PLC水箱自动水位控制器设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。
该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。
本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。
PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。
首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。
液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。
传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。
PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。
其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。
当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。
当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。
通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。
此外，本系统还将具备一定的保护功能。
当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。
同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。
为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。
程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。
同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。
最后，本设计将进行系统的仿真和调试。
通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。
在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。
通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。
同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。
基于PLC排水自动控制系统设计
基于PLC排水自动控制系统设计概述本文档介绍了基于可编程逻辑控制器（PLC）的排水自动控制系统的设计。
该系统用于自动控制水位、泵的运行和故障检测，以实现高效的排水操作。
目标排水自动控制系统的设计目标如下：•实现水位检测并控制水位在设定范围内•根据水位变化控制排水泵的启停•实现泵的故障检测和报警功能•提供远程监控和操作接口系统结构排水自动控制系统包括以下组件：1.水位传感器：用于检测水池中的水位变化，并将数据传输给PLC。
2.PLC：对传感器数据进行采集、处理和控制，并与其他系统组件进行通信。
3.电磁阀：用于控制进水和排水口的开关。
4.排水泵：根据PLC的控制信号启停，实现排水功能。
5.报警装置：用于检测泵的故障，并通过声音或光信号发出报警。
6.远程监控终端：通过网络与PLC进行通信，实现远程监控和操作。
下图展示了系统的基本架构：系统架构图系统架构图功能实现水位检测与控制水位传感器将水池水位信息传输给PLC。
PLC根据设定的水位范围进行判断并控制电磁阀的开关，实现自动控制水位在设定范围内。
IF (水位 < 最低水位) THEN开启电磁阀ELSE IF (水位 > 最高水位) THEN关闭电磁阀ELSE保持电磁阀状态END IF泵的控制根据水位变化，PLC控制泵的启停，以实现排水操作。
IF (水位 > 最高水位) THEN启动泵ELSE IF (水位 < 最低水位) THEN停止泵ELSE保持泵状态END IF故障检测与报警PLC监测泵的运行状态，并当泵运行异常时触发报警。
IF (泵故障信号) THEN发出报警信号END IF远程监控与操作远程监控终端通过网络与PLC通信，实现远程监控和操作。
远程监控终端可以获取当前水位信息、泵的状态和故障信息，并可以通过操作界面控制水位和泵的启停。
系统优势•自动化控制：系统能够根据设定水位自动控制排水和进水，提高工作效率。
•故障检测：系统能够监测泵的运行状态，并在发生故障时及时报警，减少故障损失。
(完整版)PLC水箱液位控制系统毕业设计
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摘要本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。
在设计中，笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。
本文的主要内容包括：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的过控制指令PID指令来控制水箱水位。
关键词：FX2系列PLC，控制对象特性，PID控制算法，扩充临界比例法，PID指令，实验。
The liquid level control system based on PLCABSTRACTThe subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge.Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC , the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction.Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.目录中文摘要.......................................................................................................................................英文摘要.......................................................................................................................................1 绪论 ............................................................................................................................................1.1 PLC的产生、定义及现状 .................................................................................................1.1.1PLC的产生、定义....................................................................................................1.1.2PLC的发展现状........................................................................................................1.2过程控制的发展 ..................................................................................................................1.3本文研究的目的、主要内容 ..............................................................................................1.3.1本文研究的目的、意义 ...........................................................................................1.3.2本文研究的主要内容 ...............................................................................................2 FX2系列PLC和控制对象介绍 ................................................................................2.1 三菱PLC控制系统 ...........................................................................................................2.1.1 CPU模块 ..................................................................................................................2.1.2 IO模块......................................................................................................................2.1.3电源模块 ...................................................................................................................2.2 过程建模 .............................................................................................................................2.2.1 一阶单容上水箱对象特性 ......................................................................................2.2.2 二阶双容下水箱对象特性 ......................................................................................3 PID调节及串级控制系统..........................................................................................3.1 PID调节的各个环节及其调节过程...................................................................................3.1.1比例控制及其调节过程 ...........................................................................................3.1.2比例积分调节 ...........................................................................................................3.1.3比例积分微分调节 ...................................................................................................3.2 串级控制 .............................................................................................................................3.2.1串级控制系统的结构 ...............................................................................................3.2.2串级控制系统的特点 ...............................................................................................3.2.3串级控制系统的设计 ...............................................................................................3.3 扩充临界比例度法 .............................................................................................................3.4 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用 .........................................................................3.5在PLC中的PID控制的编程............................................................................................3.5.1回路的输入输出变量的转换和标准化....................................................................3.6变量的范围 ..........................................................................................................................4 控制方案设计.......................................................................................................................4.1 系统设计 .............................................................................................................................4.1.1上水箱液位的自动调节 ...........................................................................................4.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统............................................................................4.2 硬件设计 .............................................................................................................................4.2.1检测单元 ...................................................................................................................4.2.3控制单元 ...................................................................................................................4.3软件设计 ..............................................................................................................................5 运行 ............................................................................................................................................5.1 上水箱液位比例调节 .........................................................................................................5.2 上水箱液位比例积分调节 .................................................................................................5.3 上水箱液位比例积分微分调节 .........................................................................................致谢 ............................................................................................................................................参考文献.......................................................................................................................................论文原创性声明1 绪论1.1 PLC的产生、定义及现状1.1.1PLC的产生、定义一、可编程控制器的产生20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。
PLC水箱液位控制系统毕业设计
PLC水箱液位控制系统毕业设计PLC水箱液位控制系统是一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动控制系统，用于监测和调节水箱中的液位。
这个系统可以应用于各种场景，比如工业生产中的水箱液位控制、建筑物的水池液位控制等。
在本篇文章中，将详细介绍PLC水箱液位控制系统的设计和实现。
首先，我们需要对PLC水箱液位控制系统的硬件进行设计。
其中包括传感器模块、执行器模块和PLC控制器。
传感器模块用于监测水箱中的液位，可以选择合适的液位传感器，如浮球开关、超声波传感器等。
执行器模块用于控制水箱中的液位，可以选择水泵或阀门等执行器。
PLC控制器用于接收传感器模块的信号，根据预设的控制策略来控制执行器模块的工作。
同时，还需要考虑电源模块、通信模块等其他辅助模块。
接下来，我们需要对PLC水箱液位控制系统的软件进行设计。
PLC控制器通常使用Ladder Diagram（梯形图）进行编程。
在本设计中，我们可以根据液位传感器的信号来控制执行器的开关。
当液位低于一定阈值时，PLC控制器可以启动水泵或打开阀门，以增加水箱中的液位。
当液位高于一定阈值时，PLC控制器可以停止水泵或关闭阀门，以减少水箱中的液位。
同时，我们还可以增加一些安全措施，如设置最大液位和最小液位报警，当液位超出范围时，PLC控制器可以发出警报信号或采取相应的措施。
在实际应用中，我们还可以通过人机界面（HMI）来对PLC水箱液位控制系统进行监控和操作。
通过HMI，我们可以实时查看水箱中的液位，修改控制策略，记录操作日志等。
同时，我们还可以将PLC水箱液位控制系统与上位机进行通信，实现远程监控和控制。
最后，我们需要对PLC水箱液位控制系统进行实验验证。
在实验中，我们可以模拟不同的液位情况，观察PLC控制器的响应和执行器的工作情况。
通过实验，我们可以测试系统的稳定性、精度和可靠性，并对系统进行优化和改进。
总结而言，PLC水箱液位控制系统是一种自动控制系统，用于监测和调节水箱中的液位。
基于PLC水箱水位自动控制系统的设计思路
研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。
在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。
关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。
变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。
1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。
企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。
同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。
夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。
这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。
综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。
该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。
把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。
2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，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的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。
当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。
2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
基于S7-1200PLC的水箱液位控制系统的设计
基于S7-1200PLC的水箱液位控制系统的设计重庆科技学院摘要水箱液位控制系统是一种用于监测、控制水箱液位的自动化设备。
它通过搭载传感器、控制器和执行机构等组件，实现对水箱液位的实时监控和自动控制。
通常，水箱液位控制系统由传感器，控制器，执行机构。
水箱液位控制系统的使用范围广泛，包括建筑物、工业生产、农业灌溉、城市给排水和环保等领域。
它具有结构简单、安装方便、实时性强等特点，该系统能够提高水资源的利用效率、减少用水浪费和防止水源的污染。
本文基于S7-1200 PLC实现水箱液位控制系统设计。
该系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括PLC、人机界面触摸屏、传感器、执行器等；软件实现传感器数据处理、PID稳态控制、安全等功能；关键词：液位控制 PLC PID 传感器重庆科技学院本科生毕业设计 3水箱液位控制系统硬件设计1绪论在工业领域，几乎在各个行业都会或多或少的涉及到液位的检测等问题，然而液位变量具有延迟滞后性，参数不稳定，复杂多变等问题，因此，这就需要本文采取更为精确的控制器去实现液位变量的检测。
传统控制具有很多缺陷：比如精度低、速度慢、灵敏度低等。
一个稳定的液位系统，可以保证安全可靠的工业生产、高效的生产效率、充分合理的利用能源等，大大提高了工业生产的经济价值。
日益激烈的市场竞争，要求本文的控制技术必须更加先进，此前的控制技术已落伍，显然无法满足需求，这种对先进技术的需求加速了可编程逻辑控制器的问世。
引入PLC控制器后，能够使控制系统变得更集中、有效、及时。
2水箱液位控制总体方案设计2.1水箱液位控制系统实际应用特征水箱液位控制系统是一种广泛应用于水箱的自动化控制系统，常见于民用和工业领域。
实际应用中，水箱液位控制系统具有以下特征：①实时性强：系统能够实时检测水箱内的液位信息，并根据液位变化及时控制水泵的启停，保证水位稳定。
②可靠性高：系统通过各类安全措施确保水泵的正常启停，不会出现过量或不足的水位情况，避免因为水位变化带来的安全隐患。
水箱水位PLC自动控制系统的设计
DOI：10．19392/j．cnki．1671-7341．201927007水箱水位PLC自动控制系统的设计许赟江苏雷博科学仪器有限公司江苏无锡214400摘要：在本研究中针对水箱水位可编程控制系统进行分析设计，阐述了该系统的构成，硬件设计。
软件设计，通过该系统能够实现建筑设备稳定运行以及自动化控制。
关键词：水箱水位；PLC；自动控制系统；设计一、系统阐述PLC系统。
从其结构上来看，PLC系统是集散型控制系统，此外也有全分布式控制系统这两种类型，其中目前采用最广的是体系系统。
该系统由现场监控设备构成的多台CCD控制器，进而能够对控制器完成实时设备监控，在中央控制室中设置数字显示计算机。
在给排水子系统中，该系统主要保障供排水系统能够实现生产运行，从内容上来看能够对排水泵，给水泵，污水泵的运行参数进行实时监测，能够对不同的水箱，污水池具体的水位情况以及压力参数进行实时监测，利用该信息控制水泵的启动和停止。
对给水系统来说，给水系统主要是由阀门，水箱，水泵等设备共同构成的，在对给水系统进行监控过程中，主要从以下几点出发：首先，监测水泵的运行状态，以及有效控制水泵的启动和停止时刻，监视水泵出现一些故障之后的报警信号，监测水箱的水位情况，一旦超过水位限值则需要及时发出报警信号。
二、水箱水位的自动化控制在水位水箱自动化控制系统中，主要是由高低水位检测电路，电动机，控制电路，监控台以及可编程控制部件共同构成的，其中最核心的是可编程控制部件。
从高低水箱的水位检测电路上来看，高层建筑为实现稳定供水，通常在楼顶设置水箱，该水箱的水控制是高层建筑当前应用范围较广的一种技术。
在本研究中采用插入式磁性液位变送器，将其作为水位检测电路，而对于UR插入式磁性液位变送器来说，由于其利用环形磁性浮子，能够随其液面的上升和下降，使传感器的干簧管吸合之后，能够将水位信号转化为相应的电阻值，该信号能够与数字显示器进行配套使用，进一步实现对水面液位的远距离操控检测，及时发出信号报警，做好相应的控制操作。
PID水箱水位PLC控制
微分（D）调节器
根据误差信号的微分进行调节，误差越大，调节幅度 越大。
PID控制器的参数
Kp
比例系数，影响系统的响应速度和调节精度。
Ki
积分系数，影响系统的稳态误差和积分项的 强度。
Kd
微分系数，影响系统的动态性能和超调量。
PID控制器的优点
05 实际应用与效果分析
实际应用情况
应用场景描述
控制策略实施
硬件配置
PID水箱水位控制广泛应用于工业和 民用领域，如水处理、冷却塔、锅炉 系统等。通过PLC（可编程逻辑控制 器）实现自动化控制，确保水箱水位 稳定，满足工艺需求。
在PLC控制系统中，PID算法用于调节 水箱进水和出水流量，以维持设定水 位。通过实时监测水位传感器信号， PLC计算偏差并输出控制信号至执行 机构。
PID水箱水位PLC控 制
目录
CONTENTS
• PID控制原理 • PLC简介 • PID水箱水位控制系统 • PID水箱水位PLC控制实现 • 实际应用与效果分析 • 结论与展望
01 PID控制原理
PID控制器的组成
比例（P）调节器
根据误差信号的大小进行调节，误差越大，调节幅度 越大。
积分（I）调节器
04 PID水箱水位PLC控制实 现
PLC选型与配置
PLC型号选择
根据控制需求和规模，选择合适 的PLC型号，确保其具有足够的输 入输出点数、处理速度和通讯接 口。
I/O模块配置
根据水位检测和阀门控制等需求， 配置适当的输入输出模块，包括 模拟量输入输出、数字量输入输 出等。
通讯设置
根据需要，配置PLC的通讯接口， 如RS485、以太网等，以便与上 位机或其他设备进行数据交换。
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三、设计作用与目的
在日常生活和工业生产中都要用到水箱，通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来，平时就用水箱中的水，从而达到如同城市中的自来水一样方便的效果。在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水满溢，弄得整个屋子都是水。利用这款水箱水位自动控制器，能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用。
湖南文理学院
课程设计报告
课程名称：自动化系统课程设计
专业班级：自动化 班 学号（）
学生姓名：
指导教师：
完成时间：2014 年11月26日
报告成绩：
湖南文理学院制
一、设计题目
水箱自动水位控制器设计
二、设计要求
1、设计一自动水位控制器，使其具有均匀水流流出。当水位降到一定程度时开始注水；
2、当水位升到一定水位时，停止注水，开始放水，要求给出信号。
PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如图二所示。
图二PLC硬件结构
下面简单介绍PLC的各个结构：
1，中央处理单元(CPU)是PLC控制中枢。它PLC系统程序赋予功能接收并存储从编程器键入用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器状态，并能诊断用户程序中语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，命令解释后按指令规定执行逻辑或算数运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。
PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。
我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。
六、系统硬件设计
6.1系统整体设计
系统整体设计如图1所示。
图1系统整体设计
6.2 PLC选型及相关介绍
本设计中输入:系统启动按钮一个,系统停止按钮一个,液位传感器四个分别表示为X4,X3，X2和X1。输入一共有6个，考虑到留有15％～20％的余量即6×（1＋15％）＝6.9取整数7，所以共需7个输入点。
输出:电磁阀,指示灯,水泵1，水泵2。输出共有4个。可以选三菱公司的FX2N-14MR型PLC（8点输入6点输出）就能满足此例的要求。
可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。
四、所用设备及软件
三菱PLC(核心控制部件)，高低位水箱的水位检测电路（由两个浮球液位开关将高低水位信号传送给PLC），水泵电动机控制电路（PLC控制启停及主备切换）；所用软件为GX WORK2和组态王。五、系统设计方案5. Nhomakorabea系统总体设计
系统总体结构框图见附录1。
5.2系统工作原理
水箱水位自动控制系统由三菱PLC(核心控制部件)，高低位水箱的水位检测电路（高低水位信号传送给PLC），水泵电动机控制电路（PLC控制启停及主备切换）组成；通过水位检测电路测得水箱的水位信号交由PLC处理，再由PLC对水泵电动机控制电路进行控制，该过程可由上位机的组态软件进行监控，本次设计在传统的水塔、水箱供水的基础上，加入了PLC及液压变送器等器件．利用PLC和组态软件来实现水塔水位的控制．提供了一种实用的水箱水位控制方案。系统启动时，关闭出水口，控制输入控制液体阀，使水位达到满水位的75%，然后打开出水口，这种切换由一个输入的数字量控制，水池也有两个检测装置，得到的相关信息可对PLC进行调节。
随着工业生产的迅速发展，市场竞争的激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种，向小批量、多品种转换，继电器—接触器控制难以满足市场要求，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器—接触器控制。