将接低电平，LE接ALE就能正常工作。

2.6 IO接口电路8255A(1）总线接口部分CS ——片选线输入A1、A0 ——RD ——WR ——端口选择线（选片内四个端口寄存器）读信号线写信号线（2）内部逻辑部分（3）外设接口部分可由编程决定三个端口的功能输入输出其它A口 8位锁存缓冲 8位锁存双向B口8位锁存缓冲 8位锁存C口 8位锁存缓冲 8位锁存可分成两组分别作A口、B口的选通联络线2、8255A的端口操作A1 A0 选中0 0 PA口0 1 PB口1 0 PC口1 1 控制寄存器二、8255A的工作方式及方式选择1、8255A的工作方式（1）方式0 ——基本输入输出方式A口、B口、C口均有此方式，无选通，是单片机与外部设备之间的直接数据通道。

摘要本课题研究了可编程控制器（PLC）与变频器在太阳能热水器控制器中的应用。

并详细介绍了太阳能热水器的工作原理、工作过程、系统要求，重点研究了系统要求中的光辐射探测及循环水泵的控制、水位控制、压力控制、加热控制、防冻控制等。

指出了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。

课题通过选用s7—200型号PLC控制器，通过光辐射探测器检测光照强度来确定循环泵的启动与否，利用温度传感器检测集热器的温度来实现防冻控制,利用水位传感器检测热水箱中的水位高低实现水位控制,利用压力传感器检测管网末端压力值并通过变频器控制水泵运行来实现压力控制，温度传感器检测管网末端的温度从而控制锅炉的启停来实现了加热控制。

同时运用了CPU224及两个EM235完成了对系统的控制,并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。

通过用PLC对太阳能的改造，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、检修维护方便快捷、可靠性提高,增进了系统的先进性，大大减少了制造成本，可以使更多的用户使用太阳能热水器。

关键词：PLC;太阳能；变频器;热水器；自动控制系统AbstractThis subject research of the programmable controller (PLC）and frequency converter in the application of solar energy water heater. And introduces the working principle of solar energy water heater, process and system requirements, focus on the system hardware structure and software design of the system process. Points out the key design is mainly PLC can meet the basic control function。

专科生毕业论文（设计）题目：基于单片机的音乐盒设计系（部）光伏发电系学科门类工科专业应用电子学号20110700120姓名段维东指导教师张清小2014 年月日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 SystemAbstract: With the world’s growing energy crisis, the new energy’s development 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 (4)2太阳能热水器的组成及工作原理 (4)2.1太阳能热水器的基本结构 (5)2.2太阳能热水器的工作原理 (7)2.3太阳能热水器类型选择......... 错误！未定义书签。

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......................................................................................... Abstract ....................................................... I 第一章绪论. 01.1 本课题研究的目的、意义 01.2国外研究现状 01.2.1 国研究现状 01.2.2 国外研究现状 (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 (3)1.3.4 热管—真空管式太阳能热水器 (3)1.4 研究的容 (4)第二章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 太阳能热水器各单元介绍 (7)2.1.3 系统的要求 (9)2.2 可编程控制器（PLC）简介 (9)2.2.1 PLC的发展历史 (10)2.2.2 可编程序控制器的工作原理 (10)2.2.3 可编程控制器的的特点 (11)2.2.4 PLC的分类 (12)2.2.5 可编程控制器应用领域 (13)第三章热水器控制系统的设计方案 (15)3.1 系统硬件的设计方案 (15)3.1.1 PLC的选型 (15)3.1.2 PLC硬件控制框图 (16)3.1.3 各单元功能作用介绍 (16)3.1.4 PLC的端口分配 (20)3.1.5 系统电路的设计 (21)3.2 系统软件设计方案 (23)3.2.1 软件组成 (24)3.2.2 系统控制流程图 (24)3.2.3 设计PLC控制原理（梯形图程序） (29)第四章可编程控制器（PLC）的安装、维护和检修 (30)4.1 PLC的安装 (30)4.2 PLC系统的电源接线 (30)4.3 接地 (31)4.4 输入接线 (31)4.5 输出接线 (31)4.6 PLC的维护和检修 (32)第五章结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录Ⅰ梯形图 (36)附录Ⅱ指令表 (36)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。