高低位水箱供水系统电气控制系统的设计与调试
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。
高低位水箱供水系统电气控制课程设计
高低位水箱供水系统电气控制系统的设计一、基本设计思路供水系统是民用建筑的血液。
在现代高质量生活要求下，高质量的供水系统显得尤为重要。
而在高层民用建筑中，由于建筑之高，自来水厂的水压不能直接为大厦中高层的用户提供符合标准水压的生活用水。
所以，一般采用市网水先注入大厦地下或低层储水池，再用水泵把水输送至大厦高层水箱或天面水池，由高层水箱或天面水池向大厦的中高层用户供水的方式。
这种供水系统称之为高低位水箱供水系统。
在高层建筑当中，水泵及其设备控制室一般位于建筑物地下层，水箱通常设在大厦的顶部。
这样，将水箱中的水位信号传输到设备控制柜需要相当一段距离。
为了信号在传输过程中因为其他故障而引起继电器的误动作，信号控制回路常采用220V及以下电压。
另外，由于水位信号器为箱容量的继电器，其触点不适合直接控制接触器。
因此，需要通过中间继电器惊醒中间转换。
所以，为了线路的维护、管理，应将辅助线路分为信号控制回路和电机控制回路等几部分。
这样，分工明确，易于管理。
根据控制要求1，水泵电动机的起动和停止应受高位水箱水位信号器和低位水箱水位信号器发出信号控制。
当低位水箱水位为高水位，且高位水箱水位为低水位时发出起泵信号，当低位水箱水位为低水位，或高位水箱水位为高水位时发出停泵信号。
根据控制要求（2），工作泵不能正常运行时，备泵应能自动投入。
工作泵备用泵二者工况转换的关键是寻找一个合适的转换信号，即能反映工作泵不能正常运行的信号。
停机情况反映在接触器上即是接触器的触点机构不能动作，其常闭触点处于闭合状态，因此，接触器的常闭触点的闭合与否反映了电动机的工作情况。
故可利用接触器的常闭触点见识电动机的运行情况并作为备泵电动机的起泵信号。
为了判别工作泵是否是因为故障不能起动，同时为了消除干扰信号的影响，备泵自投信号应延时发出。
本设计延时时间为10秒。
根据控制要求（3），要有手动及自动工作方式，这两种工作方式的转换可通过旋钮来控制，当旋钮为转动时，两泵处于自动工作方式下;当旋钮旋转后处于手动工作状态。
高低位水箱供水系统电气控制系统的设计与调试
《建筑电气控制技术》课程设计题目高低位水箱供水电气控制系统设计与调试学院(部) 电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号月日至月日共周指导教师(签字)系主任(签字)年月日一、设计任务书1、设计内容及要求通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。
根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统。
2、设计原始资料1、高低位水箱均设水位信号器。
高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。
2、两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。
当工作泵出现故障时，备用泵自投。
水泵功率7.5KW。
3、具有手动、自动工作方式。
4、各种指示及报警。
3、设计完成后提交的文件和图表1、计算说明书部分：1）系统工作原理说明2）程序调试3）操作使用说明2、图纸部分：1）电气原理图：主电路、控制电路、梯形图、指令系统2）电气箱面板布置图，电气箱内部布置图3）接线图。
（相对编号法）4）元件明细表5）控制箱尺寸4、进程安排1、第1周完成主电路、控制电路、梯形图设计及元件选型2、第2周完成元件布置图、接线图的设计，并完成综合实验报告书3、第1周 1-20号完成程序的调试4、第2周 21-43号完成程序调试5、主要参考资料1、建筑电气控制技术王俭建筑工业出版社2、建筑电气控制技术马小军机械工业出版社3、各种电器元件产品样本二、分析设计在高层建筑中，水泵及其控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于大厦的顶部。
这样，将水箱的水位信号传输到控制柜需要相当长的距离。
为了避免信号在传输过程中因为各种干扰而引起继电器误动作，信号控制回路通常采用220V的电压。
另外，由于水位信号为小容量的继电器，其触点不适合于直接控制接触器，因此，需要通过中间继电器进行中间转换。
水箱水位自动控制系统设计与实施——毕业设计说明书
广西电力职业技术学院毕业设计题目名称水箱水位自动控制系统设计与实施系（部）动力工程系专业检测技术及应用班级 1 1 1 5学号 109111540姓名谢城镔指导教师梁云岳广西电力职业技术学院教务科研处编制摘要随着科学技术的发展，电器控制技术在各领域，特别是在自动控制领域取得了长足的发展，有了越来越多的应用。
PLC以可靠性高、灵活性强、易于扩展、通用性强、使用方便等优点不断发展，在处理速度、控制功能、通讯能力及控制领域等方面都有新的突破，成为工业自动化领域最重要、应用最广的控制设备之一，对国民经济建设有突出的贡献。
近年来由于PLC与其他科学技术结合，使其在各个控制领域显示了较强的应用潜力和良好的应用前景。
本毕业设计采用PLC与继电器来实现水位的自动控制以及采用热电偶与压力变送器对温度、压力的监控，系统通过手自动控制，现场内控制与远程控制使其直观地表现出水箱水位自动控制系统的功能化与优良性。
关键字： PLC 水位自动控制热电偶压力变送器目录一前言 (3)二设计方案 (4)（一）系统说明 (4)（二）工作原理及原理图 (6)（三）设备清单及I/O分配表 (7)1 设备清单 (7)2 I/O分配表............................................ (8)（四）主要设备及编程软件介绍 (9)1 西门子PLC简介 (9)2 V4.0 STEP 7 Micro SP7编程软件简介 (10)3 组态王软件简介 (12)三实施过程 (14)（一）水箱制作 (14)（二）管路连接 (14)（三）控制设备接线 (14)（四）控制组态界面设计 (15)（五） PLC程序设计 (16)（六）系统调试 (22)（七）存在问题及解决方法 (22)四结论 (25)五心得体会 (26)致谢参考文献与附录前言可编程控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。
毕业设计水箱液位控制系统的设计
图 1-2 水箱液位自动控制原理图
1.3 水箱液位控制系统的控制理论
1.3.1 经典控制理论与现代控制理论
控制理论一般分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论最初称为自动调节原理，适用于较简单系统特定变量的调节。随着后期 现代控制理论的出现，故改称为经典控制理论。经典控制理论以传递函数为数学工具研究 单输入、单输出的自动控制系统的分析和设计方法。主要研究方法有时域分析法、根轨迹 法和频率特性法。 现代控制理论的产生：随着科学技术的突飞猛进，特别是空间技术和各类高速飞行器 的发展，使各受控对象要求高速度、高精度，而系统的结构更加复杂，要求控制理论解决 动态耦合的多输入多输出、非线形以及时变系统的设计问题。此外，对控制性能的要求也 在逐步提高，很多情况下要求系统的某种性能是最优的，而且对环境的变化要有一定适应
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能力等。这些新的要求用经典理论是无法解决的，这同时也为现代控制理论的形成创造了 条件。 现代控制理论本质上是时域法，是建立在状态空间基础上的，它不用传递函数，而是 用状态向量方程作基本工具，从而大大简化了数学表达方式，因此原则上可以分析多输入 多输出、非线形以及时变系统。
1.3.2 反馈控制原理
通常，我们把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程， 称为反馈。若反馈的信号是与输入信号相减，是产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反 之，则称为正反馈。反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且，由于引 入被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，因此反馈控制也称闭环控制。 在反馈控制系统中， 控制装置对被控对象施加的控制作用， 是取自被控量的反馈信息， 用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务，这就是 反馈控制的原理。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的 物理量，它可以要求保持为某一恒定值，也可以要求按照某个给定规律运行；而控制装置 则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进 行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理组成的反馈控制系统。 自动控制技术的应用，推动了控制理论的发展，而自动控制理论的发展，又指导了控 制技术的应用，使其进一步完善，随着科学技术的发展，自动控制技术和理论已经广泛的 应用于科技、冶金、石油、化工、电子、电力、航空、航海、航天、核反应堆等各个学科 领域。 近年来，控制科学的范围还扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域， 并为个学科之间的相互渗透起了促进作用，可以毫不夸张的讲，自动控制技术和理论已经 成为现代化社会的不可缺少的组成部分。自动控制技术的应用不仅使生产过程自动化，从 而提高了劳动生产率和产品质量，降低成本，提高经济效益，改善劳动条件，而且在人类 探索新能源，发展空间技术和创造人类社会文明等方面都具有十分重要的意义。
水箱水位闭环电子控制系统设计及应用
水箱水位闭环电子控制系统设计及应用水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用（三）水塔水位自动控制系统设计为了便于设计的实施和制作，计划设计制作一个水塔水位自动控制系统模型。
1、设计要求：（1）设计和制作一个水塔水位闭环电子控制系统的模型。
（2）能全真模拟水塔中水位的自动控制。
2、设计分析：（1）根据对设计要求的分析，要求当水塔水位达到高水位时要启动水泵供水，当水塔水位低到水塔低水位时能自动关闭水泵，因此必须对水位进行检测，并能反馈所测的结果，实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。
（2）根据水塔水位闭环电子控制系统方框图，设计出合适的输入、控制器（处理）、执行器、被控对象、检测装置的实用电路、电子元器件、设备等。
①输入由三根裸露的硬铜电线组成水位探头，如右图所示，其中A 是零水位探头，B 是低水位探头，用来探测水塔低水位，C 是高水位探头，用来探测水塔高水位。
调整探头位置，可以预置水塔中的高低水位位置。
②控制器（处理）它由集成电路等组成，根据预置的高、低水位和水位传感器反馈的水塔实际水位信号进行比较，再经判断，发出向水塔送水或停止送水的指令。
③执行器执行器由电磁继电器、水泵等组成，其中电磁继电器控制水泵的开和关，水泵将水池中的水送入水塔。
④被控对象被控对象是水塔及水塔中的水位。
⑤检测装置三根水位探头组成一个传感器，对水塔水位随时进行检测，并把信号反馈至比较器。
3、设计方案：（1）水塔水位闭环电子控制系统示意图（2）水塔水位闭环电子控制系统工作过程①接通整个系统的电源。
②当水位传感器中的低水位探头B探测到水塔中的水位处于低水位状态时，它立即把这个信号送入比较器，经比较器比较后，产生一个触发电压，控制器受到触发后，发出进水的指令信号，指令经输出接口电路放大后推动继电器动作，接通水泵电源，水泵开始向水塔供水。
③注水后的水塔水位不断升高，当水位升高到c时，水面与水位传感器的高水位探头C接触，立即产生一个电信号，并把信号反馈给比较器，比较器比较后产生一个触发电压，控制器发出停止进水指令，电磁继电器立即关闭电动机的电源，水泵停止供水。
上水箱(中水箱或下水箱)液位定值控制系统
第一节上水箱(中水箱或下水箱)液位定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环液位控制系统的结构与组成。
2．掌握单闭环液位控制系统调节器参数的整定。
3．研究调节器相关参数的变化对系统动态性能的影响。
二、实验设备1．THJ-2型高级过程控制系统装置2．计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根3．万用表 1只三、实验原理本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。
系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱的液位在稳态时等于给定值。
由图3-7 上水箱液位定值控制结构图反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。
图3-7为本实验系统的结构图，图3-8为控制系统的方框图。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下无静差，系统的调节器应为PI或PID。
图3-8 上水箱液位定值控制方框图四、实验内容与步骤1．按图3-7要求，完成系统的接线。
2．接通总电源和相关仪表的电源。
3．打开阀F1-1、F1-2、F1-6和F1-9，且把F1-9控制在适当的开度。
4．选用单回路控制系统实验中所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的相关参数。
5．设置好系统的给定值后，用手动操作调节器的输出，使电动调节阀给上水箱打水，待其液位达到给定量所要求的值，且基本稳定不变时，把调节器切换为自动，使系统投入自动运行状态。
6．启动计算机，运行MCGS组态软件软件，并进行下列实验：当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%～15%），观察并记录系统的输出响应曲线。
7．适量改变PI的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
五、实验报告1．用实验方法确定调节器的相关参数。
2．列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指标。
3．列表记录，在上述参数下求得系统在阶跃扰动作用下响应曲线的动、静态性能指标。
对系统的性能产生什么影响？4.变比例度δ和积分时间TI。
毕业设计水箱液位控制系统的设计
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3 系统控制要求及指标
3.1 水箱液位控制系统的指标
液位 L=30cm(可任意设置) 稳态误差 ess（余差）≤±5mm 过度时间 ts≤4 分钟 衰减比 n＞4:1 当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出 现偏差，这种偏差称为稳态误差。稳态误差记作 ess（Steady-State Errors） 在规定条件下激励时，在继电器的组成和形式相同的触点中、动作最快的触点的最小 动作时间与动作最慢的触点的最大动作时间之差叫过渡时间。 衰减比 n 是衡量过度过程稳定性的动态指标，它是指过度过程曲线第一个波峰值与同 相位第二个波峰值之比。
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（8）执行器是动力部件，它根据控制器送来的控制信号大小改变调节阀的开度，对 控制对象施加控制作用，使被控参数保持在给定值。
1.2 水箱液位控制系统结构原理
水箱尺寸：长×宽×高=25×20×40 cm 3 液位控制系统由被控水箱 1、蓄水箱 2 液位检测仪表差压变送器 LT、控制器 LC、执行器（调节阀）等组成。如图(1-2)所示。
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3.3 自动控制系统的基本控制方式
3.3.1 开环控制方式
开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有方向联系的控制过 程，按照这种防止组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控 制作用发生影响。 开环控制系统可以按给定量控制方式组成， 也可以按扰动控制方式组成。 如工业1 过程控制系统的定义与应用
过程控制系统以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围 内的自动控制系统。这里“过程”是指生产装备或设备中进行的物质和能量的相互作用和 转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、也为、成分、浓度等。通过对过程 参量的控制，可使生产过程中产品的参量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系 统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。 过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。20 世纪 50 年代，过程控 制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60 年代，随着 各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70 年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80 年代， 过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。