液位自动控制系统设计与调试
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。
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工业自动化中常见的一种控制系统，主要用于监测和控制液体或粉末在容器中的液位。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的自动化控制器，它通过编程逻辑和输入输出模块实现自动控制。
本文将基于PLC的液位控制系统进行设计和讨论。
首先，我们需要了解液位控制系统的基本原理。
液位控制系统主要由三个组成部分组成：传感器、控制器和执行器。
传感器用于监测液位高度，常用的传感器有浮球传感器、电容传感器和超声波传感器。
控制器根据传感器获得的液位信号，通过编程逻辑判断液位是否达到设定值，并根据结果控制执行器的开关状态。
执行器可以是电磁阀、泵或搅拌器，用于调节液位。
PLC作为控制器可以实现复杂的逻辑控制，并且具有可编程性和可扩展性。
下面是基于PLC的液位控制系统的设计步骤：第一步是确定系统需求和设计目标。
根据具体的液位控制需求，确定液位控制系统的功能要求和性能指标，例如需要实现液位的自动控制、报警功能和远程监控等。
然后确定设计目标，例如控制系统的稳定性、精度和可靠性。
第二步是选择适当的控制器和传感器。
根据设计目标和系统需求，选择适合的PLC控制器和液位传感器。
PLC控制器应具有足够的输入输出模块和计算能力，以满足液位控制系统的需求。
液位传感器的选择应考虑液体的性质、工作环境和控制精度等因素。
第三步是进行系统硬件设计。
根据选定的PLC控制器和传感器，设计系统的硬件连接和布置。
将传感器与PLC控制器连接，确保信号的稳定传输。
同时，还需要考虑系统的电气安全和防护措施。
第四步是进行PLC编程。
根据设计需求和目标，编写逻辑控制程序。
程序应能够实现液位的监测、判断和控制，同时具备保护和报警功能。
编程语言通常使用ladder diagram（梯形图），也可以使用其他编程语言如指令列表和函数图。
第五步是进行系统调试和优化。
完成PLC编程后，进行系统调试和优化。
对系统进行全面的测试，确保液位的检测和控制功能正常运行。
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。
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。
液位自动控制系统的技术要求和工艺要求
液位自动控制系统的技术要求和工艺要求
1、系统技术要求
（1）某工厂的水箱液位采用自动控制系统，现系统将采用PLC进行自动控制，系统的操作均在触摸屏上进行，并可以在触摸屏中看到系统的监控界面；
（2）在水箱下部设置了手动阀门，阀门可以进行出水量大小的调节工作；
（3）本系统的操作均在触摸屏上进行，液位控制系统的启动和停止要求能够用手动和自动两种方式控制，并且水箱的实时液位高度在触摸屏中可以直观显示；
（4）系统使用液位传感器来检测水塔的液位高度，液位传感器与PLC 的A/D模块将通过液位变送器进行数据的传送，水箱的液位变化范围为0~100，变送器的对应输出为4~20mA；
（5）系统使用变频器来水泵电机的转速大小，水量可以通过液位进行调节。
按下启动按钮后，系统的频率为50Hz，当液位达到了设定值的70%时，变频器的频率为40Hz；当液位达到触摸屏设定值的80%时，变频器的频率为30Hz；当液位达到触摸屏设定值的90%时，变频器频率减小为低速15Hz，当液位高度达到了液位设定值时，水泵关闭，系统停止运行。
1、系统工艺要求
（1）掌握三菱PLC特殊模块A/D模块的使用方法。
（2）掌握三菱触摸屏（GOT系列）的使用方法。
（3）掌握变频器的参数设置。
（4）掌握用PLC实现液位自动控制设计的方法。
（5）按照液位自动控制系统的要求完成系统的设计、安装、调试。
（6）系统完成后调试运行良好，能够满足系统要求。
液位自动控制系统方案
等级:课程设计课程名称电气控制与PLC课程设计课题名称液位自动控制系统设计与调试专业班级学号姓名指导老师电气信息学院课程设计任务书课题名称液位自动控制系统设计与调试姓名专业班级学号指导老师课程设计时间教研室意见审核人：一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程围的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
二. 课程设计的容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。
3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。
2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。
确定控制方案。
配置电器元件，选择PLC型号。
绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。
设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。
3.第一周星期五：上机调试程序。
4.第二周星期一：指导编写设计说明书。
液位自动控制系统
随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展,工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。
液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数,其测量和控制效果直接影响到产品的质量,因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。
本文设计了一种以单片机为核心的液位控制系统,使得液位控制更加精确稳定,并具有良好的人机交互功能。
一、系统结构系统采用下位机以单片机为核心的控制系统。
系统由单片机、D/A、A/D转换、V/I转换、电动调节阀、放大电路以及液位传感器等组成。
其系统结构框图如图1所示。
系统的核心采用AT89C52单片机,该芯片具有极高的性价比,适用于多数嵌入式系统。
上位机采用普通PC机,通过串口与单片机进行通信。
同时利用Visual C 6.0设计了监控软件,使其具有友好的人机界面,方便监控室工作人员对液位进行监控。
二、硬件系统设计1.液位传感器系统选用CYB31型压力液位变送器来进行液位的测量。
CYB31系列隔离式液位变送器采用进口不锈钢隔离膜片的高精度、高稳定性的力敏芯片,经合理精密的结构设计和厚膜技术温度补偿、信号放大、V/I转换,对不锈钢壳体进行全密封焊接,使用有通风导管的防水电缆,使传感器背压腔与大气连通,从而制成工业标准的4～20mA或0～10mA信号输出且性能稳定可靠的全固态产品。
2.A/D转换模块考虑到转换器的转换位数和速率,本系统采用了TI公司的10位模数转换器TLC1549。
它采用CMOS工艺,具有内在的采样和保持,采用差分基准电压高阻输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围。
通过A/D转换器可以将传感器输入的模拟电压量转换为数字量通过串行通信送给计算机。
3.液位调节系统经过单片机得到控制量输出后,经D/A转换器转换为模拟量,再经放大器放大从而调节阀门的开度来改变液体的流量,以达到对液位的控制。
4.液位设定、显示及报警单片机的P1口连接了一个4×4的16键行列式键盘,通过键盘可以实现液位上、下限的设定。
水箱液位控制系统设计设计
水箱液位控制系统设计设计一、系统概述水箱液位控制系统是一个智能化的系统，用于控制水箱液位并保持在设定的范围内。
该系统由传感器、控制器和执行器组成，通过传感器检测水箱液位，并将液位信号传输给控制器，控制器根据设定的参数进行判断和控制，最终通过执行器完成控制动作。
二、系统组成1.传感器：使用浮球传感器或超声波传感器来检测水箱液位。
传感器将液位转化为电信号，并传输给控制器。
2.控制器：控制器是系统的核心部分，它接收传感器的信号，并进行处理和判断。
控制器可以根据设定的参数来判断液位是否达到目标范围，并通过输出信号来控制执行器的动作。
此外，控制器还需要具备人机界面，方便用户进行参数设置和监测。
3.执行器：执行器根据控制器的控制信号，完成相应的动作。
例如，当液位过高时，执行器可以控制水泵关闭或排水阀打开，以降低液位；当液位过低时，执行器可以控制水泵开启或进水阀打开，以提高液位。
4.电源：为整个系统提供电能。
三、系统设计思路1.确定液位控制的范围：根据实际需求，确定水箱液位的上限和下限。
一般情况下，液位控制范围应在50%至85%之间。
2.选择合适的传感器：根据水箱的结构和液位控制要求，选择合适的传感器。
浮球传感器适用于小型水箱，超声波传感器适用于大型水箱。
3.设计控制器：控制器的主要功能是接收传感器的信号、处理和判断液位，并输出控制信号。
在设计控制器时，需要考虑如下几个方面：-信号处理：传感器的信号可能存在噪声，需要进行滤波处理，保证信号的准确性。
-参数设置：控制器应提供人机界面，方便用户根据实际需求设置参数，例如液位上下限、启停时间等。
-控制算法：根据设定的参数，控制器需要实现相应的控制算法，例如比例控制、积分控制等。
-控制输出：控制器根据判断结果输出控制信号，控制执行器的动作。
4.选用适配的执行器：根据液位控制要求，选择适合的执行器，例如水泵、进水阀、排水阀等。
5.系统集成与调试：将传感器、控制器和执行器进行连接和集成，进行系统调试和性能测试。
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液位自动控制系统设计
与调试
Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
课程设计
2016年6月17日
电气信息学院
课程设计任务书
课题名称液位自动控制系统设计与调试
姓名专业班级学号
指导老师沈细群
课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周）
教研室意见同意开题。
审核人：汪超林国汉
一.课程设计的性质与目的
本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
二. 课程设计的内容
1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
三. 课程设计的要求
1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。
3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排
1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。
2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。
确定控制方案。
配置电器元件，选择PLC型号。
绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。
设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。
3.第一周星期五：上机调试程序。
4.第二周星期一：指导编写设计说明书。
5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。
6.第二周星期五：答辩。
附录：课题简介及控制要求
（1）课题简介
某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。
本系统要求有手动和自动两种工作方式。
手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。
水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。
（2）控制要求
控制系统技术参数表
目录
第一章、液位自动控制系统的特点和发展
摘要
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提高，以及在现实生活中暴露的一些问题，在工农业生产中经常对水位进行测量和控制水位控制在日常生活中也相当应用广泛。
、液位自动控制系统的发展
近几十年来，控制系统已被广泛采用，在研究和发展已趋于完美。
除了传统的PID控制系统之外，随着PLC技术的发展，加入智能型控制的系统也得以应用。
出现了许多新兴的液位控制仪，如超声波液位计、雷达液位计等，这些控制器的出现大大的提高了控制系统的精度，实现了控制系统的多样性。
随着科学技术的不断发展，人们对液位控制系统的要求不断提高，高精度、人性化的液位控制系统是国内外液位控制系统发展的必然趋势。
、液位自动控制系统的特点
通过闭环控制系统对水位进行控制，使水位尽量保持在给定水位，当水位超出设计要求的最大值时报警，从而实现水位从注水到放水，直至保持在给定水位过程中的实时监控。
第二章：控制要求和系统设计
、液位自动控制系统的控制要求
系统要求有手动和自动两种工作方式。
手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。
水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。
、液位自动控制系统的控制方法
S7-200 CPU提供了8个回路的PID功能，用以实现需要按照PID控制规律进行自动调节的控制任务，比如温度、压力和流量控制等。
因为PID回路没有设置控制方式，只有当PID指令盒接通时才能执行PID运算。
所以说，从这个角度来说，PID运算可以算是一种“自动”的运行方式，当PID不被执行时，就可以称之为“手动” PID运算的任务就
是根据反馈与给定的相对差值，按照PID运算规律计算出结果，输出到固态开关元件（控制加热棒），或者变频器（驱动水泵）等执行机构进行调节，以达到自动维持被控
制的量跟随给定变化的目的。
、系统的控制流程图
、液位自动控制系统的操作设计说明
本系统要具备手动和自动功能。
当开始时水泵持续供水，达到给定上限水位时，停止供水。
并报警。
同时，因为需要水位保持在给定值左右，因而当实际水位超过给定水位上限或者低于给定水位下限时，需要报警提示并控制水泵执行相应的放水和注水功能。
、梯形图
液位自动控制系统的梯形图分为中断程序、给定值、检测值值转换、PID指令、控制
量输出转换，报警程序。
图2 中断程序
图3 给定数值
图4 检测值转换
图5 PID指令
图6 控制量输出转换
图7 报警程序
图8 正常阶段
图9 报警
图10 系统运行程序截图
第四章、心得体会
通过这次课程设计，让我更加深刻了解书本的知识，和以往对知识的疏忽部分得已补充。
在这次课程设计中我们是拿到的是最难得几个课程设计之一。
在一开始我们一点思路都没是沈老师一步步的教我们怎么去做、怎么去思考把这个设计做出来，最后在调试时候因为数据处理的原因总是没变换，后来在数据方面进行仔细的研究之后，终于解决了这个问题。
圆满完成了此次课程设计。
通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以
后的工作做准备打下了坚实的基础，而其还可以培养和熟练使用资料，运用工具书的能力，把我们的课本知识和实践结合起来，起到温故而知新的作用。
课程设计不光是一门专业课，给我许多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门设计课，给了许多的思路，给我莫大的空间。
同时设计让我感触很深。
让我对抽象的理论有很深的认识。
回顾此次课程设计至今我还感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里。
可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西把理论和实践结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的动手和独立思考能力。
在实验过程中，也对团队精神进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。
团结就是力量只有互相之间的默契融合的配合才能换来最终完美的结果。
附录
参考资料
[1] 刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2014年。
[2] 廖常初.S7-200 PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2014年。
[3] 王阿根.西门子S7-200 PLC 编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2013年。
[4] 赖指南.PLC原理与应用补充教材（内部使用），本校自编教材，2010年。
程序图
电气信息学院课程设计评分表。