液位恒定系统设计
储水罐液位控制系统设计
储水罐液位控制系统设计
摘要
随着水资源日益紧张，存储水罐液位控制系统在现代社会中起着越来越重要的作用，可以帮助用户更加方便、安全地控制存储水罐液位数据，并且可以提升用户的效率。
本文针对传统的存储水罐液位控制系统，展示了一种基于数字式液位仪表的存储水罐液位控制系统的设计方案。
该方案中，液位仪表可以提供有效的液位数值，显示液位状态；控制器可以根据存储水罐的液位情况，控制水泵的运转；报警器可以检测存储水罐液位的异常情况，实时发出警报。
本文还提出了一个实际应用例子，并对该系统进行了实验验证。
关键词：存储水罐；液位控制；数字式液位仪表；控制器；报警器1简介
随着经济和技术的发展，水资源的利用变得越来越重要，水管网的控制也变得越来越重要。
存储水容器的控制是很重要的一环，可以实现自动控制和测量，发现异常情况及时发出警报。
存储水罐液位控制系统可以实现对存储水罐液位的连续检测和自动控制，从而提高工作效率，提供更佳的操作安全性。
传统的存储水罐液位控制系统主要包括液位传感器、传输装置和显示装置。
单容液位控制系统设计说明
目录1 系统设计理解 (1)1.1 前言 (1)2 系统方案确定、系统建模及原理介绍 (1)2.1 控制方案的确定 (1)2.2 控制系统建模 (1)2.2.1 被告...................................................... ....................... .............................. (1)2.2.2 系统建模 (2)3 系统构成 (4)3.1 控制系统结构 (4)3.2 控制系统框图 (4)4 系统各环节分析 (5)4.1 调节器PID控制 (5)4.2 执行器分析 ................................................... ......................... ............................ . (6)4.3 检测与传输链路分析 (6)4.4 被控对象分析 (6)5 系统仿真 (7)5.1 系统结构图及参数设置 (7)6 仪器选择 (10)6.1 PID调节器选择 (10)6.2 执行器选型 (11)6.2.1 变频器选型 (11)6.2.2 电机选型 (11)6.2.3 泵的选择 (12)6.3 差压变送器的选择 (12)7 课程设计结束语 (14)参考文献 (15)1.对系统设计的理解1.1 前言过程控制已广泛应用于矿山、冶金、机械、化工、电力等领域。
在液位控制方面，如：水塔供水、工矿企业排水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等，发挥着重要作用。
在这些生产领域中，操作基本上是劳动密集型或危险的。
很容易因为操作失误而引发事故，给制造商造成经济损失。
可以看出，在实际生产中，液位控制的准确性和控制效果直接影响工厂的生产成本、经济效益和安全系数。
因此，为了保证安全条件和方便操作，有必要研究和开发先进的液位控制方法和策略。
液位检测系统设计
烟台大学机电汽车工程学院机械设计制造及其自动化学院：机电汽车工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：**小组成员：**********烟台大学机电汽车工程学院机械设计制造及其自动化目录摘要 (3)第一章绪论 (4)第二章系统硬件设计 (5)2.1 系统总体功能概述 (5)2.2 核心芯片的选择 (6)2.3硬件原理图 (11)第三章系统软件设计 (16)3.1 软件功能概述 (16)3.2 主程序设计 (16)3.3 定时器T0中断服务程序 (16)3.4 A/D转换子程序 (18)3.5 LED显示子程序 (18)结论 (20)参考文献 (21)附录 (22)附录一主程序代码 (22)附录二电路图 (26)- 2 -烟台大学机电汽车工程学院机械设计制造及其自动化摘要随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测提出了更高的要求。
而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系统的控制中来。
本文介绍了用液位检测集成芯片LM1042和A/D转换芯片A/D574A，以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测的原理、电路及监控程序。
用LM1042液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测具有更高的智能性。
关键词：AT89C51 AD574A 液位检测 LM1402 超限报警- 3 -烟台大学机电汽车工程学院机械设计制造及其自动化第1章绪论本设计研究的内容和方法内容：设计某制药厂液缸内液位检测系统，本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，自行设计电源，选用合适的液位检测传感器，检测液位，数码管显示，当液位高度太高或太低时，报警。
（可采用中断方式设计）方法：本设计经过调研，收集且分析相关技术资料，综合考虑液位检测技术发展和液位检测系统特点的基础上，提出把液位检测显示同超限报警综合的解决方案。
液位控制系统设计
摘要本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法,实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示。
本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现液位控制。
主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。
把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制，从而实现单片机自动控制液面的目的。
本设计用单片机控制，易于实现液位的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点.关键词: 8051单片机; 模数转换；水位控制; 自动控制目录1 前言 (3)1.1课题背景 (3)1。
2国内外研究的现状 (3)1.3使用单片机实现水体液位控制的优点 (4)2 系统硬件设计 (6)2。
1核心芯片8051单片机 (6)2.2液位传感器设计 (9)2.4ADC0809A/D转换器 (13)2.5键盘及显示接口 (16)2。
6自动报警电路 (17)下列二种情况发生系统报警。
(18)1)当水位达到上限极限水位时报警，水位到达上限极限水位时系统发出报警； (18)2）当水位达到下限极限水位时报警，水位到达下限极限水位时系统发出报警 (18)3 系统软件的设计 (19)3。
1软件设计流程图 (19)致谢 (23)1 前言1。
1 课题背景液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制系统研究与设计
液位控制系统的 设计
设计目标与要求
响应速度：提高系统对液位 变化的响应速度
稳定性：保证系统在长时间 运行中的稳定性
准确性：确保液位测量的准 确性
易操作性：设计易于操作和 维护的系统界面
安全性：确保系统在运行过 程中的安全性
成本控制：在满足设计要求的 前提下，尽量降低系统成本
设计方案选择与比较
液位设定值：设定液位控制的目标值
液位偏差：实际液位与设定值之间的差值
液位控制精度：液位控制系统的准确性和稳 定性
液位控制系统的 研究现状
国内外研究现状
国外研究现状： 液位控制系统在 欧美等发达国家 已经广泛应用， 技术成熟，产品 种类丰富，市场
占有率高。
国内研究现状： 液位控制系统在 国内起步较晚， 技术水平相对较 低，产品种类较 少，市场占有率
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控制算法：自适应、鲁棒性、实时 性
应用领域：工业、农业、环保、医 疗等
现有液位控制系统的优缺点
优点：能够实 时监测和控制 液位，提高生 产效率和准确
性
缺点：存在一 定的误差，可 能导致液位控
制不准确
优点：具有较 高的稳定性和 可靠性，能够 适应各种工作
环境
缺点：成本较 高，维护和维
较低。
研究热点：液位 控制系统的研究 热点主要集中在 传感器技术、控 制算法、系统集
成等方面。
发展趋势：随着 物联网、大数据、 人工智能等技术 的发展，液位控 制系统将向智能 化、网络化、集 成化方向发展。
研究热点和难点
传感器技术：高精度、高稳定性、 长寿命
系统集成：模块化、标准化、智能 化
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基于PLC的液位控制系统设计
基于PLC的液位控制系统设计液位控制系统是一种自动控制系统，用于控制液体在容器中的液位。
PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于液位控制系统中，因为它具有可编程性、易于安装和维护以及可靠性高的特点。
在本文中，我们将基于PLC设计一个液位控制系统。
首先，我们需要选择适合的PLC设备。
根据液位控制系统的规模和需求，我们可以选择不同型号和品牌的PLC，例如西门子、施耐德等。
一个PLC系统通常包括CPU、输入和输出模块、通信模块等组成部分。
根据液位控制系统的需求，我们可以选择适当的输入和输出模块来连接传感器和执行器。
接下来，我们将设计液位传感器和执行器的布置。
液位传感器用于检测液位的高度，并将信号传输给PLC系统。
常用的液位传感器包括浮球传感器、压力传感器等。
根据液位控制系统的需求，我们可以将传感器布置在不同的位置和高度。
执行器用于控制液位，例如开关泵来增加液位或者打开泄水阀来降低液位。
然后，我们需要设计PLC的逻辑控制程序。
PLC的逻辑控制程序决定了液位控制系统的工作方式。
我们可以使用PLC编程语言（如ladder diagram）来编写逻辑控制程序。
在程序中，我们可以定义液位的上下限，并根据实际液位与设定值之间的偏差来控制执行器的开关状态。
例如，当液位低于设定值时，PLC会启动泵来增加液位；当液位高于设定值时，PLC会打开泄水阀来降低液位。
最后，我们需要测试和调试液位控制系统。
在测试过程中，我们可以使用仿真工具来模拟真实情况，并验证PLC的逻辑控制程序是否正确。
如果发现问题，我们可以对逻辑控制程序进行修改或优化。
一旦测试通过，我们就可以将液位控制系统部署到实际环境中，并进行调试。
在调试过程中，我们需要确保PLC系统能够稳定地控制液位，并及时响应外部输入和输出信号。
总结起来，基于PLC的液位控制系统设计包括选择PLC设备、设计液位传感器和执行器布置、编写逻辑控制程序以及测试和调试系统等步骤。
通过合理设计和调试，PLC可以有效地控制液位，提高系统的自动化程度和稳定性。
基于PLC的液位控制系统设计
毕业设计开题报告1. PID 简述简述 过程控制通常是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制程中的自动控制,它是自动化技术的一个极其重要的方面。
本次毕业设计是基于PLC 的液位控制系统的设计，它的控制对象是水箱的液位，是过程控制中经常遇到热工参数。
本人在这次设计中主要负责控制策略——PID 算法的确定，就在次将PID 算法作个简要的介绍。
算法作个简要的介绍。
在生产过程自动控制的发展历程中在生产过程自动控制的发展历程中,PID ,PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。
它简单实用制方式。
它简单实用,,易于实现易于实现,,适用范围广适用范围广,,鲁棒性好鲁棒性好,,在现今的工业过程中获得了广泛的应用广泛的应用..据统计据统计,,目前工业控制器中约有90%90%仍是仍是PID 控制器。
PID 控制器的设计及其参数整定一直是控制领域所关注的问题。
其设计和整定方法得到国内外广泛研究, 著名的如Ziegler-Nichols 法、基于内模控制的方法及基于误差的积分的优化方法。
基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因,,在PID 优化设计中被广泛采用。
（1）在工业生产过程控制中,模拟量的模拟量的 PID (比例、比例、积分、积分、微分)调节是常见的一种控制方式,这是由于这是由于PID 调节不需要求出控制系统的数学模型,至今为止,很难求出许多控制对象准确的数学模型,对于这一类系统,使用使用PID 控制可以取得比较令人满意的效果,同时同时PID 调节器又具有典型的结构,可以根据被控对象的具体情况,采用各种PID 的变种,有较强的灵活性和适用性。
在模拟量的控制中,经常用到经常用到PID 运算来执行来执行PID 回路的功能,PID 回路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易。
如果一个果一个 PID 回路的输出回路的输出M ( t)是时间的函数,则可以看作是比例项、积分项和微分项三部分之和(2)，即：，即：dt de K M edt K e K t M C tc C *+++*=⎰00)( 式中式中 e ——偏差；——偏差；T i ——积分常数；——积分常数；T d ——微分常数；——微分常数；K c ——放大倍数（比例系数）——放大倍数（比例系数）M 0——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加以上各量都是连续量,第一项为比例项,最后一项为微分项,中间两项为积分项。
基于MATLAB的双容水箱液位控制系统设计
基于MATLAB的双容水箱液位控制系统设计双容水箱液位控制系统是一种常见的控制系统，用于控制水箱中液位的稳定性。
这个系统的主要目标是保持水箱中的液位在一个提前设定好的范围内。
在这篇文章中，我们将基于MATLAB来设计和实现一个双容水箱液位控制系统。
首先，我们需要定义系统的输入和输出。
在这个系统中，输入是水箱中的水流量，输出是水箱中的液位。
我们假设系统中的水流量是恒定的，并且可以通过控制阀门的开关来改变流量。
接下来，我们需要建立双容水箱液位控制系统的数学模型。
对于这个系统，我们可以使用连续时间的均衡方程来描述液位的变化。
假设水箱中的两个容器分别为C1和C2，它们之间通过阀门进行连接。
液位的变化是由水的流入和流出速度之间的差异决定的。
我们可以用下面的方程来表示两个容器液位变化的速度：C1 * dh1/dt = Qin - q12 - q01C2 * dh2/dt = q12 - q02其中，C1和C2分别表示两个容器的容积，dh1/dt和dh2/dt表示液位的变化速率，Qin表示系统输入的水流量，q12表示C1到C2的流出速度，q01表示C1的流出速度，q02表示C2的流出速度。
我们可以通过求解这个方程组来得到系统的状态空间表示。
为了简化推导，我们假设液位变化的速率很快，即dh1/dt≈0和dh2/dt≈0。
在这种情况下，我们可以得到一个简化的状态空间表示：x=(h1,h2)u = (Qin, q01, q02)其中，x是系统的状态向量，包括两个容器的液位，u是系统的控制输入向量，包括系统的输入流量和阀门的开关。
接下来，我们需要设计一个合适的控制器来控制系统的输出液位。
在这里，我们选择使用PID控制器。
PID控制器通过调整控制输入u来控制输出液位。
PID控制器的输出是根据系统的误差信号计算得到的。
在这里，误差信号是目标液位与实际液位之间的差异。
PID控制器通过比例增益、积分增益和微分增益来调整控制输入，以最小化误差信号。
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[5]郑翠，赵慧，蒋林.分数阶PID控制器数字实现与参数优化[J] .制造业自动化，2014
［6］金以慧．过程控制［M］．北京:清华大学出版社，2011．
［7］佟为明，翟国富．低压电器继电器机器控制系统［M］．哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2011: 292－309．
第18-19周：开题报告经工作小组组织严格审核，确定能否开题。未通过者在一周内完成修改并再次报审。如果不合格须重新开题。
第20-21周：收集液位恒定系统的相关资料并分析。完成系统方案论证，并提出设计思路
2015-2016学年度第二学期
第1周：完成液位控制硬件系统的方案及设备选择。
第2周：完成PID控制策略的理论研究及程序设计。
2.采用合适的传感器测量系统液位高度
3.采用CPU实现对于液位液位的PID控制
4.要求实现液位高度稳定在5%范围内
二、毕业设计要求：
（一）设计任务：完成一个液位恒定系统设计，满足一般对于液位稳定有需求的设备。
（二）要求系统完成以下功能:
1、完成PID控制的理论研究及程序实现
2、完成单片机控制板的设计。
3、完成液位控制系统的硬件方案。
(三)工作环境
结合在中国移动南方基地实习工作，在企业工程实践中完成。
3、进度安排和应完成的工作量：
2015-2016学年度第一学期
第16-17周：撰写开题报告。通过查阅相关文献资料在指导教师的指导下完成《开题报告》，并经指导教师修订完善后向系毕业设计（论文）工作小组申请开题。
毕业设计任务书
题目：
液位恒定系统设计
学生姓名：
徐文俊
学号：指导教师：
熊宇
企业导师：
任美兰
二级学院：
电气与信息工程
2015年12月
一、题目来源及原始数据资料：
（一）课题来源
本课题为模拟课题。
（二）原始数据资料
1.针对任意要求液位保持恒定的系统进行液位控制（可以水位控制为例）。
第3周：完成CPU控制板的设计。
第4周：系统联调。
第5周：完成系统和图纸设计，并上交论文初稿。
第6周：在老师指导下修改论文，并继续完成毕业设计。
第7周：交毕业论文第二稿。毕业设计（论文）主审教师对毕业设计(论文)进行审查，提出修改意见。根据主审教师的意见进行毕业论文的修改，上交论文定稿。
第8周：上交毕业设计相关材料：毕业论文或设计说明书按要求整理装订成册，连同有关的参考资料、读书笔记、社会调查记录、实验数据原始记录（包括实验失败的记录）、规范的设计图纸、运行软件等成果材料交给指导教师审核，并提出答辩申请。
系意见：
系主任签名：2015年12月31日
提示：
1.此任务书由指导教师辅导学生填写，题目（宋体、小二号、加粗），封面其它信息（宋体、三号、加粗），正文（宋体、小四号、1.5倍行距），完成后交给指导教师
2.毕业论文结束后由二级学院负责装入学生《毕业设计（论文）资料袋》，集中存档
［8］路林吉，王坚，江龙康．可编程控制器原理及应用［M］．北京:清华大学出版社，2010．
［9］王锡仲，齐维贵，赵春雁．PID控制的图示算法研究［J］．哈尔滨工业大学学报，2009，32( 1) : 86－88．
［10］Iian Chu，Hongye Su，Feng Gao，et al．Process Control: Art or Practice［J］．AnnualＲeviews in Control，2010( 22) : 59－72．
第9周：准备答辩，上交答辩PPT，答辩。
第10周：答辩。（每位学生必须参加公开答辩。）
四、主要参考文献：
[1]吴娟.分数阶控制系统[J].控制工程，2008，（01）
[2]王振滨，曾庆山，曹广益.分数阶控制器的及其数字实现[J].上海交通大学学报，2004，38（4）
[3]李伟.三容水箱液位控制系统[J].黑龙江科技学院学报，2004，14（3）