水箱液位测量系统方案设计报告
关于水箱液位监控系统设计的报告
关于水箱液位监控系统设计的报告关于水箱液位监控系统设计的报告关于水箱液位监控系统设计的报告人们生活以及工业生产经常会涉及到水箱液位控制的问题，例如锅炉，食品加工，居民生活用水，污水处理等，在这个过程中仅仅靠人工来调节是远远不够的。
为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。
从而现在就引入了工业生产的自动化控制。
在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。
一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。
随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以就又引入了可编程逻辑控制既PLC。
引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。
多容水箱液位控制系统是集计算机技术、自动化仪表技术、通信技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置。
它的特点包括：结构简单、观察直观、组态灵活等。
基于以上的特点在该系统平台可以实施和开发各种相异的`控制方案。
国内外许多学者和工程技术人员基于该类装置做出了重要的研究报告，验证了重要的理论成果和指导生产实践双容水箱液位控制系统的工作原理控制系统如图１所示，采用单回路控制系统，实现对水箱液位（下水箱的液位H）的恒定控制。
当通过一旁通管道往上水箱注水或下水箱注水时，即给系统加入了干扰1或干扰2。
此时，下水箱的水位就会增加，从而偏离给定值（设定15cm)。
液位检测变送器将信号转变为电信号（4-20mA）送入PLC 中。
控制器PLC通过内部A/D模块将模拟信号转换为数字信号,再经过内部PID运算,输出模拟控制信号给电动执行器。
电动执行器在PLC的输出信号控制下，改变阀门的开度，从而调节流进上水箱的水流量，实现对水位的恒定调节。
单回路系统是指在一个调节对象上用一个PID调节来保持参数的衡定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
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。
开题报告 基于PLC的水箱液位测量系统的设计
附录：开题报告（或数据报告）水箱液位测量系统的设计1 选题依据液位测量与控制是工业生产，如食品、制药、化工、石油等，交通运输，如飞机、船、汽车等油箱液位，大型储油罐、城市供水与排水装置及水塔水位控制等必不可少的检测装置。
由此可见需要对液位进行监测与控制的场合非常多，而水箱液位的技术指标是许多工业场合的重要参数，因此研制可靠且实用的水箱液位测量系统显得非常重要。
同时，在一些特殊工业现场，由于其使用环境和要求具有特殊性，要求液位测量装置具有高灵敏度、高精度、高强度的性能，并在恶劣环境下具有持续稳定的工作状态。
本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光纤液位传感器，它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。
本设计中液体是水，是一个浮子式液位传感器的简单应用实例，虽然比较简单，但其原理与其它复杂溶液液位测量的原理基本相同。
浮子式光纤液位传感器是利用传统的浮子式液位计原理，再加上光纤传光系统按照一定的机理组合而成，它最大的特性是除信号检测系统外，整个测量过程用的是纯光学及力学原理，这个特性极大地拓宽了它的使用范围，同时它操作简单，误差较小，是较为理想的液位传感器之一。
许多实验结论表明，此传感器的运用具有很大的实际意义，因为传感器的构造和制作工艺是筒单的，不用复杂的光学元件，而且价格便宜，经久耐用，具有很强的实际应用性和扩展性。
2 研究内容和研究方法2．1 研究内容完成水箱液位测量系统方案论证；水箱液位测量系统的硬件选择；水箱液位测量系统的电路设计。
2．2研究方法本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光纤液位传感器，它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。
课题中通过该液位传感器采集液位信号，经信号调理电路和放大电路对被测信号进行整理和放大后，输出标准电信号，液位的输出可采用数字显示或灯光显示，也可设计报警功能。
2.2.1液位测量方法传感器在工作时浮子总是浮在被测液面上，此时浮子受到钢绳拉力T，浮力F，重力G，液面不动时，T+F=G，三力平衡，当液面上升的瞬间，浮子所受浮力有增大趋向，而拉力F 还没来的及发生变化。
课程设计报告---水箱液位控制系统
课程设计报告设计题目：水箱液位控制系统的设计班级：学号：姓名：指导教师：设计时间： 2012.05.07—2012.05.25摘要在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。
而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。
过程时间常数一般比较小。
以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。
液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。
国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。
很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置!本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。
这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。
液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。
而其中应用最广泛的就是PID 控制器。
这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。
学会建立了最初的四种模型。
接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。
并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。
关键词：水箱液位 PID控制串级控制前馈控制经验凑试法1.引言在现代工业控制中,过程控制技术是一历史较为久远的分支。
在本世纪30 年代就已有应用。
过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。
在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。
目前，过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。
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。
双容水箱液位定值控制系统实验报告
双容水箱液位定值控制系统实验报告实验目的：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。
实验器材：1.液位控制综合实验台2.电子积分器PID控制器3.水泵4.液位传感器5.两个水箱6.电压表和电流表实验步骤：1.将两个水箱放在实验台上，一个用作上升水箱，一个用作下降水箱。
2.将水泵安装在上升水箱中，并通过输水管连接两个水箱。
3.将液位传感器安装在上升水箱和下降水箱中，并将其连接到电子积分器PID控制器。
4.将电子积分器PID控制器连接到电源，并连接电压表和电流表来监测相应的电压和电流。
5.打开水源，使用电子积分器PID控制器调节水泵的运行方式和水泵的转速。
6.观察液位传感器的反馈信号，并根据反馈信号调整PID控制器的参数，使得液位保持在设定值附近。
7.记录不同设定值下液位的控制效果，并分析数据。
8.关闭水源，停止实验。
实验结果：根据实验数据，可以观察到双容水箱液位控制系统的控制效果。
当设定值改变时，PID控制器能够调整水泵的运行方式和水泵的转速，以使得液位保持在设定值附近。
实验结果表明，在合适的PID控制器参数设置下，液位的稳定性和控制精度较高。
实验分析：在双容水箱液位定值控制系统中，PID控制器起到了关键作用。
P项（比例项）根据液位的偏差来调节水泵的转速，I项（积分项）根据液位的积累偏差来调整水泵的运行方式，D项（微分项）根据液位的变化速度来预测液位的变化趋势。
通过PID控制器的联合作用，可以实现对液位的稳定控制。
从实验结果分析可以看出，PID控制器的参数设置非常重要。
当P参数过大或过小时，会导致液位振荡或调节速度缓慢；当I参数过大或过小时，会导致液位超调或稳态误差；当D参数过大时，系统可能产生过冲。
因此，需要根据具体的系统要求和实验条件来合理设置PID控制器的参数。
结论：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，并对其进行实验研究，我们可以了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。
单容水箱液位控制实验报告
单容水箱液位控制实验报告单容水箱液位控制实验报告一、引言液位控制是自动化领域中一个重要的研究课题。
在许多工业领域，如化工、石油、食品等，液位的准确控制对生产过程的稳定性和安全性至关重要。
本实验旨在通过搭建一个单容水箱液位控制系统，探究液位控制的原理和方法，并验证控制系统的性能。
二、实验装置及原理1. 实验装置本实验采用的实验装置包括：单容水箱、液位传感器、控制器、执行器和数据采集系统。
2. 原理介绍液位传感器通过测量液位高度将其转换为电信号，并传输给控制器。
控制器根据接收到的信号，通过控制执行器的开关状态，调节水箱进出水的流量，以达到控制液位的目的。
数据采集系统用于记录和分析实验数据。
三、实验步骤1. 搭建实验装置首先，将液位传感器安装在水箱内部，并连接到控制器。
接下来，连接执行器和控制器，并确保所有连接线路正确无误。
最后，将数据采集系统与控制器连接，确保数据采集的准确性。
2. 系统校准在实验开始之前，对液位传感器进行校准。
校准的目的是确定液位传感器输出信号与实际液位之间的关系，以确保控制系统的准确性。
3. 进水控制实验将水箱放置在合适的位置，并将进水管道连接到水箱。
打开进水阀门，控制器开始接收液位传感器的信号，并根据设定的目标液位调节进水阀门的开关状态。
记录下实验过程中的液位变化情况。
4. 出水控制实验将出水管道连接到水箱，并打开出水阀门。
控制器根据液位传感器的信号，控制出水阀门的开关状态，以维持设定的目标液位。
同样，记录下实验过程中的液位变化情况。
四、实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得出如下结论：1. 进水控制实验在进水控制实验中，我们观察到当液位低于目标液位时，控制器打开进水阀门，增加水箱内的水量；当液位高于目标液位时，控制器关闭进水阀门，减少水箱内的水量。
实验结果表明，控制系统能够有效地调节进水流量，使液位保持在目标值附近。
2. 出水控制实验在出水控制实验中，我们观察到当液位低于目标液位时，控制器关闭出水阀门，减少水箱内的出水量；当液位高于目标液位时，控制器打开出水阀门，增加水箱内的出水量。
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核工程检测技术项目研究水箱液位测量系统方案设计报告
目录
第一章方案设计 (3)
第二章设计计算 (4)
第三章设备仪表选型 (6)
3.1单片机AT89C51 (6)
3.2超声波液位传感器 (6)
第四章安装要求 (7)
第五章工程预算 (7)
参考文献 (7)
第一章方案设计
根据设计要求，本系统主要由水位信号采集模块、A/D转换模块、显示模块等模块构成，其系统方案框图如下图：
图片1 系统框图
（1）信号采集，采集液位数据。
（2）A/D转换模块，将采集的水位信号传输给A/D转化器，经转换后传输给单片机。
（3）单片机模块，使用51单片机，作为电路控制的核心。
（4）显示模块，用数码管显示液位高度。
传感器选择超声波水位传感器，超声波水位传感器是利用空气声学回声测距原理来进行水位变化的量的水位测量仪器。
由收发共用换能器发射一声脉冲，经声管传声遇水界面产生反射，回波经由同一换能器接收。
测得声波在空气中的传播时间及现场声速，算出换能器发射至水面的距离，依据换能器安装基准面及水位零点得到水位值。
第二章
图片 2 水箱液位测量示意图
由收发共用声学探头发射一声脉冲，经声管传声L 声程遇水界面产生反射，反射波又经L 声程由同一声学探头接收，只要测得声波（由发射至接收到回波）在空气中的传播时间t 及现场声速c ，就可测算出声学探头发射至水面的距离，即：
2/ct =L （1） 在此设计上采用自校准技术对声速进行补偿，即在连接声学探头的第一节声管的已知距离0L 处开有一校准用的小圆孔。
声学探头发射的声脉冲首先遇小孔这一界面产生反射回波，这一回波传播的声程20L 为已知，传播时间0T 可测出，传播声速若为0C 则有：
0L =0C 0T /2 (2)
取校准孔回波与水面回波传播声程的比值则有：
00ct T C L L = (3） 由（1）知声程L 是传播声速c 、0C ，传播时间t 、0T 和校准孔距0L 的函数。
如果在声管中传播声速由发射面至水面间变化很小，这样（1）式就可以简化为：
00/t T L L （4）
发射声脉冲后，测得0T 、t 即可算出声程L 。
由原理图可知，探头安装基准面至水位零点高度为S ，则水位值H 为：
H=S-L （5）
式中：H 为水位值；S 为探头发射面至水位零点距离；L 为探头发射面至水面间距离。
第三章设备仪表选型
3.1单片机AT89C51
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
3.2超声波液位传感器
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方超声波液位传感器向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。
因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。
第四章安装要求
将超声传感器和水箱地面平行安装，距离水箱最高液面不远处，防止水溅射到传感器。
将传感器采集的水位信号传输给A/D转化器，经转换后传输给单片机，经单片机显示到显示屏上。
第五章工程预算
表格 1 预算表
参考文献
[1]彭军.传感器与检测技术[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2003.
[2]李萍.51系单片机丛书AT80C51单片机原理、开发与应用实例[M].北京：中国电力出版社，2008。