水箱水位自动控制器设计
水箱液位自动控制系统设计
第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。
在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。
液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。
根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。
结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。
应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。
图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。
图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。
也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。
因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。
只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。
性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。
性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。
性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。
不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。
尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。
有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。
在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。
由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。
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。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
水箱自动控制系统设计原理图及程序
课程：创新与综合课程设计电子与电气工程学院实践教学环节说明书题目名称水箱水位自动控制装置学院电子与电气工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名起止日期13周周一~14周周五水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。
本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。
通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。
一、设计题及即要求1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。
（1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长×宽×高为40×30 ×40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。
（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤1cm。
（3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；（4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。
3、发挥部分：（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤0.3 cm。
（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。
远程控制器上能够同步实现超限报警显示。
（3）其他创新。
二、设计思路：以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。
通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。
原理框图：三、系统结构1、控制模块：本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
水箱水位自动控制器[1]
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目录摘要 (1)第1章引言 (2)第2章单片机水箱水位控制器的原理 (3)2.1单片机概述 (3)2.2水箱给水设备原理 (3)2.380C51单片机控制系统原理 (4)2.3.180C51单片机控制部分结构说明 (4)2.3.2单片机水箱控制系统工作原理 (5)第3章单片机水箱水位控制器硬件设计 (6)3.1单片机水箱水位控制器系统硬件简介 (6)3.1.1数据采集及处理模块 (6)3.1.2光电隔离简介 (12)3.1.3给水泵电机主控回路介绍 (13)3.280C51水箱控制系统主控硬件部署方案 (13)3.2.180C51单片机实现控制功能说明 (13)3.2.274LS373芯片实现系统功能说明 (13)3.2.3EPROM2764芯片实现系统功能说明 (15)第4章单片机水箱水位控制器程序设计 (18)4.1程序概要设计 (18)4.2控制器程序原理 (18)4.2.1系统主程序原理以及流程框图 (18)4.2.2自动模式子程序原理以及流程框图 (19)4.2.3手动模式子程序原理框图以及流程框图 (20)结束语 (23)致谢 (24)参考文献 (25)摘要大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。
在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。
所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。
本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以单片机为核心控制水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。
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。
水箱水位控制系统设计方案
⽔箱⽔位控制系统设计⽅案⽔箱⽔位控制系统设计⽅案1 绪论1.1 ⽔箱⽔位控制系统研究背景及意义1.1.1 ⽔箱⽔位控制系统研究背景⽔是动植物体内和⼈的⾝体中不可缺少的物质，也可以说，如果没有⽔就没有⽣命的存在。
同时，⼯农业⽣产中也不能离开⽔，⽔是⼯农业⽣产中的重要原料。
在⼯农业的⽣产中，经常需要控制各类液体的⽔位。
随着我国⼯业的迅猛发展，⽔位控制技术已被⼴泛应⽤到⽯油、化⼯、医药、⾷品等各⾏各业中。
低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然⽓和液体⼆氧化碳等）得到⼴泛的应⽤，作为贮存低温液体的容器⼀定要保证能承受其载荷；在发电⼚、炼钢⼚中，保持正常的锅炉汽泡⽔位、除氧器⽔位、汽轮机凝⽓器⽔位、⾼、低压加热器⽔位等，是设备正常安全运⾏的保证；在教学与科研中，也经常遇到需要进⾏⽔位控制类的实验。
1.1.2 ⽔箱⽔位控制系统研究意义⼤型⽔箱是许多公司⽣产过程中必不可少的部件，它的性能和⼯作质量的优良不仅仅对⽣产有着巨⼤的影响，⽽且也关系着⽣产的安全问题。
在原来的⼯⼚⾥，对⽔箱的多数操作是由相应的⼈员进⾏操作的，这样原始的⼈⼯操作⽅式带来了很⼤的弊端，⽐如⽔位的控制，实时监控⽔箱的环境，夜间的监控等等，⼀旦操作员稍有疏忽，或者某个监则器件的损坏，都将带来⽆法弥补的损失，更严重的会危机到⽣产⼈员的⼈⾝安全。
所以，对⽔箱的控制，如果能够使⽤精密⽽⼜会严格按照⽣产规定运⾏的⾃动化系统，就可以最⼤限度的避免事故的⼏率，同时也能节省资源，并有效地提⾼了⽣产效率。
如果从节约能源⽅⾯考虑，以往的⼈⼯控制在多数情况下，会造成资源的不必要浪费，⽽⼤部分原因都是⽔箱内部⽔位的情况没有及时反馈到操作员那⾥，从⽽使控制上有了⼀定的延迟，从⽽造成了⽔量过多或没有及时补⽔⽽导致的资源浪费甚⾄⽣产出现异常。
⽽对⽔箱⽔位的实时监控以及⾃动化系统的引⼊可以很好的改善补⽔过多和及时补⽔的情况，⼜可以很好的节约⽔资源，有效的降低了⽣产成本。
单⽚机，⼀块⼩⼩的芯⽚上集成了⼀台微型计算机的各个组成部分，它的诞⽣使许许多多的⾃动化控制系统得以变成现实。
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1.水箱给水设备原理 2.程序概要设计 3.单片机水箱控制系统工作原理 4.单片机水箱水位控制器系统硬件简介 5. 80C51单片机控制部分结构说明 6.感谢
水箱给水设备原理
• 水箱给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开 关组成，其系统结构如图2-1；
• 图2-1 水箱给水控制器结构图
M2键合？ N
停M1键合？ N
停M2键合？ N
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N
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返回主程序
M1开着？ N
开M1 N
M1开着？ N
开M2
M1停着？ N
开M2
M2停着？ N
停M2
Y
Y
Y
Y
单片机水箱水位控制器系统硬件简介
• 单片机是则量系统数据交换中心，此控制器采用的是 80C51单片机在全静态工作时振荡器频率为0～12MHz。
自动模式子程序原理框图
开始
水位高？ N
水位低？ Y
水位低报警
水位高报警 Yes
no 返回主程序
水位低低?
N·
Y
水位低低报警
Y
M1是否开
N
开M1
Y
M2是否开
N
开M2
M1是否
No
开
Yes
开M1
No M2是否
开 Y
停M2
延迟1分钟
返回主程序
开始
手动模式子程序原理框图
水位高？ N
有无键合？ Y
M1键合？ N
单片机水箱控制系统工作原理
• 当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1； • 当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动M1、M2； • 当水位上升到50%以上70%以下时，停M2，M1继续运行到水位上
升到90%以上才停止工作。 • 经过数据统计，得到以下数据： • 水位从50%--70%，两台泵运行需要约10分钟； • 水位从70%--90%，一台泵运行需要约15分钟。 • 水箱的水位一般保持在70%--90%。 • 报警控制如下： • 当水位高与90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，
系统水位高报警。 • 当水位低于75开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LD闭合，
系统水位低报警。 • 当水位低与50开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LDD闭合，
系统水位低低报警。 • 手动/自动模式转换控制如下： • 全自动模式下，系统自动判断水位的状况，选择不同的工作状态。 • 手动的模式下，两台给水泵的运行控制可由人工自己操作。
程序概要设计
• 本系统程序开发，使用的语言给汇编语言。程序 实现当水位处于LH(高)、LD(低)或LDD(低低)时， 报警信号输出，判断泵水方式(自动或手动)。当 水位到达规定容量时，停止泵水。在次程序中， 低电平为有效(即0为有效),高电平为无效(即1为无 效)。
• 水箱的控制器由8051系统构成。为避免电机的起 停和电源波动时对电路的影响，输入输出均采用 光电隔离。
• 目前，8051单片机在工业检则控制领域中得到了广泛的应 用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种外 部设备，完成工业自动化的实现。
• 每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个 256K的片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；四 个8位并行的I/O接口P0-P3；两个定时器/记数器；五个中 断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片 内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外 接。最高允许振荡频率是12MH• 80C51为数据采集及处理模块核心，它主要完成系统对水 位高低信号是否满足指标的信息采集，对采集到的水位信 号通过系统程序进行对信号的判断等处理，根据采集信号 的不同，驱动相应信号对应功能的引脚来实现对水箱水位 的控制 。
80C51单片机控制部分结构说明
• 本系统采用的单片机引脚具体控制如下： • P1口和P3口为输入输出检则信号和控制信号。 • 下面是芯片引脚具体分配： • P1.0：水位低低输入信号。（低0，高1） • P1.1：水位低输入信号。（低0，高1） • P1.2：水位高输入信号。（高1，低0） • P1.3：手动与自动转换输入信号。（手动1，自动0） • P1.4：M1起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0） • P1.5：M2起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0） • P1.6：M1开关状态输入信号。（开0，关1） • P1.7：M2开关状态输入信号。（开0，关1） • P3.0：水位低低报警输出信号。 • P3.1：水位低报警输出信号。 • P3.2：水位高报警输出信号。 • P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。 • P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。 • P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。 • P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
Thank you！