水箱水位自动控制器.docx最终版
PLC水箱自动水位控制器设计
三、设计作用与目的
在日常生活和工业生产中都要用到水箱，通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来，平时就用水箱中的水，从而达到如同城市中的自来水一样方便的效果。在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水满溢，弄得整个屋子都是水。利用这款水箱水位自动控制器，能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用。
湖南文理学院
课程设计报告
课程名称：自动化系统课程设计
专业班级：自动化 班 学号（）
学生姓名：
指导教师：
完成时间：2014 年11月26日
报告成绩：
湖南文理学院制
一、设计题目
水箱自动水位控制器设计
二、设计要求
1、设计一自动水位控制器，使其具有均匀水流流出。当水位降到一定程度时开始注水；
2、当水位升到一定水位时，停止注水，开始放水，要求给出信号。
水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统工作原理引言水箱液位自动控制系统是一种常见的自动化控制系统。
本文将对水箱液位自动控制系统的工作原理进行详细的介绍和探讨。
其中包括传感器的使用、控制器的设计以及执行器的操作等方面。
传感器水箱液位传感器是水箱液位自动控制系统的核心组件之一。
传感器通过测量水箱中的液位高度来获取相应的液位信息。
常见的液位传感器包括浮球式液位传感器和压力式液位传感器。
浮球式液位传感器浮球式液位传感器利用浮球的浮力来测量液位。
当液位上升时，浮球会随之上升；当液位下降时，浮球也会下降。
传感器通过检测浮球的位置来确定液位的高度。
压力式液位传感器压力式液位传感器通过测量液体对传感器的压力来确定液位的高度。
当液位上升时，液体对传感器的压力增加；当液位下降时，压力减小。
传感器通过检测液体对传感器的压力变化来确定液位的高度。
控制器控制器是水箱液位自动控制系统的另一个重要组成部分。
控制器根据传感器提供的液位信息，判断水箱液位是否在设定范围之内，然后发出相应的控制信号。
PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型。
它根据当前的偏差以及偏差的变化率来调整输出信号，使得系统的输出能够稳定在设定值附近。
PID控制器由比例项、积分项和微分项组成，分别对应于当前偏差、累积偏差和变化率。
控制信号控制信号是控制器向执行器发送的命令信号，用于控制水箱液位的变化。
通过调整控制信号的大小和方向，控制器可以实现水箱液位的自动上升和下降。
执行器执行器是控制水箱液位的关键部件。
执行器根据控制器发出的命令信号，调整水箱进水和排水的流量，从而实现水箱液位的自动控制。
电动阀门电动阀门是一种常用的执行器类型。
它通过电动机驱动阀门的开闭，从而调节水箱的进水和排水流量。
控制器通过控制电动阀门的开度，使得水箱液位保持在设定范围之内。
水泵水泵也是一种常见的执行器类型。
它通过驱动液体流动来调节水箱的液位。
控制器根据液位信息，调整水泵的工作状态，从而实现水箱液位的自动控制。
(最新整理)水箱液位控制系统
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课程设计报告设计题目：水箱液位控制系统班级：自动化0901班学号：20092395姓名:郝万福指导教师:王姝梁岩设计时间：2012年5月7号----5月25号摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池，蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。
通过将电磁流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度.首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流量和水箱(上)液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量和水箱（下)液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。
然后,通过参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等满足设计要求。
最后通过MATLAB仿真实验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。
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。
水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统工作原理
1水箱液位自动控制系统
水箱液位自动控制系统是一种控制水箱液位的自动化控制系统，它包括一个液位探测器、一个液位计算机、水箱液位控制装置和一个加水控制装置。
1.1液位探测器
液位探测器是系统的最重要的组成部分，它可以实时测量水箱中液位和水温，并将其实时数据发送到液位计算机。
1.2液位计算机
液位计算机负责接收液位探测器发送过来的实时温度和液位数据，并对其进行分析，计算出水箱当前的液位状态和液位变化趋势，并将运算结果发送给控制装置。
1.3水箱液位控制装置
水箱液位控制装置接收到液位计算机发送过来的水箱当前液位状态和液位变化趋势，根据实际情况确定是否需要加水，并根据设定的液位变化趋势来决定加水的次数和加水量。
1.4加水控制装置
加水控制装置接收来自水箱液位控制装置发送过来的控制信号，根据设定次数和加水量，控制加水泵启动停止，最终实现自动控制水箱液位，保持水箱液位的稳定。
水箱液位自动控制系统通过液位探测器实时测量水箱液位和温度，液位计算机对测量数据进行分析，水箱液位控制装置根据设定液位趋势确定是否需要加水，加水控制装置根据设定次数和加水量控制加水泵启动停止，实现了水箱液位的稳定控制。
PLC水箱水位控制正文
目录1. PLC系统概述 (1)1.1 PLC的产生、定义 (1)1.2 PLC系统简介 (1)2.FX2系列PLC和控制对象介绍 (3)2.1 三菱PLC控制系统 (3)3.水位控制方案设计及调试 (6)3.1 PLC控制系统设计与调试的步骤 (6)3.2 系统设计 (8)3.2.1排水子系统 (8)3.2.2给水系统 (9)3.2.3水箱水位自动控制系统组成 (9)3.2.4水泵电动机控制电路的设计 (9)3.3 PLC的硬件设计 (10)3.3 PLC的软件设计 (11)4.PLC的维护及常见故障处理 (12)4.1 plc的维护 (13)4.2 plc产生故障的原因 (13)4.3查找故障的基本顺序 (14)4.4 查找故障的一般步骤 (15)4.5 PLC组件的更换步骤 (15)附录 (17)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1. PLC系统概述1.1 PLC的产生、定义一、可编程控制器的产生20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。
1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件后，立即引起了开发热潮。
二、可编程控制器的定义国际工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁布了第三稿。
该草案中对可编程控制器的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等面向用户的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
1.2 PLC系统简介在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。
水箱水位
水位自动控制系统１水位自动控制系统１．１系统的组成图1-1 为一个水位控制系统的示意图。
由图可见，系统的控制对象是水箱。
被控制量（或输出量）是水位高度H （而不是H 与Q1 或Q2 ）。
使水位H 发生改变的外界因素是用。
使水位能保持恒定的可控因素是给水量Q2 ，因此，Q2 为负载扰动量（它是主要扰动量）水量Q1 ，因此Q1 为主要作用量（理清H 与Q1 或Q2 间的关系，是分析本系统的组成的关键）图 1 一 1 水位控制系统示意图控制Q1 的是由电动机驱动的控制阀门V1 ，因此，电动机一变速箱一控制阀便构成执行元件。
电压U A 由给定电位器RPA 给定（电位器RPA 为给定元件）。
U B 由电位器RPB 给出，U B 的大小取决于浮球的位置，而浮球的位置取决于水位H 。
因此，由浮球一杠杆一电位器RPB 就构成水位的检测和反馈环节。
U A 为给定量，U B 为反馈量，U B 与U A 极性相反，所以为2水位自动控制系统负反馈。
U A 与U B 的差值即为偏差电压U (U = U A U B ) ，此电压经控制器与放大器放大后即为伺服电动机电枢的控制电压U B 。
根据以上的分析，便可画出系统的组成框图，如图 1 一2 所示。
图1—2 水位控制系统的组成框图3水位自动控制系统１．２工作原理当电位器电刷位于中点位置时，电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等，从而液面保持在希望高度H 上。
一旦流入水量或流出水量发生变化，水箱液面高度H 便相应变化。
例如，当液面升高时，浮子位置亦相应升高，杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使水箱的流量减少。
此时，水箱液面下降，浮子位置下降，直到电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。
反之，若水箱液位下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到到给定高度H。
水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统是一种常见的自动化控制系统，它主要用于控制水箱的液位，确保水箱中的水始终保持在一定的水位范围内。
该系统的工作原理是通过传感器检测水箱中的液位，并根据液位信号控制水泵的启停，从而实现水箱液位的自动控制。
水箱液位自动控制系统主要由液位传感器、控制器和水泵组成。
液位传感器是系统的核心部件，它能够实时检测水箱中的液位，并将液位信号传输给控制器。
控制器根据液位信号来控制水泵的启停，当水箱中的液位低于设定值时，控制器会启动水泵，将水泵中的水送入水箱中，直到液位达到设定值时，控制器会停止水泵的运行。
水箱液位自动控制系统的工作原理非常简单，但是它能够有效地保证水箱中的水始终保持在一定的水位范围内，避免了水箱中水位过高或过低的情况发生。
这不仅可以保证水的供应，还可以避免水泵因为长时间运行而损坏，从而延长水泵的使用寿命。
除了水箱液位自动控制系统，还有许多其他的自动化控制系统，如温度自动控制系统、湿度自动控制系统等。
这些系统都是基于传感器检测环境参数，并根据参数信号来控制设备的启停，从而实现自动化控制的目的。
随着科技的不断发展，自动化控制系统将会越来越普及，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
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水箱水位自动控制器
徐进朋2012012782 第八组
水位控制器在现实生活中应用广泛，尤其是在传感器应用普及的今天。
涌现出了一大批以各种传感器件为基础的水位控制器。
有最初的浮球连杆式，到后来的直读式，压力传感式，微波式，电容式，电极式。
由于其具有自动控制，安全节能等优点。
越来越广泛的被应用在如抽水马桶，水箱等与人们日常生活息息相关的事物中。
本次实验所设计的水箱水位控制器就是水位控制器的一种应用，它能够实现的功能如下：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。
实验设计分为三部分：控制电路，信号采集电路，显示电路。
实验采用的处理芯片为CD4011四与非门。
1.显示部分
电路图如下：
-
显示电路主要包括两部分，第一，电源电路显示部分。
第二，继电器显示部分。
分别采用红色和绿色二极管。
具体作用及工作状态如下：
电源部分：电源连接电容以及二极管D1，其中D1作用是防止断电过程中电容放电烧坏元器件。
再通过并联电阻R1，R2其中R1连接WAR起到当高水位探针损坏情况下强制断开控制电路的作用。
而D2连接红色二极管D2，当电源电路电路连接无误时亮。
继电器部分：继电器与二极管D4，发光绿色二极管D3并联接在电源与三极管集电极端，当三极管Q2饱和导通时继电器吸合开始工作。
D4主要是防止C1，C2放电损坏继电器，发光二极管D3的作用是当WAR探针工作及高水位探针失效情况下强制断电时显示发光。
因此显示电路两部分作用均是验证是否电路连接正确的辅助手段。
2.总体电路与工作原理如下：
12V直流电压经D1，一路经R1点亮发光管LED1，作为电源指示，另一路作为系统的工作电源。
接通电源后，如果水箱中没有水，则两个水位探头经R7、R 8与正电源相连，即为高电位，U1的4脚输出低电平，经U1C处理后，10脚输出高电平，这个高电平一路经R4加在Q2的基极，使Q2饱和导通，继电器得电吸合，启动水泵抽水；另一路经R5接到U1的2脚，由于高水位探头也为高电平，经与非门处理后，U1的3脚输出为低电平，将U1C与非门锁住。
随着水泵不断向水箱供水，水箱中的水位逐渐升高，当低水位探头浸到水后U1的6脚变为低电平，4脚输出高电平，但此时与非门已被锁住，故而不会影响输出，水泵继续抽水；随着水位的进一步升高，当水位碰到高水位探头时，U1的1脚和6脚都变为低电平，这个变化对U1的4脚没影响，而3脚却因1脚变为低电平，输出为高电平，这样U1的8、9脚都是高电平，10脚便输出低电平，继电器失电断开，水泵停止抽水，同时这个低电平又经R5加在2脚上，使3脚保持高电平。
直到水位再次低于低水位探头时，又将重前述过程，从而对水箱的水位实现自动
控制。
本电路中，设计有故障保护电路，当高水位探针因电极氧化发生故障时，无法发出停机信号，此时水位继续上升，当WAR端探针浸入水中时，将强行使水泵停机，以作为保护之用。
调试安装：
焊接：先焊电源部分，红色发光二极亮则焊接正常。
再焊控制部分及继电器，用导线将正电源和U1的10脚碰一下，若能听到继电器的吸合声，同时工作指示灯亮，断开后又能听到吸合声，工作指示灯灭则焊接无误。
调试：用导线与线路板上的接线端子接好，接上电源，电源指示灯点亮，同时继电器应吸合，然后用手将低水位探头的引出线与地相连，再将高水位探头与地相连，此时断电器断开；接着将高水位探头引出线与地断开，然后再将低水位与地断开，此时继电器再次吸合，反复测试几次，如都是按上述规律变化，则说明电路工作正常。
实验室试验时，可用一个一次性水杯，将水位线按高低不同放入杯内，然后往杯中加水，就可以模拟整个抽水过程。
实验器材：
实验结果图
小组合作设计：
实验完成：
实验总结：
本次实验，我们组完成的是水箱水位自动控制器的设计与安装调试，在此次试验中我们小组负责显示部分的设计与安装。
在这次实验中，我充分体会到了，电子技术的神奇，感受到了本学科在物理学，在实际应用中的巨大作用与应用前景。
同时在与他人合作设计解决问题的过程中，我也体会到合作探究的重要性，不得不说此次实验是一次难得的机会，让我受益匪浅。