太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文開題報告書2015-2016 學年機電工程學院 機電一體化 專業(yè)學號 姓名 專業(yè) 學校導師 開題日期 填表日期 2014 年 10 月 15 日太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文題目 太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計一 課題選擇背景：目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水器控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段，當由于天氣原因而光強不足時，就會給熱水器用戶帶來不便；即使熱水器具有輔助加熱功能，由于加熱時間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費大量的電能。溫度控制采用模糊控制，控制器可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫在設(shè)定時間達到預先設(shè)定的溫度，從而達到 24 小時供應熱水的目的。太陽能熱水器是太陽能利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟效益明顯，正在迅速的推廣應用，太陽能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式、直流式和悶曬式。太陽能熱水器是環(huán)保、無污染，人們用著安全放心。利用太陽的能源，大量節(jié)約現(xiàn)有的能源，是以后能源發(fā)展的趨勢。原有的燃氣熱水器和電熱水器雖然加熱速度比較快，但是所用的煤和氣都會對環(huán)境造成一定的污染，而且會使室內(nèi)的空氣變得不清新，電熱水器的功率較大，對長期使用的一般家庭來說必定會帶來一定的經(jīng)濟困難，是一筆相當大的開銷。太陽能熱水器安全、環(huán)保、經(jīng)濟，帶有輔助加熱功能的熱水器可在全年的任何時候使用，設(shè)計一個控制器來幫助人們了解水的溫度和熱水器中水位的高低，使人們清楚的使用。先前國內(nèi)外大多數(shù)家庭使用的太陽能熱水器只是純粹的太陽能加熱問題，還沒有其他的智能控制方面，在沒有太陽的天氣中沒有足夠的能源使水箱中的水加到最熱。其次對太陽能熱水器中的水位沒有記錄，使人們不能及時知道水箱中的水量，以便補充，缺乏自動性。如今大多數(shù)的家庭太陽能都裝有水位監(jiān)測和水溫測量、顯示的功能，使用更加方便。今年來，利用太陽能和其它能源的結(jié)合，使得太陽能熱水器更加的完善，在任何天氣情況下都能使用到熱水。此款熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽能的豐富的免費的資源的優(yōu)勢，同時考慮到在陰天及夜間無法利用太陽能的缺點，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。目前，我國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間繼電器來滿足生產(chǎn)工藝要求，結(jié)果使電路設(shè)計復雜、繁瑣，故障時有發(fā)生，給使用和日常維護帶來了很大的不便。太陽能熱水器是太陽能熱利用中商業(yè)化程度最高 、應用太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計最普遍的技術(shù) 。但是在熱水器自動控制系統(tǒng)中大多采用單片機控制 ，單片機開發(fā)價格較高，而 PLC 開發(fā)價格便宜。選用 PLC 控制，它具有速度快，可靠性高，體積小，功能全，編程簡單的特點。通過改進或完善已有太陽能熱水器控制系統(tǒng)的不足，設(shè)計開發(fā)新型太陽能熱水控制系統(tǒng)—基于 PLC 的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)。二 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭，沒有污染的巨大能源。隨著世界上煤、石油、天然氣的存儲量日益減少，能源危機已日益增長，環(huán)境污染的危機已威脅著生態(tài)平衡，太陽能開發(fā)利用的課題已提到人類的面前。有人預測：二十一世紀太陽能將由輔助能源上升為主要能源。但由于太陽能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽能利用帶來重重困難，有些技術(shù)難點尚未突破，產(chǎn)品造價偏高，因而尚未被人們大規(guī)模使用。在太陽能熱利用技術(shù)中，太陽能熱水器是技術(shù)上比較成熟、造價比較低廉的產(chǎn)品，同時給人民提供低耗能源、保護環(huán)境、絕對安全的熱水而受到人們的歡迎。世界各國的太陽能熱水器生產(chǎn)發(fā)展也很快。例如：澳大利亞政府規(guī)定，在北部地區(qū)新建房屋一定要設(shè)置太陽能熱水器，已經(jīng)有 25％的新住宅安裝了太陽能熱水器。日本現(xiàn)在每年安裝太陽能熱水器近 50 萬臺，計劃今后普及率更高。有些國家法令規(guī)定所有新建筑物必須配備太陽能熱水器。太陽能熱水器的推廣應用及經(jīng)濟效益據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今全國太陽能熱水器累計安裝使用總量已達到 300 萬平方米以上。所以該控制器具有使用方便、性價比高、工作可靠、精度高等特點，為太陽能熱水器的進一步推廣具有積極的推動作用。三 課題研究的主要內(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)，實現(xiàn)太陽能熱水器系統(tǒng)自動化控制及手工控制，使其滿足實際各種控制需要、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）確定系統(tǒng)的各種工序，繪制系統(tǒng)的工藝流程圖。2）PLC 選型及 I/O 分配。3）設(shè)計、繪制梯形圖，滿足各控制要求。4）繪制電氣原理圖、外部接線圖等。5）依據(jù)設(shè)計要求調(diào)試系統(tǒng)成功。太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計四 參考文獻[1] 袁任光.可編程序控制器技術(shù)與實例[M].廣州：華南理工大學出版社，2003,215-238[2] 劉敏.可編程控制器技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社.2000,57-86[3] 邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡通信及應用[ M]. 北京：清華大學出版社，2001,112-135[4] 陳宏.可編程控制器 ( PLC) 的選型[J].化工進展，2003，22 (12) ：1354-1356[5] 胡學芝. 可編程控制器的選擇[J].機械制造與自動化，2004，33(2)：65-67[6] 姚偉.太陽能利用與可持續(xù)發(fā)展[J ].中國能源，2005，27(2):46-47[7] 李亭寒 ,陳小霓，等.太陽能應用技術(shù)，中國農(nóng)業(yè)機械出版社，2004，25（2）12-15[8] 趙緩,越慧，等 .我國太陽能資源及其開發(fā)利用，經(jīng)濟地理，1998，98-125[9] 劉文強. 我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望，2002 年第 4 卷(第 104 卷),4-８[10] 陸維德. 我國太陽熱水器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，太陽能,1999 年第 4 期，23-25[11] 奚陽.熱管太陽能集熱器冬季運行性能研究，江西學報，1999 年第 J 期，6-8[12] 馮德純, 賈玉英，等.透明真空平板玻璃，中國玻璃，1998 年第 2 期，4-7 [13] 賈玉英, 馮心，等.真空玻璃的制造，中國玻璃，2000 年第 6 期，2-6[14] 唐健正, 賈玉英，等.真空玻璃及發(fā)展前景，新材料和應用，2001 年第 1 期 45-48[15] 戴大祥，高效節(jié)能的真空玻璃，上海建材，2003 年第 2 期，20-2I[16] 馮德純, 賈玉英，等.真空玻璃，中國玻璃，2002 年第 26 卷第 1 期，14-20[17] A.Zoller，Hohle glasscheibe，Deutsches Reich Patentschrift No.38876[18] R.J.Comicini Gaseous heat conduction at low pressures and temperatures， 19-26