太阳能喷泉毕业论文

基于PLC的音乐喷泉控制系统设计 ①页数 71页②字数 29180个③ 摘要 摘要中国幅员辽阔，地形丰富多样，无论南北、东西，都不乏江河湖泊，水资源丰富。随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和不足，如自动化水平低下、高能耗等制约了喷泉行业的发展。因此，提高音乐喷泉控制系统的自动化水平，保证喷泉效果，节约喷泉运行成本，对我国喷泉行业具有重大的现实意义。本论文以音乐喷泉为基础，对其控制系统进行了深入的研究和设计，从而实现音乐喷泉的控制、灯光组合、音乐跟随等相互配合。首先，论文详细介绍了音乐喷泉控制系统工程要求，并根据工程要求，基于PLC对控制系统进行总体设计，提出新的控制系统方案：以PC机和组态软件MCGS组成上位机监控系统，PLC和各种电气元件组成下位机控制系统。论文详细描述了各部分的功能。 其次，根据控制方案和现场设备的控制要求，对下位机控制系统进行硬件配置和软件设计。PLC作为主控单元，论文对其型号选择、I/O设计、外部硬件连线等进行了详细介绍，采用顺序控制方法设计了系统的工作流程图和PLC程序。并根据工程要求合理选择所需的元器件，并对所用到的变频器进行主要参数设置。最后，采用组态软件MCGS设计了上位机监控系统。通过与下位机PLC的通讯，上位机实现水处理流程显示、设备运行监控、实时报警处理、信息查询与打印等功能，并分别详细阐述了各功能的具体实现方法。上位机监控系统画面简单直观，操作方便，具有良好的人机交互性。④目录目录摘 要 1引 言 11 绪论 21.1 课题的来源 21.2 课题的研究背景 21.2.1 目前国内外的技术水平现状 21.2.2 课题的意义 31.2.3 课题的主要内容 42 基于PLC音乐喷泉控制系统的设计 52.1 音乐喷泉介绍 52.2 控制系统的总体方案设计 52.2.1 控制系统的基本结构 52.2.2 上位机监控系统的内容和功能 52.2.3 下位机控制系统的内容和功能 62.2.4 控制系统的控制方式 62.3 控制系统的外围设备组成 72.3.1 潜水泵 82.3.2 电缆 82.3.3 LED水下灯 92.3.4 隔离变压器 102.3.5 变频器 103 下位机控制系统的硬件设计 133.1 下位机控制系统的硬件配置 133.2 PLC 133.2.1 PLC的主要功能 133.2.2 PLC的基本组成 143.2.3 PLC扫描工作原理 163.2.4 PLC的工作过程 163.3 下位机控制系统的PLC选型及端口配置 173.3.1 I/O端口设计 173.3.2 下位机控制系统的PLC选型 173.3.3 PLC I/O端口的具体配置 193.4 PLC系统的可靠性设计 213.5 音乐喷泉对音频信号的跟随性设计 233.6 辅助元件的选型 263.6.1 微电脑时控开关 263.6.2 液位控制器 263.6.3 水质检测仪 263.7 下位机控制系统的电气原理图 273.7.1 PLC的外部连线 273.7.2 下位机控制系统主回路的电气原理图 274 下位机控制系统的软件设计 284.1 下位机控制系统的软件组成 284.2 下位机控制系统的PLC程序设计 284.2.1 PLC的编程语言 284.2.2 西门子S7-300编程软件STEP 7 294.2.3 音乐喷泉控制系统PLC程序设计 304.2.4 水处理系统PLC程序设计 464.2.5 PLC程序的写入 494.3 西门子S7系列PLC与计算机的通信 494.3.1 数据通信方式 494.3.2 S7-300系列PLC的通讯类型 504.3.3 控制系统PLC串行通讯的实现 515 水处理系统上位机监控系统的软件设计 525.1 水处理系统药剂说明 525.2 水处理系统上位机监控系统的特点 525.3 组态软件MCGS 535.3.1 MCGS的主要特点和基本功能 535.3.2 MCGS的组成及各部分功能 545.3.3 MCGS用户应用系统的构成 545.4 S7-300系列PLC与MCGS系统的通讯 565.4.1 MCGS系统的通讯 565.4.2 S7-300系列PLC与MCGS通讯的实现 575.4.3 运行监控画面 615.4.4 实时报警画面 615.4.5 历史信息查询画面 63结 论 65参 考 文 献 67附录A 电气一次原理图（1） 68附录B 电气一次原理图（2） 69附录C PLC硬件接线图 70致 谢 71⑤关键字 关键词：音乐喷泉；控制系统；PLC；组态软件MCGS⑥参考文献;[1]金儒霖.人造水景设计营造与观赏[M].中国建筑工业出版社,2006．1-3.[2]沈建国.世界城市化的基本规律[J].《城市发展研究》,2000.12(6):54-59.[3]周斌.机电一体化实用技术手册[M].北京:兵器工业出版社,1994．21-45.[4]CHE系列矢量变频器说明书[G].英威腾电气股份有限公司, 2006:1-3.[5]杨公源,黄琦兰.可编程控制器应用与实践[M]. 清华大学出版社2007．78-90.[6]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(上)给水排水[M].1998,24(7):47-50.[7]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(下)给水排水[M].1998,24(8):43-46.[8]俞丽华.《电气照明》（第二版）[M].同济大学出版社,2001．120-125.

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太阳能热发电是指将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高，温热能，然后通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。下面是我整理的太阳能热发电技术论文，希望你能从中得到感悟!

浅谈太阳能热发电技术的应用

摘要：太阳能光伏发电已成为人们摆脱对化石燃料依赖的巨大功臣之一，尤其是化石燃料在提供能量的同时对居住环境带来的温室效应等各种负面影响及化石燃料的逐渐枯竭，世界各国都在研究和探索清洁、环保的可再生能源，如太阳能、风能、水能等。太阳能作为新型清洁能源之一，拥有巨大潜力。尽管太阳能具有很多优点，但太阳能的分散性、不易储存、受环境影响等多方面的不利因素影响着太阳能的开发及利用。经过国内外专家的潜心研究，太阳能技术的开发不断深入，太阳能热发电技术已进入了商业运用阶段。

关键词：太阳能电池;热发电;太阳能发电技术

能源已成为影响经济社会发展的一大主要因素，尤其是煤炭、石油等化石燃料的逐渐枯竭，当今世界已出现了能源争夺之战。局部地区的动乱很多都是由不可再生能源的争夺引发的。面对人们能源需求量的增加而不可再生能源的减少，人们开始转而寻求对可再生能源的开发，如风能、水能、太阳能等。尽管目前太阳能占能源总量的比重不大，但未来的发展潜力不可限量，有专家推测，到2100年来自太阳的能源超过世界能源需求总量的一半以上。

一、太阳能热发电技术概述

太阳能作为一种清洁能源之所以被人们开发利用的时间不长是因为太阳热能的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，使太阳能的收集和利用比较困难。因此，要想研发太阳能光伏发电技术，必须要找到有效地收集和利用太阳能的方法，也是太阳能热发电技术的关键。因此太阳能光伏发电技术有四个关键技术，即聚光器技术、吸收器技术、跟踪技术和热能存储技术。聚光器技术、吸收器技术主要是研究如何更高效地获取太阳光源，难点在于解决太阳光热能的低密度、分布不断变化等特点;热能存储技术攻克的难点在于如何将收集到的太阳光源存储起来，并减少热量的损失，以备在阴天、下雨、夜间等无太阳光源时提供能量。

尽管太阳能是一种天然的、清洁的、可再生的能源，但由于太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，造成其开发利用投入的成本较高，阻碍了人们对太阳热能的开发。但是太阳热能技术一旦前期投入完成(固定投入)，后期将带来可观的经济效益，再加上化石燃料对地区环境带来的负面影响及其本身的不可再生性，促使各国政府转向大力支持太阳热能的开发。太阳能热发电这基础的四方面技术解决的核心在于新型材料的研发。当前太阳能发电技术主要是太阳能光伏(PV)电池技术和聚光太阳能(CSP)技术。我国幅员辽阔，横跨多个纬度，再加上地形地貌的多样，太阳能开发前景广阔，根据2009年的世界太阳能发电关联产品的统计数据显示，我国大陆在结晶硅太阳能电池及结晶硅太阳能电池组件上的产业规模已位居世界第一，占世界总量的一半左右，是重要的太阳能光伏电池生产国。

二、太阳能热发电常见的模式及比较分析

在能源危机的驱动下，各国专家的持续研究下，人们对太阳能的开发已进入了一个新的时期，目前已开发出多种形式的太阳能热发电模式，其中有部分技术较为成熟，已投入商业运行中。太阳能热发电的关键技术之一就是集热器，太阳能热发电模式也可按集热器类型的不同，分为平板型光伏发电系统和聚光型光伏发电系统。

(一)平板型光伏发电系统

平板型光伏发电系统包括太阳能电池板、直流保护与汇集系统、交流保护与开关系统、逆变器、发电量计量、基础结构等几部分。此系统的工作原理是电池板阵列经汇线箱(盒)汇集后直接向直流负荷供电，再经逆变器将汇集后的直流电源转变成符合交流电压、频率的单相或三相交流电，最后汇入用户的电源系统。平板型光伏发电系统主要在大规模并网型电厂使用，在应用中需要考虑直流线路、交流线路、升压站等部分，在发电过程中，为了提高太阳光的利用率，通常采用单轴或双轴追踪系统，加长阳光直射的时间，提高发电量。因追踪系统的原理是根据太阳方位角的旋转产生阴影效应来驱动电池板，所以该系统占地面积较大。总体来看平板式光伏发电系统结构简单、技术含量低、安装施工方便，所需的硅晶体材料的降价，成本呈下降趋势。据估算平板式光伏发电系统每千瓦发电量的综合投资成本约为3.5～4万元。但该系统存在发电效率低、不便运输、不便于维护等缺点。

(二)聚光型光伏发电系统

聚光型光伏发电技术，是最近几年发展起来的大规模光伏发电技术，多用于兆瓦以上规模的并网型太阳能光伏发电厂。聚光型光伏发电技术与平板型光伏发电技术相比，具有更经济、建设周期短、维护方便、占地面积小、对场地平整程度要求不高等优点。聚光型光伏发电系统又可分为槽式聚光热发电系统、塔式聚光热发电系统和碟式斯特林太阳能热发电系统三大类。

1.槽式聚光热发电系统。太阳能发电最早被使用的技术就是槽式聚光技术，其也成为聚光式太阳能技术中最为成熟的技术。槽式太阳能热发电是借助槽形抛物面聚光器将太阳光聚焦反射到接收聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电。因此，槽式热发电的关键技术是太阳热能聚光器、吸收器、跟踪技术及高温热能储存技术。槽式太阳能热发电厂主要包括集热和发电两大部分。其中集热部分不同于传统发电，主要包括：抛物面槽形反光镜、热接受器、单轴追踪控制系统、集热器基础结构几部分。槽式聚光热发电系统是目前使用最早，最成熟也最为经济的发电系统。

2.塔式聚光热发电系统。塔式聚光技术是通过接受器聚焦分布安装在聚光塔周围呈环形排布的定日镜阵反射的太阳光。在接受器内实现热能的转化，进而驱动涡轮机带动发电机发电。西班牙的PS20是目前建设的最大的塔式热发电厂，装机容量为20MW，占地约1 415亩。若场地条件允许，此系统可以搭配传统热电厂，形成循环蒸汽涡轮机发电系统，减少对化石燃料的依赖。

3.碟式斯特林聚光热发电系统。碟式斯特林聚光热发电系统主要由旋转抛物面反射镜、吸热器、跟踪装置和热功转换装置等组成，安装在一个双轴跟踪支撑装置上，实现定项跟踪，连续发电。碟式斯特林聚光热发电系统既保留了塔式系统聚焦比高、规模大的优点，又较好地解决了塔顶吸热器热损大的缺点，安装维护成本较低。但碟式斯特林聚光热发电系统也存在一些明显的缺点，如发电效率低、占地面积大、使用材料多等。

针对三种聚光式热发电系统在规模、运行温度、年容量因子、峰值效率、年净效率、商业化情况及技术开发风险等因素做出的综合比较，从各项指标可以看出，槽式系统目前在商业运行中比较成熟。

三、太阳能热发电技术的应用前景

能源危机加上太阳能资源的多种优势，大量的传统的靠化石燃料获取能源的公司转而进入太阳能发电的开发，尤其是一些资源贫乏的发达国家，如日本等。太阳能的存储是一项关键技术，目前涉猎太阳能电池的企业已形成规模。太阳能电池按材料组成可分为结晶系、薄膜系、多接合系、有机系等，市面常见的是结晶硅型，而薄膜系太阳能电池未来也将有较大的市场。我国作为能源需求大国，在结晶硅太阳能电池和结晶硅太阳能电池组件的生产上成绩显著，总量均占到世界总量的一半左右。在世界各国的努力下，新型复合材料的制成，获取太阳能技术将不断成熟，成本也会降低，大规模的太阳能热电厂会越来越多，当太阳能发电成本降低到一定程度时，将会成为未来电网的主力。

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