基于西门子S7-200的水塔水位控制模拟

基于西门子S7-200的水塔水位控制模拟
基于西门子S7-200的水塔水位控制模拟

电气与信息工程学院《PLC 》课程设计说明书

题目:水塔水位控制模拟

作者:沈韬

组员:沈鑫睿

专业班级:14电气本(1)班

指导教师:郁炜

职称:副教授

2017年1 月19 日

摘要

在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛,比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制,在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化,把测量到的水位变化转换成相应的电信号,主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理,完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示,使水位保持在适当的位置。

关键词:水位控制;西门子PLC S7-200;水塔;水池

Abstract

In the industrial and agricultural production process, often need to measure and control the water level. Water level control in the daily life of a wide range of applications, such as water towers, groundwater, hydropower stations in the case of water level control. The water level detection can have a variety of ways to achieve, such as mechanical control, logic circuit control, electromechanical control. This article uses the PLC to carry on the main control, installs in the water tank an automatic measure water level installment. The use of water conductivity continuously around the clock to measure the water level changes, the measured water level changes into the corresponding electrical signal, the MCGS console application software to receive the signal processing data to complete the corresponding water level display, Fault alarm information display, real-time curve and historical curve display, so that the water level to maintain the appropriate location.

Keywords: Water level control; Siemens PLC S7-200; Water tower; Pool

目录

第1章概述 (1)

1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 (1)

1.2水塔水位基本介绍 (1)

第2章 PLC硬件设计 (2)

2.1系统描述 (2)

2.2 控制要求 (2)

2.2.1控制要求描述 (2)

2.2.2水塔水位示意图 (2)

2.2.3水塔水位系统控制电路 (3)

2.3 输入/输出分配 (4)

2.3.1列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 (4)

2.3.2 水塔水位系统的输入/输出设备 (4)

第3章 PLC软件设计 (5)

3.1 工作过程 (5)

3.2 程序流程图 (5)

3.3 梯形图 (7)

第4章水塔水位PLC模拟实物设计 (8)

致谢 (11)

参考文献 (12)

第1章概述

1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍

20世纪70年代初出现了微处理器[1]。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC)。

20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算[2]、PID功能[3]及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力[4]、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。

西门子S7-200是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测[5],自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械[3],中央空调[6],电梯控制,运动系统。

1.2水塔水位基本介绍

水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统[7],传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点。在水资源日益匮乏的今天,节约用水、提高水资源的利用率就显得十分必要。传统的水塔水位控制位粗放式的,基本没有水泵的合理控制,且多数为人力控制,工作强度大、危险。所以除了浪费电能外,还造成了人员的浪费。采用新型PLC控制水位的方式与过去的旧式控制相比在运行的经济性[8]、可靠性、稳定性等方面有显著优势,特别是在提倡低碳的当下,有着优良的节能效果,且由于PLC强大的

扩展性可以适应今后城市供水建设的发展需要。

第2章 PLC硬件设计

2.1系统描述

随着科学技术的的不断提高,社会经济的不断发展,人们对控制系统的灵敏度、节能性、易操作性等方面要求日益提高。居民及工厂供水又是一件极为重要的工作,传统的水塔水位控制方式已经不足以满足今天的要求,所以新的方式是适应时代要求的。以下便是PLC控制水塔水位的基本描述:

设水塔、水池初始状态都为空着的,当执行程序时,扫描到水池为液位低于水池下限液位时,电磁阀Y打开,开始往水池离境税,如果进水超过8秒,而水池液位没有超过水池下限位,说明系统出现故障,系统就会自动报警。若8秒之后水池液位按预定的超过水池下限位,说明系统在正常的工作,此时,水池的液位已经超过了下限位了。系统检测到此信号时,由于水塔液位低于水塔水位下限,水泵M开始工作,向水塔供水,当水池的液位超过水池上限液位时,电磁阀就关闭,但是水塔现在还没有装满,可此时水塔液位已经超过水塔下限水位,水泵继续工作,在水池抽水向水塔供水,水塔抽满时,水塔液位超过水塔上限,但刚刚给水塔供水的时候,水泵已经把水池的水抽走了,此时水塔液位已经低于水池上限,此次给水塔供水完成。

2.2 控制要求

2.2.1控制要求描述

1)当水池水位低于水池低水位界(S4为ON表示),阀Y打开进水(Y为ON)定时器开始定时;

2)阀Y打开4秒后,如果S4还不为OFF,那么阀Y指示灯闪烁,表示阀Y没有进水,出现故障;

3)S3为ON后,阀Y关闭(Y为OFF)。当S4为OFF时,且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON,电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

2.2.2水塔水位示意图

如下图2.1,是水塔水位及控制的模拟版式图,可以简易地看到水塔的工作原理。

图2.1 水塔水位控制

2.2.3水塔水位系统控制电路

如下图2.2,是水塔水位控制的主电路,可以清楚的显示主电路的运行原理。

图2.2水塔水位系统控制主电路图

2.3 输入/输出分配

2.3.1列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表

水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表

2.3.2 水塔水位系统的输入/输出设备

这是一个单体控制小系统,没有特殊的控制要求,它有5个开关量,开关量输出触点书有8个,输入、输出触点数共有13个,只需选用一般中小型控制器即可。据此,可以对输入、输出点作出地址分配,水塔水位控制系统的I/O接线图如下:

图2.3 水塔水位控制系统的I/O接线图

第3章 PLC软件设计

3.1 工作过程

设水塔、水池初始状态都为空着的,4个液位指示灯全亮。当执行程序是,扫描到水池为液位低于水池下限位时,电磁阀打开,开始往水池里进水,如果进水超过4S,而水池液位没有超过水池下限位,说明系统出现故障,系统就会自动报警。若4S只有水池液位按预定的超过水池下限位,说明系统在正常的工作,水池下限位的指示灯a1灭。此时,水池的液位已经超过了下限位了,系统检测到此信号时,由于水塔液位低于水塔水位下限,电机M开始工作,向水塔供水,当水池的液位超过水池上限液位时,水池上限指示灯a2,电磁阀就关闭,但是水塔现在还没有装满,可此时水塔液位已经超过水塔下限水位,则水塔下限指示灯a3灭,电机M继续工作,在水池抽水向水塔供水,水塔抽满是,水塔也未超过水塔上限,水塔上限指示灯a4灭,但刚刚给水塔供水的时候,电机M已经把水池的水抽走了,此时水塔液位已经低于水池上限,水池上限指示灯a2良。此次给水塔供水完成。

3.2 程序流程图

水塔水位控制系统的PLC控制流程图,根据设计要求控制流程图如下图3.1:

3.3 梯形图

根据程序流程图设计的梯形图如下图3.2:

图3.2 程序流程图设计的梯形图

第4章水塔水位PLC模拟实物设计

我们经过实际的测试发现PLC的S7-200软件编程达到了课程设计所需要的实际要求,

符合实际运用时的要求。

整体实际实验结果如下图:

输入及输出实验结果如下图:

致谢

通过这次课程设计,让我更加深刻了解课本知识,和以往对知识的疏忽得以补充,在设计过程中遇到一些模糊的公式和专业用语,比如说经济刮板运输机及皮带运输的选择,在选择选择刮板皮带运输选型时,在使用手册时,有的数据很难查出,但是这些问题经过这次设计,都一一得以解决,我相信这本书中还有很多我为搞清楚的问题,但是这次的课程设计给我相当的基础知识,为我以后工作打下了严实的基础。

虽然这次课程是那么短暂的1周时间,我感觉到这些天我的所学胜过我这一学期所学,这次任务原则上是设计,其实就是一次大的作业,是让我对课本知识的巩固和对基本公式的熟悉和应用,计算力学和运动学及预选电动机过程中的那些繁琐的数据,使我做事的耐心和仔细程度得以提高。课程设计是培训学生运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析解决实际问题的重要教学环节,是对三年所学知识的复习和巩固。同样,也促使了同学们的相互探讨,相互学习。因此,我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步的完成设计。如果时间可以重来,我可能会认真的去学习和研究,也可能会自己独立的完成一个项目,我相信无论是谁看到自己做出的成果时心里一定会很兴奋。此次设计让我明白了一个很深刻的道理:团队精神固然很重要,担人往往还是要靠自己的努力,自己亲身去经历,这样自己的心里才会踏实,学到的东西才会更多。

课程设计是一个重要的教学环节,通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过课程设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下了坚实的基础,而其还可以培养和熟练使用资料,运用工具书的能力,把我们所学的课本知识与实践结合起来,起到温故而知新的作用。课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门设计课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。同时,设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。在课程设计过程中。我们要比较系统的了解矿井运输提升的设计中的每一个环节,包括从总体设计原则,本次设计综合三年所学的专业课程,以《设计任务书》的指导思想为中心,参照有关资料,有计划有头绪、有逻辑地把这次设计搞好!

总之,这次课程设计使我收获很多、学会很多、比以往更有耐心很多。感谢学校及老师给我们这次课程设计的机会,最真挚的感谢我们的辅导老师,在设计过程中,老师精心的辅导和不厌其烦地的态度才使得我们以顺利的完成这次设计,他那无私的奉献的精神照耀着我们对学习的热爱,同时也增加我们对知识的追求和欲望度。

参考文献

[1] 廖常初.《PLC基础及应用》.北京机械工业出版社,2004

[2] 王兆义.《可编程序控制器教程》.北京机械工业出版社 2005

[3] 三菱FX2N系列《微型可编程控制器使用手册》

[4] 张万忠. 《可编程控制器应用技术》. 北京:化学工业出版社,2001

[5] 李俊季、赵黎明. 《可编程控制应用技术实训指导》. 北京:化学工业出版社,

2001

[6] 张桂香. 《电气控制与PLC应用》. 北京:化学工业出版社,2003

[7] 钟肇新、范建东. 《可编程控制器原理及应用(第三版)》. 广州:华南理工大学

出版社,2003

[8] 吕景泉. 《可编程控制器技术教程》. 北京:高等教育出版社,2000

水塔水位控制系统课程设计报告

北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计(C) 学院:信息学院 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 201 年月日 北京理工大学珠海学院

北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ~2012 学年第 1 学期 学生姓名:专业班级:自动化 指导教师:工作部门:信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容: 1、硬件设计 (1)用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器,P1.1接水位上限传感器,P1.2输出经反相器后接光电耦合器,通过继电器控制水泵工作,P1.3输出经反相器后接LED,当出现故障时LED闪烁;P1.4输出经反相器后接蜂鸣器,当出现故障时报警。 (2)用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处,接5V电源的正极,B级置于水位15CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口,C 电级置于水位的20CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 (3)设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制,计算出LED限流电阻,接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 (1)根据功能要求画出控制程序流程图。 (2)根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求: 1、水塔水位下降至下限水位时,启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时,水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时,自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试,观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上,进行模拟仿真,检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统,进行整机调试,观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6

基于三菱PLC的水塔水位自动控制设计

电气工程学院 设计题目:水塔水位PLC自动控制系统 系别: 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师:

电气工程学院《课程设计》任务书课程名称:电气控制与PLC课程设计 基层教学单位:电气工程及自动化系指导教师:

摘要 目前,大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此,不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初,大多用人工进行控制,由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测,很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早,造成水塔缺水;要么关停过晚,造成水塔溢出,浪费水资源,给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来,使用水位控制装置使供水状况有了改变,但常使用浮标或机械水位控制装置,由于机械装置的故障多,可靠性差,给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性,传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心,对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位,将水位具体信息传至PLC 构成的控制模块,来控制水泵电机的动作,同时显示水位具体信息,若水位低于或高于某个设定值时,就会发出危险报警的信号,最终实现对水塔水位的自动。 关键词:水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器

目录 摘要 ............................................................................................................................................................................ I 目录 ........................................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔水位控制系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (6) 第三章水塔水位系统的PLC软件设计 (10) 3.1 水位控制系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 水位控制系统的具体工作过程 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (22)

水塔水位自动控制

实训三、水塔水位自动控制 一、实训目的 1、了解水塔水位自动控制工作原理。 2、掌握梯形图的编程方法和指令程序的编法。 3、掌握编程器的基本操作以及编程器的输入、检查、修改和运行操作。 二、实训器材 1、亚龙PLC主机单元一台。 2、亚龙PLC水塔水位自动控制单元一台。 3、计算机或编程器一台。 4、安全连线若干条。 5、PLC串口通讯线一条。 三、工作原理 水塔水位的工作方式: 当水池液面低于下限水位(S4为ON表示),电磁阀Y打开注水,S4为OFF,表示水位高于下限水位。当水池液面高于上限水位(S3为ON表示),电磁阀Y关闭。 当水塔水位低于下限水位(S2为ON表示),水泵M工作,向水塔供水,S2为OFF,表示水位高于下限水位。当水塔液面高于上限水位(S1为ON表示),水泵M停。 当水塔水位低于下限水位,同时水池水位也低于下限水位时,水泵M不启动。 四、I/O分配表 表3-1水塔水位自动控制的I/O分配表

水塔上限位S1 水塔下限位S2 水池上限位S3 水池下限位S4 电磁阀Y 水泵M I0.1 24V 12V FU I0.2 I0.3 I0.4 1M 2M Q0.1 Q0.2 1L CPU 226 CN 五、I/O接线 图3-1 水塔水位自动控制的I/O 接线 六、实训步骤 1、先将PLC 主机上的电源开关拨到关状态,严格按图3-2 所示接线,注意12V 和24V 电 源的正负不要短接,电路不要短路,否则会损坏PLC 触点。 2、将电源线插进PLC 主机表面的电源孔中,再将另一端插到220V 电源插板。 3、将PLC 主机上的电源开关拨到开状态,并且必须将PLC 串口置于STOP 状态,然后通 过计算机或编程器将程序下载到PLC 中,下载完后,再将PLC 串口置于RUN 状态。 4、接通2. 5、2. 6、2.7(2.4 不接通),否则无法正确运行演示程序。 5、按下列步骤进行实训操作: (1)拨下限开关S4,电磁阀Y 亮,下限开关S4 复位。 (2)拨上限开关S3,电磁阀Y 灭,上限开关S3 复位。 (3)拨下限开关S2,水泵M 亮,下限开关S2 复位。 (4)拨上限开关S1,水泵M 灭,上限开关S1 复位。 各种限位开关初始状态都是朝下。 七、实物接线图 图3-2 所示水塔水位自动控制接线图。 八、思考题 当水池水位低于下限水位(S4 为 ON),电磁阀 Y 应打开注水,若 3 秒内开关 S4 仍未由闭合转为分断,表明电磁阀 Y 未打开,出现故障,则指示灯 Y 闪烁报警。

水塔水位PLC自动控制系统

电气工程学院课程设计说明书 设计题目:水塔水位PLC自动控制系统系别:电气工程及其自动化 年级专业: 13级应电2班 组员:贾猛、孟令军、修圣虎、李晶指导教师:郭忠南

随着现代社会生产的发展和技术进步,现代工业自动化生产水平的日益提高,微电子技术的飞速发展,在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工 业控制装置——可编程控制器(PLC)。随着科技的发展和现实暴露的一些问题,以便能更快捷更方便的完成一些任务,在工农业生产过程中,经常需要对水位 进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛,比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、 逻辑电路控制、机电控制等。 本文采用PLC进行主控制,在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的 导电性连续地全天候地测量水位的变化,把测量到的水位变化转换成相应的电 信号,主控台对接收到的信号进行数据处理,完成相应的水位显示、故障报警 信息显示、实时曲线和历史曲线的显示,使水位保持在适当的位置。 关键词:PLC(Programmable Logic Controller) 自动化水塔水位三菱PLC

第一章研究背景 (1) 1.1可编程控制器的产生及发展 (1) 1.2PLC的基本结构 (2) 1.3PLC的特点 (5) 1.4PLC的工作原理 (6) 1.5梯形图程序设计及工作过程分析 (8) 第二章水塔水位自动控制系统方案设计 (10) 第三章水塔水位自动控制系统硬件设计 (12) 3.1水塔水位控制系统设计要求 (12) 3.2水塔水位控制系统主电路 (12) 3.3水泵电机的选择 (13) 3.4水位传感器的选择 (13) 3.5可编程序控制器的选择 (14) 3.6PLC I/O口分配 (14) 3.7PLC控制电路原理图 (15) 第四章水塔水位自动控制系统软件设计 (17) 4.1程序流程图 (17) 4.2梯形图 (18) 第五章设计总结 (23)

西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)

一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。 20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如:冲压机床,磨床,印刷机械,橡胶化工机械,中央空调,电梯控制,运动系统。

水槽液位闭环控制系统课程设计报告

摘要 本文根据液位系统过程机理,建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多,PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序,进行了系统仿真,并通过整定PID参数,同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括:PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析,FX2系列可编程控制器的硬件掌握,PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较,应用PID控制算法所得到的实验曲线分析,整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展,已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集,然后经过自动调节方式来确定完PID参数后,通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表,设计液位控制系统,利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词:组态王,液位控制,PID算法,过程控制

一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)

一、设计任务: (1)液位监控:完成一个液位监控系统,要有流程图画面,报警画面,历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 (2)通过组态软件,结合实验已有设备,按照定值系统的控制要求,根据较快较稳的性能要求,采用但闭环控制结构和PID控制规律,设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求,独立设计控制方案,正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件,正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的: (1)能根据具体对象及控制要求,独立设计控制方案,正确选用过程仪表。 (2)能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要,正确选用模块。 (3)能根据与计算机串行通讯的需要,正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。

水塔水位智能控制系统

摘要 水塔水位控制系统,根据水位传感器得知水塔内水位情况,水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器,还有一个直接接上5V的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为0时,电机运转,期间电机状态不变,直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时,电机停转。当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时,电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器,通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有LED 灯和蜂鸣器,报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态,分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行,由此使得水位控制在上限位和下限位之间。 水塔水位控制系统的原理 1、功能要求 1)水塔水位下降至下线水位时,启动水泵上水。 2)水塔水位上升至上线水位时,关闭水泵。 3)水塔水位在上、下限水位之间时,水泵保持原状态。 4)供水系统出现故障时,自动报警。 2、基本原理 图1 水塔水位检测原理图 水塔水位控制原理图见图(1),图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限,在正常供水时,水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限,C测量水位上限,A接+5V,B、C接地。 在水塔无水或水位低于下限水位时,B、C为断开,B、C两点电位为零(低电平“0” ),需要水泵供水,单片机输出低电平,控制电机工作供水。水位上升到B点,B接通,B点电位变为高电平“1”,C开关仍断开,C点仍为低电平,维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时,C接通。这时B、C均接通,B、C两点都为高电平,表示水塔水位已满,需水泵停止供水,单片机输出高电平,电机断电停止供水。水塔水位开始下降,水位在降到B点之前,B点电位为高、C点电位为低,单片机输出控制电平维持不变,仍为高。当水位降到B 点以下,B、C两点电平都为低时,单片机输出控制电平又变低.水泵供水。 B和p1.0、C和P1.1之间接4.7k 的电阻(下拉电阻),目的是为了保护单片机。单片机9

单片机水位控制系统课程设计

课程设计(论文) 题目名称: 课程名称: 学生姓名: 学号: 学院: 指导教师:

课程设计任务书

目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)

7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展,单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中,为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外,水位控制在高层小区水塔水位控制,污水处理设备和有毒,腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,实现超高、低警戒水位报警,超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图,给出相应的软件设计流程图和汇编程序,并用Proteus软件仿真。实验结果表明,该系统具有良好的检测控制功能,可移植性和扩展性强。 关键词:单片机;水位检测;控制系统;仿真

PLC水塔水位控制实验报告

中国矿业大学机电学院 机电综合实验中心实验报告 课程名称机电综合实验 实验名称水塔水位控制模拟系统 实验日期2016、11、20 实验成绩 指导教师 第一章绪论 1、1实验目得 学会使用组态软件(推荐选用组态王软件)与PLC(推荐选用SIMEINS S7-2 00)控制系统连接,采用下位机执行,上位机监视控制得方法,构建完成水塔水位 自动控制系统。 1、2实验要求 (1)阅读本实验参考资料及有关图样,了解一般控制装置得设计原则、方法与步 骤。 (2)调研当今电气控制领域得新技术、新产品、新动向,用于指导设计过程,使设 计成果具有先进与创造性。 (3)认真阅读实验要求,分析并进行流程分析,画出流程图。 (4)应用PLC设计控制装置得控制程序。 (5)设计电气控制装置得照明、指示及报警等辅助电路。 (6)绘制正式图样,要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图,用STEP

7-Micro/Win32编程软件编写梯形图。 1、3 实验内容 (1)当水池水位低于水池低水位界(S4为ON表示),阀Y打开进水(Y为ON)定时器开始定时; (2)阀Y打开4秒后,如果S4还不为OFF,那么阀Y指示灯闪烁,表示阀Y没有进水,出现故障; (3)S3为ON后,阀Y关闭(Y为OFF)。当S4为OFF时,且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON,电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。 1、4课程设计器材: (1)TKPLC-1型实验装置一台 (2)安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件与组态软件得计算机一台。 (3)PC/PPI编程电缆一根。 (4)连接导线若干。 1、5 PLC得介绍 可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller,PLC),它采用一类可编程得存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户得指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型得机械或生产过程。 1、5、1基本结构 PLC实质就是一种专用于工业控制得计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示: 1、5、2 PLC得特点

毕业设计 水塔水位自动控制系统 -(DOC)

摘要 供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高,对城市供水提出了更高的要求,要满足及时、准确、安全保证充足供水,如果仍然沿用人工方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障,为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。可编程控制器( PLC) 因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。本文针对目前比较流行的控制技术,利用PLC和传感器构成了水塔水位恒的控制系统。改造后的水塔水位自控系统,实现水塔水位自动控制系统,远程监控,实现无人值守。 关键词: 可编程逻辑控制器(PLC)水塔水位自动控制

Abstract Water supply is a major industry involving the interests of the state and the people. With development of society and the improvement of the people's livelihood, city water supply has been brought forward a higher request. It needed to be timely , accurate and safely to plentifully conduct water supply. If we still continue to use a way of the man-power, the intensity of labor are high , availability is low and the security is difficult to ensure .We must carry out water tower water level under the control of automatic system reforming for this purpose . Programmable Logic Controller (PLC) is applied broadly in industrial control because of high reliability and higher nature price. The main body of this paper on the control technology is aimed at being popular for at present comparatively, which makes the using of PLC and the sensor to compose water tower control system of permanent water level. Water tower control system after being reformed have realized water tower water level auto-controlling system , long-range supervisory control, and nobody's value guards realization. Key wards:Programmable Logic Controller. water pool water lever. automatically controls

上水箱液位控制系统-过控课设

摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数,且便于直接观察,也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态,实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置,如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱,液位检测变送器,电磁流量计,涡轮流量计,自动调节阀,控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段,控制理论由经典控制理论到现代控制理论,再到多学科交叉;控制工具由模拟仪表到DCS,再到计算机网络控制;控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统,以及运用它们去控制水箱的液位,从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中,要熟练学会调整PID的参数,学会使用MATLAB等。 关键词:水箱液位;PID控制;串级控制;前馈控制;经验凑试法

目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例(P)调节 (12) 4.1.2 比例积分(PI)调节 (14) 4.1.3 比例积分微分(PID)调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)

水塔水位控制报告

水塔水位控制报告 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 评语:平时(40)修改(30)报告(30)总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院xx年7月1日1引言该设计是针对水塔水位控制系统的要求所做。随着社会的发展,科技的进步以及人们生活水平的逐步提高,各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活,单片机作为微型计算机发展的一个重要分支,具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势,以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制,其目的重在于单片机技术的应用,由单片机实现自动运行,使水塔内水位始终保持在一定范围,以保证连续正常地供水。该课程设计给出以AT89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计,实现水位的检测控制、处理和报警等功能,并在Proteus软件环境下实际仿真。实验结果表明,该系统具有良好的检测控制功能,可移植性和扩展性好。在此水塔水位控制系统中,单片机充当着主要的角色。它控制整个系统的运行,可以完成水位高低的控制。检测信号来自插入水中的3个金属棒,以感知水位变化情况。工作正常情况下,应保

持水位在某一范围内,当水位变化发生故障的时候,及时关断电机电源,发出声、光报警信号。2设计方案及原理2、1设计原理单片机水塔水位控制原理如图2、1所示,图中虚线表示容许水位变化的上下线,在正常情况下,应保持水位在虚线范围之内。其中A棒处于下限水位,C棒处于上限水位,B棒在上下水位之间。A棒接+5V电源,B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。水塔由电机带动水泵供水,单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。供水时,水位上升,当达到上限时,由于水的导电作用, B、C棒连通+5V。因此,b、c两端均为1状态,这时应停止电机和水泵的工作,不再给水塔供水。 当水位处于上下限之间时,B棒与A棒导通。因C棒不能与A 棒导通,b端为1状态,c端为0状态。这时,无论是电机已在带动水泵给水塔加水,水位在不断上升;或者是电机没有工作,用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。 当水位降到下限时,B,C棒都不能与A棒导电,因此,b,c 两端均为0状态。这时应启动电机,带动水泵工作,给水塔供水。 图2、1 水塔水位控制原理图3设计方案本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系统中,检测信号来自插入水中的3个金属棒,以感知水位变化情况。工作正常情况下,应保持水位在某一范围内,当水位变化发生故障的时候,及时关断电机电源,发出声、光报警信号。

水塔水位控制系统

过程控制工程实训设计报告 题目:水塔水位控制系统 院系:电气信息工程系专业:电气工程及其自动化 2012年10月10日

过程控制工程实训设计报告 一、选题目的和意义: 水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统供水系统大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备,用水泵以高出实际用水高度的扬程来“提升”水量,其结果增大了水泵的轴功率和能耗。现研究设计的水塔水位控制系统采用变频调速恒压供水系统,实现水泵无级调速。依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求,是当今先进、合理的节能型供水系统。 供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高,对城市供水提出了更高的要求,要满足及时、准确、安全保证充足供水,如果仍然沿用人工方式,劳动强度大,工作效率低,安全性难以保障,为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。多年来,可编程控制器(简称 PLC)从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃,今天的 PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高,成为工业控制领域的主流控制设备,在各行各业发挥着越来越大的作用。可编程控制器(PLC)是以计算接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC 的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知机技术为基础的新型工业控制装置。因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。 本文针对目前比较流行的控制技术,利用PLC 和传感器构成了水塔水位的控制系统。改造后的水塔水位自控系统,实现水塔水位自动控制系统,远程监控,实现无人值守,提高了供水质量。 学生姓名任务分工学生姓名任务分工

水塔水位控制

水塔水位控制 一、实验目的 1.掌握置位较复杂逻辑程序的编写方法 2.掌握水塔水位控制系统的接线、调试、操作方法 二、 三、面板图 四、控制要求 1.各限位开关定义如下: S1定义为水塔水位上部传感器(ON:液面已到水塔上限位、OFF:液面未到水塔上限位)S2定义为水塔水位下部传感器(ON:液面已到水塔下限位、OFF:液面未到水塔下限位)S3定义为水池水位上部传感器(ON:液面已到水池上限位、OFF:液面未到水池上限位)S4定义为水池水位下部传感器(ON:液面已到水池下限位、OFF:液面未到水池下限位); 2.当水位低于S4时,阀Y开启,系统开始向水池中注水,5S后如果水池中的水位还未达到S4,则Y指示灯闪亮,系统报警。

3.当水池中的水位高于S3、水塔中的水位低于S2,则电机M开始运转,水泵开始由水池向水塔中抽水。 4.当水塔中的水位高于S1时,电机M停止运转,水泵停止向水塔抽水。 五、功能指令使用及程序流程图 1.较复杂逻辑程序的编写方法 在编写较复杂逻辑程序时,应遵循以下原则及顺序: 1)确定系统所需的动作及次序。 第一步是设定系统输入及输出数目,可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 第二步是根据系统的控制要求,确定控制顺序、各器件相应关系以及作出何种反应。 2)将输入及输出器件编号 每一输入和输出,包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号,不能混用。 3)画出梯形图。 根据控制系统的动作要求,画出梯形图。梯形图设计规则如下: a.触点应画在水平线上,不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。 b.不包含触点的分支应放在垂直方向,不可放在水平位置,以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。 c.在有几个串联回路相并联时,应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排,所编制的程序简洁明了,语句较少。 d.不能将触点画在线圈的右边,只能在触点的右边接线圈。 2.程序流程图 六、端口分配及接线图 1.I/O端口分配功能表

单片机水塔水位控制系统

单片机水塔水位控制系统

目录 目录 (1) 一、课程设计性质和目的 (2) 1、性质 (2) 2、目的 (2) 二、课程设计的内容及要求 (3) 1、内容 (3) 2、要求 (3) 三、课程设计的进度及安排 (4) 四、设计所需设备及材料 (6) 1、所需材料及零件 (6) 2、所需设备 (7) 五、设计思路及原理分析 (8) 1、设计思路 (8) 2、原理分析 (8) 六、流程图及程序编写 (9) 1、流程图 (9) 2、程序编写 (10) 七、调试运行 (11) 八、结果及分析 (13) 1、结果 (13) 2、分析 (13) 九、心得体会 (14) 十、参考文献 (15) 十一、致谢 (16) 十二、附录 (17) 1、protel原理图 (17) 2、proteus仿真图 (18) 3、仿真程序 (19) 4、补充任务一 (20) 5、补充任务二 (22) 6、补充任务三 (23) 7、实物图 (27)

一、课程设计性质和目的 1、性质 这次课程设计《水塔水位控制》是继这学期我们学习的《单片机应用技术》课程与实验结束后的一门综合性实践课,让学生初步尝试把理论与实践结合,培养了学生的实践能力。《水塔水位控制》设计需要紧密结合所学的知识,在参阅相关资料中,可以加深、巩固所学知识,同时也拓宽了知识面,有一定的深度和广度,能充分发挥学生的能动性和想象力。 2、目的 本次课程设计的目的主要是在学完《单片机应用技术》之后进行一次实操的机会,让我们在进行焊接的过程中增加实践能力,在编译、仿真以及调试中感受这门课的一些重点基础,同时,也让我们能通过这次实践中了解到一些这门课中能够应用于我们现实当中的知识。让我们能对这门课有更加深入的了解和应用。

水塔水位控制系统PLC设计说明书

水塔水位控制系统PLC 设计 1、水塔水位控制系统PLC 硬件设计 1.1、水塔水位控制系统设计要求 水塔水位控制装置如图1-1所示 图1-1 水塔水位控制装置 水塔水位的工作方式: 当水池液位低于下限液位开关S4,S4此时为ON ,水阀Y 打开(Y 为ON ),开始往水池里注水,定时器开始定时,4秒以后,若水池液位没有超过水池下限液位开关时(S4还不为OFF ),则系统发出报警(阀Y 指示灯闪烁),表示阀 S1---表示水塔的水位上限,S2---表示水塔的水位下限,S3---表示水池水位上限, S4---表示水池水位下限,M1为抽水电机,Y 为水阀。

Y没有进水,出现故障;若系统正常,此时水池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位,则S3为ON,阀Y关闭(Y为OFF)。 当S4为OFF时,且水塔水位低于水塔下限水位时(水塔下限水位开关S2为ON),电机M开始工作,向水塔供水,当S2为OFF时,表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时(水塔上限水位开关S1为OFF),电机M停止。(注:当水塔水位低于下限水位,同时水池水位也低于下限水位时,水泵不能启动) 1.2 水塔水位控制系统主电路 水塔水位控制系统主电路如图1-2所示: L1L2L3 SQ FU KM FR M 3~ 图1-2 水塔水位控制系统主电路 1.3、I/O接口分配 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配如表1-1所示。 表1-1 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配表 符号地址绝对地址数据类型说明 1 S1 I0.1 BOOL 水塔上限水位 2 S2I0.2 BOOL 水塔下限水位 3 S3I0.3 BOOL 水池上限水位

基于plc的水塔水位自动控制设计

目录 摘要................................................................. I 第1章绪论. (1) 1.1选题的背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第2章系统总体设计 (2) 2.1水塔水位控制系统设计 (2) 2.2水塔水位控制系统基本工作原理 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 第3章系统硬件设计 (5) 3.1 硬件选型 (5) 3.1.1 PLC的选择 (5) 3.1.2水泵的选择 (6) 3.1.3液位开关的选择 (6) 3.1.4电气保护器件选择 (7) 3.2 I/O口的分配及PLC外围接线 (8) 第4章软件设计 (12) 第5章仿真 (14) 结论 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

摘要 目前,大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此,不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初,大多用人工进行控制,由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测,很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早,造成水塔缺水;要么关停过晚,造成水塔溢出,浪费水资源,给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来,使用水位控制装置使供水状况有了改变,但常使用浮标或机械水位控制装置,由于机械装置的故障多,可靠性差,给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性,传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心,对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位,将水位具体信息传至PLC构成的控制模块,来控制水泵电机的动作,同时显示水位具体信息,若水位低于或高于某个设定值时,就会发出危险报警的信号,最终实现对水塔水位的自动。 关键词:水位自动控制、三菱FX2N 、传感器

水位控制器课程设计

河南科技学院机电学院电子课程设计报告(论文) 题目:水位控制器 专业班级: 电气工程及其自动化132班 姓名:************ 时间:2014.12.28~2015.01.10 指导教师:张伟邓丽媛 完成日期:2015年01月10日

水位控制器设计任务书 1.设计目的与要求 设计一个水塔或锅炉水位控制电路,准确地理解有关要求,独立完成系统设计,要求所设计的电路具有以下功能: (1)多点水位实时采集和显示功能; (2)当水位低时,启动水泵自动加水,达到高水位时自动停止水泵; (3)当达到警戒水位(高水位或低水位)时,电路能够自动报警提示; (4)具备报警消音控制功能; (5)所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2.设计内容 (1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系; (2)确定元器件及元件参数; (3)进行电路模拟仿真; (4)SCH文件生成与打印输出。 3.编写设计报告 写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 4.答辩 在规定时间内,完成叙述并回答问题。

目录 1 引言 (1) 2 总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.1.1水位控制系统的流程图 (2) 2.1.2水位控制系统的流程 (2) 2.2总体设计框图 (2) 3 设计原理分析 (2) 3.1逻辑关系表 (2) 3.2控制原理 (3) 3.3 总控制电路 (3) 3.4局部仿真电路 (3) 3.5显示电路 (3) 4 总结与体会 (4) 参考文献 (5) 附录1 (6) 附录2 (7)

引言 随着现代科技的发展,智能化是未来科技发展的趋势。而且水是人类不可缺少的一部分,所以自动供水是非常重要的。水位控制乃为自动供水的核心。本文采用简单的数模电知识,运用逻辑电路控制电路。 总体设计方案 下图1为水位控制原理图。在水箱内的不同高度安装1根水位监测器,以感知 水位变化情况,能用数码管显示水箱的液位,液位分1,2,3档,当检测到水位低 于1档时,发出缺水报警,并通过继电器打开电磁阀M1M2向水箱供水,当水位超过1 档时,停止缺水报警,但M2继续供水,当水位超过2档时,M1开始供水,M2停止工 作直到水位达到3档为止,关闭电磁阀。接+5V电源,1,2,3各通过一个霍尔元件, 当磁悬浮球经过霍尔元件时使霍尔元件表面产生压差并对外产生一个电压信号经 过处理后进入控制性系统。 设计思路 图 1 图 2

水塔水位控制器

6.水塔水位控制器 要求:通过对水位下限开关K1和水位上限开关K2的检测,控制抽水电机的运转,实现水塔水位控制在水位上下限之间的目的。 控制功能:利用拨动开关K1和K2模拟水位的上下限检测开关。利用继电器控制绿色LED的亮与灭代表抽水电机的启动与停止。系统首次运行时,由于水塔内没有水,因此K1 和K2均发出低电平,电机运转(表示电机通电的绿色LED点亮)。当水位达到水位下限(K1=1)时,电机继续运转,直到水位上升到水位上限(K2=1,K1=1),电机停止运转(表示电机通电的绿色LED熄灭)。这时,单片机点亮黄色的LED,表示系统处于正常状态。随着水的使用,水位逐渐下降,当水位下降到水位下限(K1=0,K2=0)时,系统启动抽水电机向水塔内加水,直到水位达到水位上限(K2=1,K1=1)。在抽水电机向水塔内加水的过程中,若电机启动60秒水位还未达到水位上限,说明电机出现故障,系统应立即关闭抽水电机,同时使红色LED以0.5秒的间隔进行闪动,表示系统出现故障。当故障排除后,人工搬动拨动开关K3发出一正脉冲,启动系统继续运行。注意:K1和K2状态的采样,采用20mS定时中断来查询。 使用的主要元器件:8031、6MHz的晶振、74LS373、2764、7407、74LS240、发光二极管L1-L3、拨动开关K1-K3、继电器等。 结果的验证:按照功能要求搬动拨动开关K1-K3,模仿实际运行中的情况,查看系统是否按照要求动作。同时分析系统中不完善的地方,提出改进建议。 二、课程设计内容: 1、硬件设计 (1)用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器,P1.1接水位上限传感器,P1.2输出经反相器后接光电耦合器,通过继电器控制水泵工作,P1.3输出经反相器后接LED,当出现故障时LED闪烁;P1.4输出经反相器后接蜂鸣器,当出现故障时报警。 (2)用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处,接5V电源的正极,B级置于水位15CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口,C 电级置于水位的20CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 (3)设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制,计算出LED限流电阻,接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 (1)根据功能要求画出控制程序流程图。 (2)根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求:

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