太陽能熱水器智能控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、太陽能熱水器智能控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)I摘要本文實(shí)現(xiàn)了PLC（可編程控制器）在太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。硬件選用OMRON司CPM1A（列的30點(diǎn)可編程控制器，在軟件設(shè)計(jì)上使用OMRON司提供的CX-ON即序進(jìn)行系統(tǒng)控制梯形圖編寫。并指出了PLC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能、考慮維護(hù)的方便性、系統(tǒng)可擴(kuò)展性等。本文設(shè)計(jì)的太陽能熱水器由自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式組成，在自動(dòng)模式中太陽能熱水器能夠自動(dòng)上水、加熱、保溫，手動(dòng)模式則按照用戶的按鍵操作執(zhí)行相應(yīng)功能，太陽能熱水器在出現(xiàn)故障時(shí)還具有報(bào)警功能，如溫度過高會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加熱器并閃爍溫度警示燈，水位過高則自動(dòng)關(guān)閉上水閥閃爍水位警示燈，并且繪制了系統(tǒng)的

2、工藝流程圖；按照設(shè)計(jì)要求合理地進(jìn)行了系統(tǒng)的I/O分配和PLC的選型，繪制了系統(tǒng)的控制梯形圖、控制系統(tǒng)電氣原理圖和I/O控制原理電路圖等。通過用PLC對(duì)太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造，大大減少了系統(tǒng)對(duì)其它元器件的使用，使系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)方便快捷、可靠性提高，增進(jìn)了系統(tǒng)的先進(jìn)性。關(guān)鍵字：PLQ太陽能；自動(dòng)控制系統(tǒng)；熱水器AbstractApplicationofPLCinsolarwaterheaterautomaticcontrolsystemisresearchedinthispaper.Thecontentofthispaperontheprocessofsystemhardwarec

3、onstitutionandthesystemsoftwaredesignisemphasized.AndthekeyofPLCdesignthatistosatisfythebasiccontrolfunctionispointedout,meanwhilemaintenanceconvenienceandsystemextensionarealsoconsiderated.Thecontentofthispaperisdividedintofourparts.Inthefirstpart,theprocedureofthesystemisestablished,andthenthetrea

4、tmentflowchartisdrawedout;Inthesecondpart,TheaddressofI/Oisresigned.andthesuitablePLCtypeischoosed.Thethirdpart,thecontrolladderdiagramisdesignedaccordingtotherequirement;Intheend,theelectricalprinciplediagramandtheinterconnectiondiagramaredrawn.Throughthedesignofthesolarwaterheaterautomaticcontrols

5、ystem,thecomponentsthatisusedinthesolarwaterheaterautomaticcontrolsystemaredecreased.Theperformanceofthesystemislifted,andithasthefeaturesuchassimplyinterconnection,rapidandeasyfaultdetectingandmaintenance,andhighreliability.Inaword,thesystembecomesmoreadvancedbecauseofmydesign.Keywords:PLC;Solar;Au

6、tomaticcontrolsystem;WaterheaterII緒論31 太陽能熱水器的研究情況4.1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀4.1.2 本文研究的內(nèi)容5.2全玻璃真空管式太陽能熱水器的概述6.2.1 太陽能熱水器系統(tǒng)功能 太陽能熱水器組成、原理和工作過程62.1.2 太陽能熱水器的硬件結(jié)構(gòu). 系統(tǒng)的要求8.2.2 可編程控制器 PLC的發(fā)展歷史 可編程序控制器的工作原理 可編程控制器的的特點(diǎn)102.2.4 PLC的分類1.13熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)

7、計(jì) PLC的選型 PLC硬件控制框圖133.1.3 各單元功能作用 PLC的端口分配.163.1.5 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)193.2.1 系統(tǒng)控制流程圖 設(shè)計(jì)PLC控制原理（梯形圖程序）214MCGS組態(tài)模擬254.1 MCGS組態(tài)軟件254.2 MCGS操作界面264.2.1 建立新的工程264.2.2 設(shè)計(jì)畫面流程274.2.3 定義數(shù)據(jù)變量294.3 與PLC進(jìn)行連接30結(jié)論31.致謝32.參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄A太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)梯形圖34附錄B組態(tài)界面36附錄C組態(tài)程序372

8、用太陽能解決我國(guó)家庭熱水是最有希望的、最有效可行的途徑。太陽能光熱應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊，除家庭用熱水外，還可用于工業(yè)熱水、采暖、空調(diào)、干燥、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、海水淡化等領(lǐng)域。從發(fā)展角度看，城市家庭生活熱水的供給不應(yīng)由業(yè)主考慮，而應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)開發(fā)同時(shí)進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了全玻璃真空管式熱水器的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，有必要而且有可能采用新技術(shù)對(duì)原電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高可靠性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高太陽能熱水器穩(wěn)定性。可編程控制器由于可提供使用的時(shí)間繼電器和中間繼電器相當(dāng)多，而且其常開常閉觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用，使得我們?cè)诰幊讨锌梢苑奖阍O(shè)計(jì)。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏輯

9、控制電路中大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器，簡(jiǎn)化控制線路、有效提高系統(tǒng)的可靠性，是PLC的突出特點(diǎn)。目前，我國(guó)大部分太陽能熱水器控制部分，往往需要大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器來滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、繁瑣，故障時(shí)有發(fā)生，給使用和日常維護(hù)帶來了很大的不便。太陽能熱水器是太陽能熱利用中商業(yè)化程度最高、應(yīng)用最普遍的技術(shù)。但是在熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)控制，單片機(jī)開發(fā)價(jià)格較高，而PLC開發(fā)價(jià)格便宜。選用PLC控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。通過改進(jìn)或完善已有太陽能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)開發(fā)新型太陽能熱水控制系統(tǒng)一基于PLC的太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng)

10、。431太陽能熱水器的研究情況1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已成為世界上最大的太陽熱水器生產(chǎn)國(guó)，但與太陽熱水器配套的控制器卻一直處于研究和開發(fā)階段。近年來，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了一些太陽能熱水器控制器，但大多數(shù)處在存在控制器性能不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生誤操作；水位檢測(cè)、溫度、控制誤差大；顯示器出現(xiàn)亂碼；不能與電輔助加熱裝置很好配合；太陽能利用率較低等問題，影響了用戶的使用。太陽熱水器其控制器有非常廣闊的發(fā)展前景，但由于現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)投入較少。因此，在太陽熱水器、太陽熱水系統(tǒng)的測(cè)量控制方面，應(yīng)加大投入力量，研究開發(fā)高質(zhì)量、高性能的產(chǎn)品101.1.2 國(guó)外

11、研究現(xiàn)狀太陽能熱水器是利用太陽輻射能和熱水的裝置。世界上第一臺(tái)熱水器是美國(guó)馬里蘭州的肯普于1891年發(fā)明的。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，人們創(chuàng)造了各式各樣被統(tǒng)稱為網(wǎng)曬式”的太陽能熱水器。二戰(zhàn)結(jié)束之后，人們將注意力又轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)發(fā)展。一些缺乏基礎(chǔ)能源的國(guó)家，如日本，開始投入物力財(cái)力開發(fā)利用太陽能，經(jīng)過科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種簡(jiǎn)易平板太陽集熱器已經(jīng)開始出現(xiàn)在市場(chǎng)中。到20世界70年代，隨著全世界能源短缺危機(jī)日益加重，促使人們又重新重視對(duì)太陽能的開發(fā)利用，全世界多數(shù)國(guó)家花了不少財(cái)力物力，用于加大對(duì)太陽能利用技術(shù)的研究和開發(fā)，尤其是對(duì)太陽能熱水器的研究。到上世紀(jì)70年代末，太陽熱水器的開發(fā)利用在美國(guó)、日本、德國(guó)、等

12、國(guó)家得到了很大的發(fā)展.在隨后的十幾年里，平板型集熱器太陽熱水器的推廣應(yīng)用在一些國(guó)家得到了較快的發(fā)展。1975年美國(guó)發(fā)明了全玻璃真空管太陽集熱器并推向市場(chǎng)。在隨后的十幾年內(nèi)，全玻璃真空管太陽熱水器性能通過完善、提高，并逐步降低成本，因而得到了快速發(fā)展，到上世紀(jì)90年代，這種新型太陽能熱水器已成為推廣應(yīng)用的主流產(chǎn)品2。1.2 本文研究的內(nèi)容本課題研究的內(nèi)容是用PLC控制太陽能熱水器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽能熱水器系統(tǒng)自動(dòng)化控制及手工控制，使其滿足實(shí)際各種控制需要、使更多的工作免于人參與、使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。具體研究工作從以下方面展開：(1) 了解太陽能熱水器的組成和工作原理(2)確定系統(tǒng)的各種工序，繪制系統(tǒng)

13、的工藝流程圖。(3)研究系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案，PLC選型及I/O分配。(4)設(shè)計(jì)、繪制梯形圖，滿足各控制要求。(5)繪制電氣原理圖。(6)編寫太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)組態(tài)程序。2全玻璃真空管式太陽能熱水器的概述2.1 太陽能熱水器系統(tǒng)功能2.1.1 太陽能熱水器組成、原理和工作過程1、熱水器組成及原理熱水器由水箱、循環(huán)管道和集熱器組成。下圖為裝置簡(jiǎn)圖。圖中集熱器1按規(guī)定放置，下降水管2的一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另端與1的下集管接通。上升水管5與循環(huán)水箱3的上部相連，另一端與1的上集管相接。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。當(dāng)1吸收太陽輻射后，1內(nèi)溫度升高，水溫升高。水溫升高后，水的比重減輕，

14、經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。而循環(huán)水箱下部的冷水，比重較大，就由水箱下部流到1下方，在1內(nèi)加熱后又上升。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到1吸收的熱量與散失的熱量相平衡時(shí)，水溫不再升高。這種熱水器利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱為循環(huán)式熱水器。熱水器裝置簡(jiǎn)圖2.1所示。1 一集熱器2下降水管3循環(huán)水管4一補(bǔ)給水箱5上升水管6自來水管7熱水出水管4圖2.1熱水器裝置簡(jiǎn)圖2、熱水器的基本工作過程(1)吸熱過程。太陽輻射被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內(nèi)的水。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高比重減小導(dǎo)致上升，產(chǎn)生向上的動(dòng)力，出現(xiàn)熱虹吸現(xiàn)象。隨著熱水不斷上升至儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)下循環(huán)管實(shí)時(shí)填充冷水，循環(huán)往

15、復(fù)，最后整箱水溫共同提高。(2)水循環(huán)管路。家用太陽能熱水器按自然循環(huán)方式工作，無額外動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有5c6c以上的溫差就可以循環(huán)很好。合理布置水循環(huán)管路、選擇適當(dāng)?shù)墓軓侥芴岣呒療崞鞯臒峤粨Q效率。自然循環(huán)方式的系統(tǒng)管路中的流態(tài)可視為層流。集熱器內(nèi)管路阻力主要是沿程阻力，支管沿程阻力還要大于主管。水溫升高后導(dǎo)致水運(yùn)動(dòng)粘度減小，沿程阻力減小，局部阻力增大。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時(shí)，加大支管管徑，不僅沿程阻力迅速減小，而且局部阻力也將跟著減小。一般地，支管的半徑應(yīng)在10mm以上。當(dāng)主管管徑達(dá)到一定值以后，增加主管管徑對(duì)減小系統(tǒng)阻力意義不大。2.1.2 太陽能熱水器的硬件結(jié)構(gòu)1、集熱器

16、平板式太陽能集熱器為平板式太陽能熱水器的主要部件，它由吸熱體、透明玻璃、保溫層等組成。當(dāng)黑色的金屬片處于陽光下，即可吸收太陽能而提高溫度，同時(shí)也向周圍散發(fā)熱量。若它吸收的太陽輻射能量與散發(fā)的能量相等，此時(shí)金屬片就不再升溫，這就叫“平衡溫度”。如果在金屬片內(nèi)有流道，通過流體把熱量不斷帶走，為了達(dá)到平衡溫度，金屬片需要持續(xù)吸收太陽的輻射能。利用這種原理，將帶流道的金屬板裝在一個(gè)密閉保溫盒體中，上面蓋上玻璃，使太陽的輻射能可以進(jìn)入盒體，集熱器由于吸熱體溫度較低，其發(fā)射出的大部分輻射能不能穿透玻璃而被阻隔在集熱器內(nèi)，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，提升了集熱器的集熱效率網(wǎng)02、循環(huán)管道熱水器如果要運(yùn)行起來，還需配置

17、合適的管道。熱水器管道系統(tǒng)能否正確連接，將對(duì)熱水器循環(huán)效率產(chǎn)生很大影響。3、熱水器水箱及水箱配置水箱是熱水器重要組成部分。它包括循環(huán)水箱和補(bǔ)給水箱；循環(huán)水箱與集熱器上下水管相連，用于熱水循環(huán)。循環(huán)水箱只與補(bǔ)給水箱相通，當(dāng)循環(huán)水箱水位低時(shí)，產(chǎn)生補(bǔ)給冷水的作用。(1)循環(huán)水箱循環(huán)水箱的作用是保持最高水位的平面，同時(shí)排出水中的空氣，避免其進(jìn)入管道系統(tǒng)，造成氣阻損失。(2)補(bǔ)給水箱補(bǔ)給水箱的作用是供給冷水。自來水并不是直接進(jìn)入循環(huán)水箱。而是通過補(bǔ)給水箱進(jìn)行補(bǔ)給。其目的是使冷水與熱水分離，保持循環(huán)水箱中熱水的水溫。(3)水箱配管水箱配管是指在水箱中排放熱水管、進(jìn)出水管的高度位置，它對(duì)排放水溫起著主要作用

18、。因此，熱水出水管位置越高，其排放的熱水溫度亦越高。2.1.3 系統(tǒng)的要求根據(jù)人們對(duì)熱水器的使用習(xí)慣和人性化設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有以下功能：(1)自動(dòng)控制功能。系統(tǒng)在自動(dòng)工作方式時(shí)，能自動(dòng)控制各電磁閥的開關(guān)。(2)水箱液位控制功能。水箱230L,液位控制在200L。(3)水箱應(yīng)具備供熱水、保暖的基本功能。水箱采用加厚聚氨脂發(fā)泡保溫。(4)恒溫功能。出水溫度可通過恒溫閥控制，用戶需要熱水時(shí)，可通過手動(dòng)調(diào)節(jié)。2.2 可編程控制器可編程控制器(PragrammableLogicController)簡(jiǎn)稱PLC,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是在20世紀(jì)60年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國(guó)科學(xué)家首先研制

19、成功的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、順序控制、算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)等操作指令，并通過模擬的、數(shù)字的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械設(shè)備或者整個(gè)生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。PLC自產(chǎn)生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。長(zhǎng)期以來，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制而發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。這主要是源于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)的需要4o2.2.1 PLC的發(fā)展歷史20世紀(jì)70

20、年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)PLC是繼電器常規(guī)控制和微機(jī)技術(shù)概念相結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展后，為了方便反映可編程控制器的功能眾多特點(diǎn)，就定名可編程序控制器為ProgrammableLogicController（PLC）。在20世紀(jì)70年代，可編程控制器（PLC）進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，令其功能發(fā)生了質(zhì)的飛躍。更快的運(yùn)算速度、更小的體積、更穩(wěn)定的工業(yè)抗干擾特點(diǎn)、PID功能、模擬量運(yùn)算功能以及超高的性價(jià)比奠定了其在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位。20世紀(jì)80

21、年代，可編程控制器已廣泛應(yīng)用在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家中。生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代，是PLC發(fā)展的最快時(shí)期，其年增長(zhǎng)率一直維持在2550%。在這一時(shí)期，PLC在處理數(shù)字運(yùn)算能力、模擬量能力、網(wǎng)絡(luò)能力和人機(jī)接口能力得到大幅度提高，PLC被逐漸引入工業(yè)過程控制領(lǐng)域，在某些功能上取代了當(dāng)時(shí)處于在過程控制領(lǐng)域中占有統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末，可編程控制器的發(fā)展更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。在這個(gè)時(shí)期發(fā)展了超小型機(jī)和大型機(jī)，研究生了多種多數(shù)的特殊功能單元、生產(chǎn)了多種人通信單元、機(jī)界面單元，使應(yīng)用可編程控制器的控制設(shè)備的配套變得更加容易5。2.2

22、.2 可編程序控制器的工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式，在循環(huán)掃描工作方式基礎(chǔ)上大、中型PLC還采用中斷工作方式。循環(huán)掃描即可按照固定順序，也可以按照可變順序或者用戶程序規(guī)定的一級(jí)順序（高級(jí)和低級(jí)順序）進(jìn)行。因?yàn)橛行┏绦虿恍枰獟呙枰淮螆?zhí)行一次，也為了在控制系統(tǒng)需要處理較多I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，通過利用分批分時(shí)掃描執(zhí)行、不同模塊組合的安排的辦法，縮短循環(huán)掃描周期、提升控制的實(shí)時(shí)性60用戶將程序設(shè)計(jì)、編譯后，利用編程器鍵入到PLC的存儲(chǔ)器中，并將被驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件與現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)按照規(guī)定依次接在輸出模板的輸出端與輸入模板的輸入端上，然后用令其處于工作狀態(tài)，這樣PLC就以循環(huán)掃描的工作方式進(jìn)行工作。并根

23、據(jù)用戶程序、輸入信號(hào)的控制下，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，完成控制任務(wù)。PLC的循環(huán)順序掃描過程如圖2.2所示。圖2.2PLC循環(huán)順序掃描工作流程圖從圖2.2中可以看出，一個(gè)掃描周期中包含六個(gè)掃描過程。根據(jù)系統(tǒng)軟件的控制，按圖2.2所示的程序流程順序去執(zhí)行，這種工作方式稱為順序掃描方式。2.2.3 可編程控制器的的特點(diǎn)1、靈活性和通用性強(qiáng)由于PLC產(chǎn)品的模塊化和系列化，還配備了品種齊全的硬件裝置可供用戶選用。當(dāng)控制對(duì)象的硬件配置確定了之后，就可以通過修改用戶程序,方便快速地根據(jù)工藝條件的變化而變化。2、PLC的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)。當(dāng)代PLC不僅具有計(jì)時(shí)、邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)等功能，還具有A/

24、D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值運(yùn)算等功能。因此，它既可以控制開關(guān)量，也可以對(duì)模擬量控制，既能控制1條生產(chǎn)線、1一臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備，也可以控制整個(gè)生產(chǎn)過程。3、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)?？煽啃愿摺⒖垢蓴_能力強(qiáng)一一微機(jī)功能強(qiáng)大但抗干擾能力非常差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在電磁干擾，機(jī)械振動(dòng)，電源波動(dòng)的變化，都可能導(dǎo)致一般微機(jī)無法完成正常工作；傳統(tǒng)的接觸器一繼電器控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，但存在許多機(jī)械觸點(diǎn)（易燒蝕、磨損），導(dǎo)致壽命短，系統(tǒng)可靠性差。采用微電子技術(shù)的PLC,利用無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器來完成大量的開關(guān)動(dòng)作，大部分繁雜連線和繼電器被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，從實(shí)際使用效果來看，采用PLC控制的系統(tǒng)平均

25、無故障時(shí)間一般可達(dá)45萬小時(shí)。PLC采取了一系列軟硬件抗干擾措施，能夠適應(yīng)具有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并能故障自診斷。如普通的PLC能抗1ms脈沖、1100V的干擾，其標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境溫度為060C,無需強(qiáng)迫風(fēng)冷。4、編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)，用戶容易掌握PLC配備有易于掌握和應(yīng)用的梯形圖語言。該梯形圖語言編程元件的符號(hào)與表述方式與繼電器控制的電路原理圖非常接近。5、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)方便。PLC通過用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量使用的時(shí)間繼電器、中間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件，使設(shè)計(jì)安裝控制柜的接線工作量大大減少。PLC的用戶程序大都可以在設(shè)計(jì)室內(nèi)進(jìn)行模擬調(diào)試，再將調(diào)試好后的PLC控制系統(tǒng)安裝

26、到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。在維護(hù)方面，由于PLC的故障率非常低，且擁有完善的診斷功能，一旦PLC外部的輸入輸出裝置和執(zhí)行系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，就可根據(jù)PLC上發(fā)光二極管或編程器上提供的信息，迅速找出事故原因。倘若是PLC自身問題，則可以更換故障模塊，迅速排除事故，維護(hù)極為方便。6、體積小、質(zhì)量小、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。由于PLC是種新型產(chǎn)品，是將微電子技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)控制設(shè)備中，因而結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小,質(zhì)量小，功耗低,而且具有很好的抗干擾能力，能適應(yīng)環(huán)境濕度、溫度變化的能力。因此，PLC很容易安裝在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體十分理想的控制裝置。2.2.4 PLC的分類目前，PLC應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)外生

27、產(chǎn)廠家眾多，所生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品更是品種繁多，其型號(hào)、性能和規(guī)格更不相同。通常可以按照功能的差異及結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行大致的分類。1、按點(diǎn)數(shù)、功能分按輸入輸出點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、功能的不同，PLC可分為小、中、大三種類型。小型PLC被稱為低檔的PLC。這種PLC的規(guī)模較小，它的I/O點(diǎn)數(shù)通常在從20點(diǎn)至128點(diǎn)知己。中型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)從120點(diǎn)到512點(diǎn)不等，存儲(chǔ)器容量為2KB-8KB。大型PLC又被稱為高檔PLC,輸入輸出點(diǎn)數(shù)均在512點(diǎn)以上。2、按結(jié)構(gòu)形式分按照結(jié)構(gòu)形式來分，PLC有模塊式和整體式兩種。前者配置靈活，維修和裝載方便，功能便于擴(kuò)展，缺點(diǎn)是造價(jià)高，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。一般中、大型PL

28、C均采用這種結(jié)構(gòu)，后者具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，便于安裝在工業(yè)設(shè)備內(nèi)部，更適應(yīng)單機(jī)工作。一般小型和超小型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。3熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)根據(jù)控制系統(tǒng)要求，首先確定PLC的控制規(guī)模，估算出所需要的I/O點(diǎn)數(shù)（數(shù)字輸入/輸出量、模擬輸入/輸出量）,再增加10%20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能，保證系統(tǒng)投入運(yùn)行后能夠替換個(gè)別故障點(diǎn)或彌補(bǔ)遺漏的點(diǎn)數(shù)。統(tǒng)計(jì)出I/O總點(diǎn)數(shù)后即可以確定PLC的控制規(guī)模從而確定存儲(chǔ)器（用于存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)）的容量。存儲(chǔ)器容量除了根據(jù)PLC的控制規(guī)模確定。也可以按照如下方法計(jì)算，再增加25%30%的備用量，以便隨時(shí)增加用戶

29、程序。一種方法是根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算，即編完程序之后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算出實(shí)際使用容量。另一種方法是估算法，只有開關(guān)量時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù)=開關(guān)量（輸入/輸出）總數(shù)M0;只有模擬量輸入時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù)=模擬量路數(shù)X120在模擬量輸入、輸出同時(shí)存在時(shí)，所需內(nèi)存總數(shù)=模擬量路數(shù)250;同時(shí)，應(yīng)考慮PLC提供的內(nèi)部繼電器和寄存器的數(shù)量，以便節(jié)省資源703.1.1 PLC的選型因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，并對(duì)控制速度要求不高，選用核心部件為歐姆龍公司的CPM1A系列30點(diǎn)編程控制器，該編程控制器具有自診斷功能，采用循環(huán)掃描工作方式，這完全能滿足要求。CPM1A屬微型編程控制器、輸入輸出控制方式

30、為循環(huán)掃描方式、編程語言為梯形圖語言、30點(diǎn)的編程控制器具有18點(diǎn)輸入，12點(diǎn)輸出?？紤]到該P(yáng)LC所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及類型，選用歐姆龍CPM1A可編程控制器作為該系統(tǒng)的核心，它含有18個(gè)輸入點(diǎn)（漏型）和12個(gè)輸出點(diǎn)（繼電器型），足夠設(shè)計(jì)所用。3.1.2 PLC硬件控制框圖上位機(jī)采用PC機(jī)，下位機(jī)選用日本歐姆龍公司的CPM1A系列的30點(diǎn)可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能熱水器的控制，完成太陽能熱水器的溫度、液位等控制功能。系統(tǒng)控制框圖如圖3.1所示。電源PLC18點(diǎn)輸入12點(diǎn)輸出主機(jī)溫度警示燈 水*示燈 加熱叁 下水電磁圖 上杳磁H 自動(dòng)模式指示燈 手動(dòng)模式指示燈 總開關(guān)指示燈總開關(guān)手動(dòng)模式按鈕 自

31、動(dòng)模式按鈕 上水按鈕 加償按鈕 下水按鈕 水位獸» 溫度感應(yīng)器圖3.1系統(tǒng)控制框圖3.1.3 各單元功能作用1、交流接觸器的選擇本系統(tǒng)選用正泰公司生產(chǎn)的CJX1系列交流接觸器，該接觸器為雙斷點(diǎn)觸頭的直動(dòng)式運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢察方便，結(jié)構(gòu)緊湊。觸頭，磁系統(tǒng)采用封閉結(jié)構(gòu)，能提高壽命。接線端均有防護(hù)罩覆蓋，使用安全可靠。安裝可用螺釘緊固，也可扣裝在35毫米的安裝軌上，裝卸方便。CJX1系列交流接觸器適用于交流50Hz(或60Hz),額定電壓至660V,在AC-3使用類別下工作電壓為380V,供遠(yuǎn)距離和分?jǐn)嚯娐芳邦l繁起動(dòng)和控制交流電動(dòng)機(jī)，并可與適合的熱繼電器組成電磁起動(dòng)器，以保護(hù)可

32、能發(fā)生操作過負(fù)荷電路5。2、熱繼電器的選擇本系統(tǒng)所用的熱繼電器為正泰公司生產(chǎn)的NR4(JRS2)系歹1J,NR4(JRS2)系歹熱過載繼電器適用于交流50Hz/60Hz、額定電壓690V、1000V,電流0.1-180A的長(zhǎng)期工作或間斷長(zhǎng)期工作的交流電動(dòng)機(jī)的過載與斷相保護(hù)。該熱繼電器具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、動(dòng)作指示、自動(dòng)與手動(dòng)復(fù)位，該產(chǎn)品動(dòng)作可靠。另外，該產(chǎn)品符合：GB14048.4、GB140485IEC60947-4-1等標(biāo)準(zhǔn)，可靠性較高。該熱繼電器可與CJX1系列交流接觸器接插安裝，其實(shí)物圖如圖3.2所示網(wǎng)。圖3.2NR4(JRS2)系列熱過載繼電器3、電磁閥的選擇電磁閥選用SSFK-C

33、024型電磁閥，原產(chǎn)地：浙江宋氏閥控，該產(chǎn)品主要用于太陽能熱水器等潔具類，工作電壓適用范圍廣、交直流3-220V,使用可靠,完全可以達(dá)到使用要求，供水閥、排水閥實(shí)物圖分別如圖3.3和3.4所示。圖3.3供水閥圖3.4排水閥4、發(fā)光指示燈的選擇指示燈選用綠色二極管指示燈，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，指示燈顯示綠色，機(jī)器通電不運(yùn)行時(shí)，指示燈熄滅，要求指示燈質(zhì)量可靠，根據(jù)要求，選用TLL0501HMC型指示燈。5、隔離變壓器的選擇本生產(chǎn)線選用BK-100型號(hào)隔離變壓器，該隔離變壓器變比1:1,電壓220VAC。6、傳感器的選型通過各種高性能傳感器對(duì)氣候環(huán)境進(jìn)行測(cè)量及數(shù)據(jù)采集，并將測(cè)量結(jié)果通過接口送至PLC中，PL

34、C根據(jù)控制要求對(duì)整個(gè)太陽能熱水器進(jìn)行綜合控制。由于系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的采樣值都是傳感器輸出的模擬信號(hào)，而且傳感器與PLC的距離也比較遠(yuǎn)，所以在傳感器的選擇上都采用了4-20mA電流輸出型，從而減小傳輸過程中的干擾，保證采樣值的準(zhǔn)確性與可靠性。溫度誤差可以在電路上或軟件上采取補(bǔ)償措施，不同的補(bǔ)償方法，其整體溫度系數(shù)差異較大，但仍與元件本身的溫度特性有關(guān)，一般將敏感元件和電路的溫度系數(shù)合在一起考慮。一般的溫度傳感器基點(diǎn)漂移較其它的氣象傳感器都要顯著，熱敏電阻屬于吸附元件，在測(cè)量過程中必然會(huì)受到污染，由污染引起的測(cè)量基點(diǎn)漂移，只能用重新檢定的方法加以修正解決。若污染嚴(yán)重，基點(diǎn)漂移量過大，又不能再生，只能將傳

35、感器作報(bào)廢處理咒溫度傳感器技術(shù)指標(biāo)：(1)溫度范圍：-0C70c(可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展)(2)濕度范圍：10%/RH-99%RH(3)電源：AV220V±10%(4)溫度誤差：一般士0.2C、最大±0.5C(5)數(shù)據(jù)分辨率：0.1(6)數(shù)據(jù)更新周期：約1秒(7)數(shù)據(jù)線：3類雙絞線(8)數(shù)據(jù)傳輸距離小于1200m3.1.3PLC的端口分配根據(jù)以上硬件選型設(shè)計(jì)，編制I/O接口功能表，如表3.1和3.2所示表3.1PLC的輸入端口分配輸入點(diǎn)工程名稱0.00總開關(guān)0.01手動(dòng)模式按鈕0.02自動(dòng)模式按鈕0.03上水按鈕0.04下水按鈕0.05加熱按鈕0.06水位感應(yīng)器0.07溫度感應(yīng)

36、器表3.2PLC的輸出端口分配輸出點(diǎn)工程名稱10.02總開關(guān)指示燈10.03手動(dòng)模式指示燈10.04自動(dòng)模式指示燈10.05上水電磁閥10.06下水電磁閥10.07加熱器10.08水位警示燈10.09溫度警示燈3.1.4系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)1、主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)要求繪制出電氣控制主電路圖，如圖3.5所示圖3.5電氣控制主電路圖2、PLC控制電路的設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)所選的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的控制原理圖及PLC外部接線圖，如圖3.6所示太陽能熱水器系統(tǒng)PLCI/O控制原理電路圖。SBSBl$B2SB36ASB5隔離變壓器FUTAC220Vin下水電看YA用g網(wǎng)r自取做推示燈總

37、開關(guān)指示燈 水位示燈圖3.6太陽能熱水器系統(tǒng)PLCI/O控制原理電路圖3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.2.1 系統(tǒng)控制流程圖1、建立系統(tǒng)控制流程圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及實(shí)際的控制需要，繪制系統(tǒng)控制流程圖如圖3.7所示開始打開下水電磁淘圖3.7系統(tǒng)控制流程圖選擇太陽能熱水器的工作方式。如果選擇自動(dòng)模式，根據(jù)水箱內(nèi)的水位和水溫進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。如果水箱內(nèi)的水位低于設(shè)定值，則執(zhí)行水位子程序。當(dāng)水位滿足條件時(shí)，則判斷溫度，如果水箱內(nèi)的水溫低于設(shè)定值。則進(jìn)行加熱。如果選擇手動(dòng)模式，則將手動(dòng)上水加熱下水，水位到達(dá)預(yù)測(cè)值就將自動(dòng)關(guān)閉上水閥，溫度到達(dá)預(yù)測(cè)值自動(dòng)關(guān)閉加熱器。2、建立水位子程序流程圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及實(shí)際的控

38、制需要，繪制水位子程序流程圖如圖3.8所示。圖3.8水位子程序流程圖接通電源后，水位傳感器進(jìn)行水位采樣，將采集來的水位數(shù)據(jù)與設(shè)定值對(duì)比，如果低于設(shè)定值，則打開上水電磁閥進(jìn)行上水，同時(shí)隨時(shí)更新當(dāng)前水位數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前水位大于等于設(shè)定值，則自動(dòng)關(guān)閉上水電磁閥停止上水。3、溫度子程序流程圖根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及實(shí)際的控制需要，繪制溫度子程序流程圖如圖3.9所示。圖3.9溫度子程序流程圖接通電源后，溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣，將采集來的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定值對(duì)比，如果低于設(shè)定值，則打開加熱器加熱進(jìn)行加熱，同時(shí)隨時(shí)更新當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前溫度大于等于設(shè)定值，則自動(dòng)關(guān)閉加熱器停止加熱。3.2.2 設(shè)計(jì)PLC控制原理（

39、梯形圖程序）用流程圖表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。明確寄存器空間的分配，專用寄存器的確定等?？刂葡到y(tǒng)的程序的設(shè)計(jì)，主程序的編制及各功能子程序的編制以及程序的調(diào)試。根據(jù)控制系統(tǒng)流程圖，繪制太陽能熱水器系統(tǒng)控制的梯形圖，其完整梯形圖見附錄。(1)啟動(dòng)太陽能熱水器0.0D10.02II0一1開關(guān)指4I圖3.10啟動(dòng)太陽能熱水器梯形圖按下總開關(guān)，PLC10.02有輸出，總開關(guān)指示燈亮。0 0610 02(2)觸發(fā)水位感應(yīng)器】口8<水位誓就圖3.11觸發(fā)水位感應(yīng)器梯形圖當(dāng)總開關(guān)指示燈亮?xí)r，按下水位感應(yīng)器0.06,PLC10.08有輸出，水位指示燈亮。10.02 oon(3)觸發(fā)溫度

40、感應(yīng)器10.06-O一居磐弒I圖3.12觸發(fā)溫度感應(yīng)器梯形圖(4)啟動(dòng)手動(dòng)模式當(dāng)總開關(guān)指示燈亮?xí)r，按下溫度感應(yīng)器0.07,PLC10.09有輸出，溫度警示燈亮。200.：0圖3.13啟動(dòng)手動(dòng)模式梯形圖當(dāng)總開關(guān)指示燈亮?xí)r，按下手動(dòng)按鈕0.01,線圈200.00接通并自鎖。當(dāng)自動(dòng)按鈕0.02接通時(shí)，線圈200.00斷電。(5)啟動(dòng)自動(dòng)模式210.00圖3.14啟動(dòng)自動(dòng)模式梯形圖當(dāng)總開關(guān)指示燈亮?xí)r，按下自動(dòng)按鈕0.02,線圈210.00接通并自鎖。當(dāng)手動(dòng)按鈕0.01接通時(shí)，線圈210.00斷電。725L457(6)手動(dòng)上水0.10I I1D 030 口30.0014總?21C.00I ICHTCC0

41、1108-1 1.位編j221,01I Icm購(gòu)W0#1可逆計(jì)膈 計(jì)弛號(hào)設(shè)置值10 05Y)上犍解J1Q.OOT 1Cl 00cm Q2OOI計(jì)數(shù)器號(hào)役量值圖3.16手動(dòng)下水程序梯形圖圖3.15手動(dòng)上水程序梯形圖在選擇手動(dòng)模式后，手動(dòng)模式指示燈10.03常亮，按下上水按鈕0.03,可逆計(jì)數(shù)器CNT000會(huì)接通，只要水位沒有超過水位感應(yīng)器即水位警示燈10.08斷開,上水電磁閥10.05接通開始工作。再按一次上水按鈕0.03,或者關(guān)閉總開關(guān)、切換到自動(dòng)模式時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器CNT000復(fù)位并斷開，上水電磁閥也斷電停止工作(7)手動(dòng)下水Q.10-II1D,03D.0-1在選擇手動(dòng)模式后，手動(dòng)模式指示燈1

42、0.03常亮，按下下水按鈕0.04,可逆計(jì)數(shù)器CNT001會(huì)接通，下水電磁閥10.06接通開始工作。再按一次下水按鈕0.04,或者關(guān)閉總開關(guān)、切換到手動(dòng)模式時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器CNT001復(fù)位并斷開，下水電磁閥也斷電停止工作。(8)手動(dòng)加熱0.1011nL皿口£)可能計(jì)數(shù)翳ID.030.05002計(jì)數(shù)器號(hào)手動(dòng)福由就燈同施0.00器值總領(lǐng)210.03111230.0010.07cirooeTk135410.09圖3.17手動(dòng)加熱程序梯形圖在選擇手動(dòng)模式后，手動(dòng)模式指示燈10.03常亮，按下加熱按鈕0.05,可逆計(jì)數(shù)器CNT002會(huì)接通，只要溫度沒有超過溫度感應(yīng)器即溫度警示燈10.09斷開,加

43、熱器10.07接通開始工作。再按一次加熱按鈕0.05,或者關(guān)閉總開關(guān)、切換到自動(dòng)模式時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器CNT002復(fù)位并斷開，加熱器也斷電停止工作W4310. D4自動(dòng)模式指示燈11自幼模式指示燈10. 04自幼瞠式指示燈230.00rsnoooCB70CET 1220'. 01T h240.00 T H12SO45crrooi0. D6水位f位器10.03D.D5嘉每后1D.Et),07-14攝感感也鬻0.0T220.01-O-240.00-C-10.07-O-10.0510.0£加熱器(9)自動(dòng)模式圖3.18自動(dòng)模式程序梯形圖在選擇自動(dòng)模式后，自動(dòng)模式指示燈10.04常亮，如

44、果水位沒有超過水位感應(yīng)器0.06,則水位感應(yīng)器0.06斷開，線圈220.01接通，上水電磁閥10.05開始工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)水位感應(yīng)器后，水位警示燈10.08閉合，上水電磁閥斷電停止工作。此時(shí)如果到達(dá)水位感應(yīng)器0.06即水位警示燈10.08閉合，線圈230.00接通，加熱器10.07開始工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)溫度預(yù)設(shè)值后，溫度警示燈10.09閉合，加熱器斷電停止工作。當(dāng)水位感應(yīng)器與溫度感應(yīng)器同時(shí)接通，線圈240.00接通帶電，下水電磁閥接通，此時(shí)就可以使用了。4MCGS組態(tài)模擬4.1 MCGS組態(tài)軟件MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem1監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）是北京昆侖通態(tài)

45、自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專用設(shè)

46、備1004.2 MCGS操作界面4.2.1 建立新的工程在安裝了MCGS軟件的計(jì)算機(jī)上雙擊“MCGS組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)。進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境如圖4.1所示。MCGS嵌入版組態(tài)軟件圖4.1MCG嵌入版軟件界面在菜單“文件”中選擇“新建工程”菜單項(xiàng)，如果MCGS安裝在D:根目錄下，則會(huì)在D“下自動(dòng)生成新建工程，默認(rèn)的工程名為新建工程X.MGG如圖4.2所示。圖4.2新建MCGS工程圖4.2.2 設(shè)計(jì)畫面流程在MCGS組態(tài)平臺(tái)上，單機(jī)“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單機(jī)“新建窗口“按鈕”，則產(chǎn)生新“窗口0”，如圖4.3所示。圖4.3MCGS工程選擇界面選中“窗口0”，單機(jī)“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)

47、置”，將“窗口名稱”改為：太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)；將“窗口標(biāo)題”改為：水位控制；如圖4.4所示。圖4.4用戶窗口屬性設(shè)置圖選中剛創(chuàng)建的“太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)”用戶窗口，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”書面明式畝口麻進(jìn)入動(dòng)畫制作窗口。如圖4.5所示。1 口-tJ-咎一出國(guó)圖回孤 a網(wǎng) aEIBI叵01口.匚I*no0q|口Sb0在a日o力>'rJa0不00©圖4.5動(dòng)畫組態(tài)窗口圖單擊“工具”菜單，選中“對(duì)象元件庫(kù)管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動(dòng)畫工具箱選擇對(duì)象元件庫(kù)如圖4.6所示。對(duì)象元件庫(kù)管理A 一 對(duì)象元件列表對(duì)象類型卜.當(dāng)“8蠢蠢黑1黑鬻1黑 J J -_J-

48、-n- - J -1- -1- J J J J J J J -_1- - 回回回回回回回a-回回回回回回回回改名上移 下含刪除I分類I裝入I注釋胡定 取消I圖4.6對(duì)象元件庫(kù)圖最后生成整體畫面如圖4.7所示。圖4.7太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)組態(tài)圖4.2.3 定義數(shù)據(jù)變量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)變量時(shí)構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。鼠標(biāo)點(diǎn)擊工作臺(tái)的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁。按“新增對(duì)象”按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個(gè)數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Datal"

49、、“Data2”等。選中變量，按“對(duì)象屬性”按鈕或雙擊選中變量，則打開對(duì)象屬性設(shè)置窗口，如圖4-8所示。圖4.8數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置圖液位組變量屬性設(shè)置，在存盤屬性中，數(shù)據(jù)對(duì)象值得存盤選中定時(shí)存盤，存盤周期設(shè)為5秒。如圖4.9所示。圖4.9增加刪減組對(duì)象成員圖4.2與PLC進(jìn)行連接MCGS通過上位機(jī)中的用行口設(shè)備和PLC上的通訊單元（編程口）建立用行通訊連接，從而達(dá)到操作PLC設(shè)備的目的。此次MCGS通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)的RS-232用行口讀取PLC存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)，與PLC建立連接。MCGS的結(jié)構(gòu)形式使其成為一個(gè)“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，對(duì)于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)

50、的屬性，系統(tǒng)就可對(duì)這一設(shè)備進(jìn)行操作，而不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動(dòng)。設(shè)備必須掛接在用口父設(shè)備下，用口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。用口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。通信參數(shù)必須設(shè)置成與PLC的設(shè)置一樣。否則就無法通信。在“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖4.10所示：圖4.10添加設(shè)備管理圖在可選設(shè)備中，點(diǎn)擊“通用設(shè)備”。雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父圖標(biāo)。雙擊串口通訊父圖標(biāo)，使“串口通訊父設(shè)備”添加到右測(cè)選擇設(shè)備中。選中選擇設(shè)備列中的“串口通訊父設(shè)備”，點(diǎn)擊“確認(rèn)”，“串口通訊父設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使太陽能熱水器達(dá)到了系統(tǒng)的