课设：水塔水位控制器设计
目录
1．设计任务与要求 (2)
2．方案比较与论证 (3)
2．1各种方案比较与选择 (3)
2．2方案证论 (3)
3．总体设计框图 (4)
4．选择器件 (4)
5．单元模块设计 (6)
5．1信号产生部分 (6)
5．2信号处理部分 (7)
5．3水位显示电路 (8)
5．4 电机控制电路 (8)
5．5 报警控制电路 (10)
6．最终电路 (12)
7．结论 (13)
8．设计总结 (13)
参考文献 (13)
附录 (15)
1 设计任务与要求
1．1设计并制作一个水塔水位控制器该控制器具有四个水位检测输入，由低到高分别为H1、H2、H3、H4；功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2；控制器根据水位状态控制水泵工作。
1．2控制要求
1．水位检测，要求不受长期水泡工作环境影响；
2．当水位低于H1时，M1与M2同时工作；当水位高于H4时，M1与M2同时停机；
3．当水位由H1上升到H3时，关掉M1；
4．当水位由H4上升到H2时，打开M1；
1．3备用泵控制要求
当两台工作水泵任一台发生故障时，应能检测出故障，并使备用水泵投入工作，备用水泵投入后，对故障水泵有相应指示
1．4题目评析
该题目的选取充分考虑到水位控制器在现实生活中的广泛应用，结合生活经验以及所学知识。利用74LS147编码器实现了对水位的监控和电机控制。该电路简单明了，难点在于逻辑电平信号的产生，以及编码器逻辑电路的设计。该设计具有使用简单，性能可靠，制作成本低廉，便于实现自动化等一系列优点。该控制器适用性强，抗干扰能力强等优点。
2．方案比较与论证
2．1各种方案比较与选择
方案一：通过浮球开关来控制水位。利用电缆式浮球开关，通过一弹性电线与水泵连接。该控制器浮球易受外界杂物影响其稳定性，特别是纤维状的杂物缠绕而有失误，同一小水箱里不宜使用多个，否则会相缠绕。使用寿命相对短些，而且多数直接接220V,存在一定的安全隐患终有一天因为电线破损而漏电伤人。
方案二：采用555电路的电子水位控制器，该控制器采用555定时器作为主控电路的核心，该方案在555定时器的设计上比较难以实现。
方案三：基于74LS147编码器电路实现水位控制。该电路在实现过程中，相对简单，成本低，可靠性高，安全便捷。因此将该方案确定为最终方案。
2．2方案证论
该方案是基于74LS147编码器电路实现水位控制。当水位处于不同水位时，把测得的水位变化转换成相应的电平信号，主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后，实现对电机进行控制。以完成相应水位显示，故障报警等一些任务。完成对水塔水位的控制。方案电路简单，实现简单，在同类功能的控制器中，成本低廉，可靠性也能满足一般用户的基本要求。
每部分电力都有其相应的功能：首先由信号产生部分产生整个电路的输入信号，该信号经过信号处理部分处理后输出其他电力的控制信号，控制其他电力工作：电机控制电力部分接受到由信号处理电力输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化又直接关系到信号的产生，因此有一个循环的过程，即使水位保持在一定范围内；水位显示电路接受到有效信号后驱动显示器工作使其显示该时刻的水位；水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作驱动报警器报警。
由“信号产生、信号处理、电机控制、电机、信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。
3．总体设计框图
由任务分析可知，该设计电路主要有三个功能：电机控制、水位显示与报警。而要有这些功能就必须要有使其工作的控制信号，所以首先就必须要有输入信号，因为任务要求是自动控制所以输入信号也必须由电路自己产生而不能人为加入。水位控制器主要由水位传感器、电源电路和控制电路三部分构成。整体电路框架如下图所示。
电路设计图
图3.1电路设计图
4．选择器件
1）本次课程设计所用器件如下表：
表4.1 元器件
图4.2 74LS147逻辑符号
2) 74LS147为优先编码器，在同时输入多个数字时，只对最大数字进行编码其功能表如下图。
表4.3 功能表
3）非门的应用
当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入的电平之间是反向关系。
4）或门的应用
或门是实现或运算的门电路，当输入中有高电平时输出等于高电平，而输入中全为低电平时输出等于低电平。
5）与门的应用
与门是实现与运算的门电路，当输入中有低电平时输出等于低电平，而输入中全为高电平时输出等于高电平。
5．单元模块设计
各单元模块功能介绍及电路设计
5．1信号产生部分
该部分的目的是产生有效的输入信号。主要原理是利用水的弱导电性。水属于弱导电质，即使这样也可以通过水来传递微弱的电信号。鉴于此原理，初步将该部分设计成由水面的上升与下降来控制电信号的接通与断开：当水位上升时接通电信号；当水位下降时断开电信号。按此析，只要在水塔里放上用来传递电信号的探头，则水位上升到探头位置时接通电信号；水位低于探头位置时断开电信号。把电信号接通时设为有效信号即当作控制信号。在水塔的不同放置几个探头时就可以根据水位的高低接通某些探头和断开某些探头。因此只要知道每个探头的具体位置，在根据其输出电信号的情况就能大致确定水位的位置，将探头输出的电信号当作输入信号经过处理后成为电路的控制信号。
设计该部分主要在于探头个数的选择与探头放置位置的选择。因为探头的个数直接关系到水位检测的精确度：探头个数越多检测点也就越多检测水位就越准确。但如果探头太多就会给其他电力设计带来麻烦：一个是信号处理的输入端要多，一个是水位显示也要相应的增加，加大了工作量。
根据任务设计的要求，一水塔有四水位，令该水塔水位低于1时报警，因此可以将探头个数设计为4个，分别检测4个点的水位。
信号发生器
图 5.1 信号发生器
5．2信号处理部分
该部分主要是对输入信号进行处理输出其他电路的控制信号。由于水的导电性十微弱，由公共端通过探头的电信号会很小，不一定能够成为满足电路工作的控制信号，因此有必要先对输入信号进行放大处理。根据元器件的功能可知，晶体管具有放大、饱和和截止三种工作状态，可选用一种状态输入信号进行处理。
图5.2信号处理电路
由探头出来的电信号输入到信号输入端，由信号输出端输出。当有电流从公共电极流入探头时，经过电阻R到达晶体管Q的基极，此时三极管的发射结合集电结电压都正偏。当发射结电压超过三极管的导通电压时，由晶体管的工作
条件可知此时其处于饱和状态，即相当于开关的闭合状态，接通集电极与发射极，使集电极输出低电平。只要涉及电阻R的阻值合理，就能比较稳定地使晶体管工作。
5．3水位显示电路
该部分主要是用74LS147将信号编为四水位由数码管显示出来。见图5.3 5．4 电机控制电路
该部分为整个设计电路的重点部分，也是难点部分。主要目的即是要靠那个值电机的工作通过控制电机的工作来控制水位，这也就是本实验的主要设计目的。
由任务的设计要求：要将水塔的水位控制在1-4水位。即水位低于1时使两台电机工作升到3时使一台电机停止工作，水位升到4时两台电机停止。而由信号产生部分设计可知，要将电信号1，3和4设计为控制电机转动和停止的控制信号。而该电信号通过编码处理后输出为四位二进制码0001，0011和0100所以就是要使输出信号为0001，0011和0100时控制电机工作。
表5.4.1电机控制逻辑电平真值表
图5.4.2 水位数码管显电路仿真图
图5.4.3电机控制电路
由电路图可知，该电路主要由三个部分组成：两输入与门、或门、电机。电机C A C B M +=
1,C
B C B M +=2
电路工作原理：假设刚开始水塔的水位在1时，使两台电机接通工作抽水，当水位上升到3时，关掉一台电机，当水位上到4时关掉两台电机，当为0001,0000,0010，时两或门输出均为一，两电机工作，当信号变为0011时上边或门输出为0，下边或门输出为1，一台电机停止工作，当信号变为0100时，两或门输出0，电机全部停止工作。
该电路所用的元器件已经标在图上。反相器7404，或门为071，与门为7400。
5．5 报警控制电路
根据任务设计要求只要将编码处理输出的信号DCBA为0000时设为报警电路的控制信号即可。
该电路主要由四输入与非门、反相器、或门、报警器构成。
当水位低于1时编码器编码输出的信号DCBA为0000 ，再经过反相器输入到四输入或非门输入端后输出为低电平再经过反相器后变为高电平。该高电平通过或门后驱动报警器工作，报警时备用电机开始工作，损坏电机支路指示灯熄灭。因此可以通过报警器来判断整个控制电路的工作是否正常。四输入与非门选用7420，反相器为7404，或门为4071，报警器用小灯泡来代替。
图5.5水位报警电路
6．最终电路
图6.1水位控制最终电路仿真图
7．结论
水位控制器是近年来开发的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合的产物，作为水塔水位控制装置，其主要任务是保证水塔的安全、稳定、经济的运行，减轻工作人员的劳动强度。采用集成电路，能对水塔水位进行自动检测、自动控制等多项功能。从而来实现半自动化或者全自动化。该水位控制器在设计中由于作者水平有限，其电路设计方面还存在许多的不足，有待改进，所使用芯片也较多，不利于二次开发，维护比较困难。
8．设计总结
在此次课程设计中，作为团队的一员，我的主要任务是对团队确定下来的课题进行方案设计与比较，并最终确定设计方案，以及通过查找资料和大家一块对控制电路进行了设计。
通过一段时间的水位控制器的设计，增长了许多的知识，知道了做好一件事是并不是想象中那么简单，不是知道了书本中老师教的东西就可以做好，事实不是想象中那样的完美，在现实中有许多预料不到的困难在等着你，有时候都令人崩溃了，某些时候都无离头似的瞎忙活，不过从中间学会了坚持。
通过此次课程设计，把整本《数字电子技术》的知识都融进了水位控制器的设计中，让零散的东西变成了一个有机的整体。
在这次课程设计中,我了解到了实际动手操作和理论相结合的重要性,在老师的耐心帮助下,自己的认真努力下,最终得到圆满。
经过这次的课程设计让我受益匪浅！
其一，我们必须掌握一些必备的常识，比如，电容引脚的判定。
其二，我们必须用科学的态度对待我们在实验中所遇到的问题。应该以作为一个工程人员应用的素质去面对，发现问题，解决问题。在实验时应保持冷静，测试有条理。遵循物质客观规律，不随便改写实验数据。
其三，自己平时要多动手、多动脑，这样当问题来临时你就不会手忙脚乱。该多画就多画些，以便能增加你对该软件的熟练度。用起来称心如意，这样就不会浪费时间。
其四，要注意试验安全，不要轻易地尝试不安全接法。在做设计时必须讲求产品的实用性及美观性。这就要求我们对所需器件进行合理布置。团结就是力量，在做设计的过程中我们必须讲究团队精神，各施其职。这样就能起到事半功倍的作用，毕竟一根筷子易折断，一个巴掌拍不响。面对一个课题必须严肃而认真地对待，作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。
最后感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师多多指教,我十分乐意接受您的批评与指正，对此本人将万分感谢。
参考文献
[1].彭介华编.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2010年
[2].阎石主编.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2002年
[3] 汤光华编.水箱水位控制器的设计与实现[J]自动化仪表,2006, 27(12)34-36
[4].王月红编.智能水位控制器的研究[J] 工业技术与职业教育，2010, 08(2) 32-34
[5]. 刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M].北京：中国电力出版社，2005年
[6]. 朱定华主编.电子电路测试与实验.[M].北京：清华大学出版社，2004年
附录
1 最终电路图
4 实物连接图
5 元器件清单
水塔水位 PLC课程设计
综合成绩优秀（）良好（）中等（）及格（） 不及格（） 教师（签名） 批改日期年月日PLC 课程设计报告 院系电子与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气1102学号 ******** 姓名 ****** 年月
水塔水位的PLC控制 一.控制要求 自来水供水系统中，修建了一些水塔，要求保证水塔水位在一定范围内变化，由5台水泵供水，当谁为低于下限（有一水位监测点，用开关模拟）时，增加供水水泵，当水位高于上限（有一水位监测点，用开关模拟）时，减少供水水泵。 1）起动按1-5号顺序起动，停止逆序，每台电动机采用Y/Δ起动，若增加一台水泵后，水位不够，在完全起动5秒后，下一台水泵起动，直至水位满足下限要求。 2）正常供水量最大时，只需4台水泵供水，第5台为备用泵。 3）为防止备用泵长期闲置而锈蚀，1、2号泵固定，3、4、5号泵固定时间更替编号（以3号泵的每次起动作更改）。 4）当某台电动机发生故障时，在工作顺序忠剔除此电机并重新为其他电机设定编号。 二．控制系统设计分析 （一）设计思路与步骤 1）顺序起动逆序停止、Y/Δ起动设计较为简单，凭经验设计 2）下上限的控制，可理解为下限控制顺序起动，上限控制逆序停止3）备用水泵的转换，可理解为345号水泵只用两个，有一个不用。可通过计数2号水泵打开次数来轮换备用水泵 4）水泵出现故障的切除，不能干扰其他水泵的正常运行，其实就是考虑下级水泵的依然能够运行的问题
（二）统计输入输出点数 序号元器件用途 1 SB1 控制电路供电 2 SB2 控制电路失电 3 SB3-SB7 上下限模拟开关 4 QS1-QS 5 1-5号水泵故障切除开关 5 KM1-KM15 1-5号水泵星三角起动 三．PLC系统硬件配置 槽号 1 2 3 4 5 6 模块选择PS307 5A CPU314- 2DP SM321 DI16*D C24V SM322 DO16*DC 24V/0.5A SM322 DO16*DC 24V/0.5A I/O 点 范围 I0.0~I1.7 Q4.0~Q7.7 Q8.0-Q9.7 四．主电路设计及说明 见附录1 五．输入输出点分配与接线图 元器件I/O口用途 SB1 I0.0 控制电路电源供电 SB2 I0.6 控制电路电源失电 SA1 I1.0 下限模拟开关 SA2 I1.1 上限模拟开关 SB3 I0.1 1号水泵故障切除 SB4 I0.2 2号水泵故障切除 SB5 I0.3 3号水泵故障切除 SB6 I0.4 4号水泵故障切除 SB7 I0.5 5号水泵故障切除
水箱液位控制系统设计说明
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水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
水塔水位控制系统课程设计报告
北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计（C） 学院：信息学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 201 年月日 北京理工大学珠海学院
北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012 学年第 1 学期 学生姓名：专业班级：自动化 指导教师：工作部门：信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容： 1、硬件设计 （1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经反相器后接光电耦合器，通过继电器控制水泵工作，P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。 （2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C 电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 （3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 （1）根据功能要求画出控制程序流程图。 （2）根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求： 1、水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时，自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试，观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机调试，观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6
基于PLC的液位控制系统设计
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名：濮孝金 学号： 专业：机械电子工程 年月
摘要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and
control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to
水塔水位自动控制
实训三、水塔水位自动控制 一、实训目的 1、了解水塔水位自动控制工作原理。 2、掌握梯形图的编程方法和指令程序的编法。 3、掌握编程器的基本操作以及编程器的输入、检查、修改和运行操作。 二、实训器材 1、亚龙PLC主机单元一台。 2、亚龙PLC水塔水位自动控制单元一台。 3、计算机或编程器一台。 4、安全连线若干条。 5、PLC串口通讯线一条。 三、工作原理 水塔水位的工作方式： 当水池液面低于下限水位（S4为ON表示），电磁阀Y打开注水，S4为OFF，表示水位高于下限水位。当水池液面高于上限水位（S3为ON表示），电磁阀Y关闭。 当水塔水位低于下限水位（S2为ON表示），水泵M工作，向水塔供水，S2为OFF，表示水位高于下限水位。当水塔液面高于上限水位（S1为ON表示），水泵M停。 当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵M不启动。 四、I/O分配表 表3-1水塔水位自动控制的I/O分配表
水塔上限位S1 水塔下限位S2 水池上限位S3 水池下限位S4 电磁阀Y 水泵M I0.1 24V 12V FU I0.2 I0.3 I0.4 1M 2M Q0.1 Q0.2 1L CPU 226 CN 五、I/O接线 图3-1 水塔水位自动控制的I/O 接线 六、实训步骤 1、先将PLC 主机上的电源开关拨到关状态，严格按图3-2 所示接线，注意12V 和24V 电 源的正负不要短接，电路不要短路，否则会损坏PLC 触点。 2、将电源线插进PLC 主机表面的电源孔中，再将另一端插到220V 电源插板。 3、将PLC 主机上的电源开关拨到开状态，并且必须将PLC 串口置于STOP 状态，然后通 过计算机或编程器将程序下载到PLC 中，下载完后，再将PLC 串口置于RUN 状态。 4、接通2. 5、2. 6、2.7（2.4 不接通），否则无法正确运行演示程序。 5、按下列步骤进行实训操作： （1）拨下限开关S4，电磁阀Y 亮，下限开关S4 复位。 （2）拨上限开关S3，电磁阀Y 灭，上限开关S3 复位。 （3）拨下限开关S2，水泵M 亮，下限开关S2 复位。 （4）拨上限开关S1，水泵M 灭，上限开关S1 复位。 各种限位开关初始状态都是朝下。 七、实物接线图 图3-2 所示水塔水位自动控制接线图。 八、思考题 当水池水位低于下限水位（S4 为 ON），电磁阀 Y 应打开注水，若 3 秒内开关 S4 仍未由闭合转为分断，表明电磁阀 Y 未打开，出现故障，则指示灯 Y 闪烁报警。
单片机水位控制系统课程设计
课程设计(论文) 题目名称： 课程名称： 学生姓名： 学号： 学院： 指导教师：
课程设计任务书
目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)
7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，水位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。 关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真
水塔水位课程设计
吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 目录 第1章绪论 (1) 第2章水塔水位控制系统的组态设计 (2) 2.1 组态软件概述 (2) 2.2 组态软件在我国的发展 (2) 2.3 组态软件的功能特点发展方向 (3) 第3章水塔水位控制系统方案设计 (4) 3.1 传统水塔水位控制 (4) 3.1.1 工作原理 (4) 3.1.2 外部接线与控制列表 (4) 3.2 PID水塔水位控制系统的工作原理 (6) 3.2.1 设计分析 (6) 3.2.2 可行性试验 (7) 3.2.3 可行性分析 (7) 3.3 水位闭环控制系统 (8) 第4章组态王水塔水位控制系统建模与分析 (10) 第5章系统硬件开发设计 (12) 5.1 可编程控制器的选型 (12) 5.2 EM235模拟量模块 (13) 5.3 硬件连接图 (15) 5.4 控制系统I/O地址分配 (15) 总结 (16) 致谢 (16) 参考文献 (18)
吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第一章绪论 组态”的概念是伴随着集散型控制系（简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。
液位控制系统设计说明
目录 第１章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -
西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)
一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
液位控制系统——过程控制课程设计
过程控制课程设计——液位控制系统综合设计 目录 目录 0 1.引言 (1) 2.系统工作原理 (1) 3. 硬件设计部分 (2) 3.1控制回路硬件图 (2) 3.2系统硬件设计 (3) 3.3控制系统的结构组成 (3) 3.4 设备连接 (4) 4.PID控制器程序设计 (4) 4.1 PID原理如下 (4) 4.2 A/D、D/A转换控制环节 (5) 4.3 PID控制程序 (5) 5.设计总结及心得体会 (7) 参考文献 (8)
1.引言 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。 本课程设计所控制的是单容下水箱液位，根据控制系统要求，设计采用过程控制器件液位变送器、电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。从而熟悉PID算法在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设计方法。 2.系统工作原理 整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制，液位控制系统原理图如图2.1所示： 图2.1 液位控制系统原理图 图2.1为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，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。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图3-2中的曲线①、②、③所示。
plc课程设计(水塔水位控制模拟)
成绩： 可编程控制器原理及应用课程设计报告 设计题目：水塔水位控制模拟 学生姓名：黄博新 班级：机械电子工程082 学号：200810834209 指导老师：刘芹 设计时间：2011.01
目录 1. 系统描述及控制要求 (3) 1.1 系统描述 (3) 1.2 控制要求 (3) 2. 控制系统分析与实现 (4) 2.1 I/O分配表 (4) 2.2 I/O接线图 (4) 2.3 流程图 (5) 2.4 梯形图和指令表 (6) 2.5 程序仿真........................................ 错误!未定义书签。 2.6 程序调试 (8) 2.7时序图 (12) 3. 心得体会 ............................. 错误!未定义书签。 4. 参考文献 ............................. 错误!未定义书签。
1系统描述及控制要求 1.1系统功能描述 在水塔水位控制实验区完成本课程设计，当水池水位低于水池低水位界（S4为ON 表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。 面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y为水阀。 图1 S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M为抽水电机，Y为水阀。 1.2控制要求 （1） S4为ON时，Y灯亮，四秒后，Y灯闪烁，闪烁频率为0.5秒，其中：四秒延时用定时器T2控制，0.5秒闪烁用定时器T1控制 （2） S3为ON时，Y灯熄灭 （3） S4为OFF且S2为ON时，M灯亮 （4） S1为ON时，M灯熄灭
液位控制系统设计
液位控制系统设计 学院： 专业班级： 学生姓名： 指导老师：
液位控制系统设计 本文主要讲了压力传感器实现的液位控制器的设计方法，以单片机为核心。通过外围硬件电路来达到实现控制的目的，根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。 。关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真 0 引言 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，很多地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。电子界，在2003年7月，https://www.360docs.net/doc/6c1830641.html, （91 猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。大家都有些奇怪一块小小的片子，为何有这样的魔力？我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。正因为如此他才改变了我的生活它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3 亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地
锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)
过程控制仪表课程设计 题目锅炉汽包水位控制系统 指导教师高飞燕 班级自动化071 学号 20074460107 学生姓名丁滔滔 2011年1月5号
附录：仪表配接图 (20) 锅炉汽包水位控制系统 1.系统简介： 控制系统一般由以下几部分组成 图1 自动控制系统简易图 锅炉水位系统如下图：
其单位阶跃响应图如下：
图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线 通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号，再输送给控制器，调节器再通过执行机构和阀来控制进水量，从而达到自动控制锅炉水位。 2．锅炉控制系统： 2.1锅炉： 锅炉是火力发电厂中主要设备之一。它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，井将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。 2.2过热器和再热器： 蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽，并要求在锅炉负荷或其他工况变动时，保证过
热气温的波动处在允许范围内。 提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率，但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。蒸汽初压的提高随可提高循环热效率，但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制，因此为了提高循环热效率及降低排气湿度，可采用再热器。通常，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右，再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。 过热器和再热器内流动的为高温蒸汽，其传热性能差，而且过热器和再热器又位于高烟温区，所以管壁温度较高。如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。 在过热器和再热器的设计及运行中，应注意下列问题: ⑴运行中应保持汽温的稳定，汽温波动不应超过±（5～10）℃。 ⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。 ⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。 2.3省煤器和空气预热器： 省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部，进入这些受热面的烟气温度已较低，因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。 省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水的一种热交换装置。它可以降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。在现代大型锅炉中，一般都利用汽轮机抽汽来加热给水，而且随着工质参数的提高，常采用多级给水加热器。 空气预热器不仅能吸收排烟中的热量，降低排烟温度，从而提高锅炉效率；而且由于空气中的预热，改善了燃料的着火条件，强化了燃烧过程，减少了不完全燃烧热损失，这对于燃用难着火的无烟煤及劣质煤尤为重要。使用预热空气，可使炉膛温度提高，强化炉膛辐射热交换，使吸收同样辐射热的水冷壁受热面可以减少。较高温度的预热空气送到制粉系统作为干燥剂，在磨制高水分的劣质煤时更为重要。因此空气预热器也成为现
课程设计-单片机水塔水位控制[1]讲解
目录 第一章系统整体设计说明 (1) 第二章整体设计方案 (2) 第三章设计系统方框图与工作原理 (3) 3.1工作原理： (3) 3.2系统结构框图: (4) 第四章硬件设计及说明 (5) 4.1硬件设计说明: (5) 4.2水位控制硬件设计： (5) 4.3故障及水质监测硬件设计： (6) 4.4 水位显示硬件设计原理图： (7) 第五章软件设计与说明（包括流程图） (8) 5.1 软件设计： (8) 5.2 软件设计流程图： (10) 第六章调试步骤、使用说明 (12) 第七章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (14)
第一章系统整体设计说明 现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。 本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。 水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本设计采用单片机进行主控制，在水水塔上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。
(完整版)水位控制系统设计
课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：
水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件
目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)
前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。