简易水塔水位控制电路
1 系统组成图
图为简易水塔水位控制电路系统组成图，由电源电路，水位检测器，水位范围测量电路，水泵开关电路和显示电路组成。各部分电路的组成及其用途如下：电源电路：为上述所有电路提供直流电源
水位检测电路：利用水的导电性检测水位变化，同时形成回路，形成电信号实现对水位的控制。
水位范围检测电路：利用比较器原理实现水位范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象
水泵开关电路：完成控制电路和水泵通放水的转换
显示电路：利用发光二极管将水泵状态显示出来
2 原理电路图
采用传感器对水塔水位进行监测，并根据水塔水位的变化将其信号传递给迟滞比较器，经过迟滞比较器的运算、比较、放大，来控制水泵是否工作。并通过发光二极管来显示水泵的工作状态，易于判断和检修。迟滞比较器的运用避免了由于水波的波动而造成的水泵的反复的放水与闭合，实现了水塔水位的自动控制。
3 主要单元电路设计
3.1电源电路
图1
如图1为电源电路直接可以从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路，和稳压电路直接将电网中的220V交流电转换成+12V的支流电压。其各部分功能如下：3.1.1 变压器：
采用常规的铁心变压器，将高压转变为低压。
整流电路：
采用二极管桥式电路，任务是将交流电换成直流电，这主要靠二极管的单向导电作用，T为电源变压器，作用是将交流电网电压变成整流电路要求的电压价。其优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压底。
3.1.2滤波电路：
由C1，C2，C3，C4构成，用于滤去整流输出电压中的纹波，本电路采用电容输入式，电容具有平波作用。使纹波较小，适用于负载电压较高，负载变动不大的电路。
3.1.3 稳压电路：
采用三端稳压集成电路，有输入，输出和接地端，内部由启动电路，基准电压电路，取样比较放大电路，调整电路和保护电路组成。电路中接入电容用来实现频率补偿防
止稳压器自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，另一方面以减少稳压电源输出端由输出电源引入的低干扰。
3.2 水位检测电路和水位范围测量电路
3.2.1水位测量电路：
由上限极S2，下限极S1地极构成，当S
一、水位范围测量电路：
(一)水位范围测量电路由两部分组成,第一部分是由电阻R1，R2和稳压管D1，D2
构成的参考电压的电路；第二部分是迟滞比较器构成的水位范围测量电路。
(二)参考电压产生电路的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水位范围
的上限值S2和下限值S1。电路采用电阻和稳压管结合的方式是由于参考电源残生电路的输出端接入稳压管的输入端，以防止输出电流导致电源不稳定，其中稳
压管的稳压电压为8V，而输出VREF1=+8V，VREF2=+4V。
(三)水位范围测量电路的功能有两个：
第一：是确定实际水位和水位控制范围的大小关系： VREF1和VREF2分别输入到两个运算放大器的同相输入端，VY则输入到反相输入端，它为Y点的电位（VP 代表运算放大器同相输入端的电位）
●当VT ●当VP2 ●当VT>VP1 时，V1和V2输出都为低电平。 其中可以通过判断VT、VREF1、VREF2的电位高低来确定水位的高低及范围大小。 第二：本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现 3 .3 水泵开关电路和显示电路 图3 （一）如图虚线左侧电路所示，水泵开关电路是由三极管电路和继电器电路构成，电路的输入如图。 ●当S ●当S1 泵放水； ●当S>S2 时,V1、V2输出都为高电平，T1，T2都导通，两水泵停止放水。 继电器电路： 继电器是自动控制电器执行和控制的元件，它是将小电流，小功率的转化为大电流，大功率的开关元件。由于水泵发电机中要通过大电流，产生大功率致使支流电源无法提供，因此需用交流供电，故电路中开关必须采用继电器电路 三极管电路： 它构成的电流放大电路是一种比较典型的和简单的电路。R10，R11为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管，三极管为共集电极电路。 当输入电压为高电平时，三极管导通饱和，可以将输入电流放大； 当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。 继电器连接三极管发射极，当有电流驱动时，开关吸合，对应水泵开始放水；当无电流驱动时，开关断开对应水泵停止放水，同时在继电器两端并联二极管进行保护（二）显示电路：如虚线右方电路所示，通过发光二极管亮灭来显示是否电路通路，水泵是否工作。由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻 3.4 集成电路管脚图 三端集成稳压器外形和典型应用电路 ①脚为电压输入瑞，②脚为公共接地端，③脚为电压输出端。集成稳压器正常工作时，在②脚应输出与其稳压值相同的电压，供给负载使用。 4 主要元器件简介 4.1二极管 二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。 图4.1 二极管实物图 4.2 稳压管 图4.2稳压管的特性曲线 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。 输入电压为整流滤波后的电压，稳压管与负载并联，稳压管反向工作，使流过稳压管的电流不超过最大极限，同时当电网电压波动时，通过R上的压将调节，使输出电压基本不变。 4.3 发光二极管 发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器 中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化钾二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N 半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 图4.3发光二极管的实物图 4.4 三极管 半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。 三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极 管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。 图4.4.1 NPN型三极管符号 BJT的开关作用对应于触点开关的"断开"和"闭合"。如图1.1(a)所示为一个共发射极晶体三极管开关电路。 (a)电路(b)工作状态图解 图4.4.2 BJT的开关工作状态 图3.4.2(a)中BJT为NPN型硅管。电阻R b为基极电阻，电阻R c为集电极电阻，晶体三极管T的基极b起控制的作用，通过它来控制开关开闭动作，集电极c及发射极e形成开关两个端点，由b极来控制其开闭，c.e两端的电压即为开关电路的输出电压v O。当输入电压v I为高电平时，晶体管导通，相当于开关闭合，所以集电极电压v c≈0，即输出低电平，而集电极电流i C≈V CC/R C。当输入电压v I为低电平时，由图可见，晶体管截止，相当于开关断开，所以得集电极电流i C≈0，而集电极电压v c≈V CC，即输出为高电平。这就是晶体三极管的理想稳态开关特性。晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图3.4.2(b)所示。 如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流i E=0，这时 晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流i C=I CBO，而基极电流i B=-I CBO。说明三极管截止时，i B并不是为0，而等于-I CBO。 基极开路时，外加电源电压V CC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管 基极电流i B=0时，晶体管并未进入截止状态，这时i E=i C =I CEO还是较大的。 晶体管进入截止状态，晶体管基极与发射极之间加反向电压，这时只存在集电极反向饱和电流I CBO，i B=-I CBO，i E=0，为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值，当大于V BO时，发射结处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流I EBO，这时晶体管进入截止状态i B = -(I CBO+ I EBO)，i C= I CBO。 发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。同时基极电流也增加，随着基极电流i B的增加基极电位v B升高，而随着集电极电流i C的增加，集电极电位v C 却下降。当基极电流i B增大到一定值时，将出现v BE=v CE的情况。这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。如果进一步增大i B，i B增大，使得集电结由零偏变为正向偏置，集电结位垒降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流i C随基极电流 i 的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子-空穴对，当i B继续增大 B 时，i C基本维持不变，即i B失去对i C的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大 大减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说，在饱和状态时饱和压降V BE(sat)近似等于0.7V，V CE(sat)近似等于0.3V。由图3.4.2 (a)可看出，集电极电流i C的增加受外电路的限制。由电路可得出i C的最大值为I CM= V CC/ R C。晶体管进入饱和状态，基极电流增大，集电极电流变化很小，i C=I CS=(V CC-V BE(sat))/R C晶体管临界饱和时的 基极电流I BS=I CS/β=(V CC-V BE(sat))/βR C 。 4.5 电磁继电器 电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称 为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 图4.5 电磁继电器工作图 4.6 迟滞比较器 图4.6 迟滞比较器符号 迟滞比较器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的迟滞比较器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的迟滞比较器如图所示。一个迟滞比较器模组一般包括正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出(OP_O)。 5 器件清单 6 设计心得总结 经历了这几天的课程设计终于算是完成了。因为以前没有做过类似的设计，开始感觉无从下手，有许多的地方不是很符合要求，等做过这次课程设计之后对以后的类似的课程设计以及毕业论文都有很大得帮助。在最初拿到题目的时候感到有些无所适从，不知道从哪下手。但是经过查阅一些资料和看一些相关的例子，还有同学们的帮助使我的思路逐渐的清晰起来，虽然在设计过程中出现了很多的困难，但是通过自己的努力解决了一部分，剩下的也通过和同学讨论和请教老师一一解决了。虽然其中走了很多的弯路，但是我在这几天的时间里是充实的，在这几天里使我对电工和电子课程有了更深一步的了解和掌握。不仅丰富了课本的理论知识，而且锻炼了自己的能力。这次的课程设计，是一次理论与实践的结合，也可以说让我们平时的积累得到了一次施展，让我加深了对电子技术的理解，明白了所学知识的重要性和自己理论知识的欠缺，增加了自己对所学课程的兴趣。将理论和实践相结合使自己的能力有了很大的提高。 通过本课程设计的练习过程，使我牢固的掌握了电子技术的相关知识，特别是一些元器件的应用知识，这些在课本上是没法系统的学到的，通过本设计，我能了解各种元器件的特性，并且利用他们来完成我的目的。使我对电子技术整本书有系统的学习了一遍，同时我查阅相关的资料，丰富的我的知识面，锻炼了自己的动手操作能力。也提高了我的动手能力，加深了知识点的学习，在合作中曾强了同学之间的了解，加深了同学之间的友谊。同时这次课程设计有答辩环节，这也是毕业答辩的一次演练从而使我们更加了解答辩流程，答辩方法，为毕业答辩做好充分的准备。通过这次设计我从中学到了很多，不仅仅是学到了课本知识，还有做事的态度、品格等等，相信对以后的学习和生活会有很大的帮助。 致谢 这次课程设计对于我来说可为困难重重，还好有同学和老师的指导。在这里我要衷心的感谢那些帮忙的亲爱的同学和和蔼的老师，没有你们的帮助这次设计不知结果会如何，是你们的帮助让我了解更多的知识，同时慢慢的也增加了我的自信，在实际设计中越来越顺手。在此衷心的感谢同学的热心帮助，尤要感谢老师的耐心指导，是他的指导才让我们的设计更加完善合理，并让我们从中学到很多实践知识。 主要参考资料 【1】．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月 【2】．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月【3】．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月【4】．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月【5】．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 水泵自动化控制系统使用说明书 一、···················概述 乌兰木伦水泵自动化控制系统是由常州自动化研究所针对乌兰木伦矿井下排水系统的实际情况设计的自动控制系统。通过该系统可实现对水泵的开停、主排水管路的流量、水泵排水管的压力、水仓的水位等信号的实时监测，并能通过该系统实现三台主水泵的自动、手动控制并和KJ95监控系统的联网运行，实现地面监控。 基本参数： 水泵：200D43*33台（无真空泵） 扬程120米流量288米3/小时 主排水管路直径200mm 补水管路直径100mm 水仓：3个 水仓深度分别为： 总容量：1800米3 主电机：3*160KW 电压：AC660V 启动柜控制电压：AC220V 220变压器容量：1500VA 二、系统组成 本控制系统主要由水泵综合控制柜，电动阀门及传感器三大部分组成。参见“水泵控制柜内部元件布置图：。 1、水泵综合控制柜是本系统的控制中心，由研华一体化工控机、数据采集板、KJ95分站通讯接口、中间继电器、控制按钮及净化电源及直流稳压电源组成。 其中，净化电源主要是提供一个稳定的交流220V电压给研华一体化工控机，以保证研华一体化工控机的正常工作，直流稳压电源主要提供给外部传感器、中间继电器及数据采集板的工作电源。 控制按钮包括方式转换按钮、水泵选择按钮及手动自动控制按钮，分别完成工作方式的转换、水泵的选择及水泵的手动和自动控制。本控制柜共有40个按钮，从按钮本身的工作形式来说这些按钮有两种，一种为瞬间式，即按钮按下后再松开，按钮立刻弹起，按钮所控制的接点也不保持；另外一种为交替式，即按钮按下后再松开按钮，按钮并不立刻弹起，而是再按一次后才弹起，按钮所控制的接点保持（如方式转换按钮、水泵选择按钮等）。 中间继电器采用欧姆龙公司MY4型继电器，主要完成信号的转换和隔离。另外，还对外部开关量信号进行扩展，以保证这些信号在不同状态下的使用要求。 控制柜的数据采集板分为开关量输入板（两块）、开关量输出板（一块）和模拟量数据采集板（两块）。这些数据采集板主要是对传感器采集来的模拟量信号和中间继电器的开关量信号转换成工控机识别的信号，并将工控机发出的控制 摘要 水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器，还有一个直接接上5V的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为0时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时，电机停转。当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时，电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有LED 灯和蜂鸣器，报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态，分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。 水塔水位控制系统的原理 1、功能要求 1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。 2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。 3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 4）供水系统出现故障时，自动报警。 2、基本原理 图1 水塔水位检测原理图 水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。 在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B 点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低．水泵供水。 B和p1.0、C和P1.1之间接4.7k 的电阻（下拉电阻），目的是为了保护单片机。单片机9 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 电气工程学院 设计题目：水塔水位PLC自动控制系统 系别： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计 基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师： 摘要 目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此，不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初，大多用人工进行控制，由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早，造成水塔缺水；要么关停过晚，造成水塔溢出，浪费水资源，给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心，对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位，将水位具体信息传至PLC 构成的控制模块，来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动。 关键词：水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器 目录 摘要 ............................................................................................................................................................................ I 目录 ........................................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔水位控制系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (6) 第三章水塔水位系统的PLC软件设计 (10) 3.1 水位控制系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 水位控制系统的具体工作过程 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (22) 职业技术学院 毕业设计 题目智能水塔水位控制器 学生姓名 专业应用电子 指导教师 班级0 _ 2010年6月26日 目录 第一章前言 (2) 第二章功能说明，结合功能框图 (3) 第三章使用操作说明 (5) 第四章原理图分析主要部分工作原理 (7) 第五章 PCB板制作 (9) 第六章主要芯片资料应用说明 (11) 第七章程序框图及说明 (15) 第八章调试数据记录表及调试故障现象及其解决方法 (16) 第九章心得体会 (20) 第十章致谢 (22) 第十一章参考文献 (23) 第十二章附录（源程序） (24) 第一章前言 目前我国水资源已经相当的匮乏，如何节约用水也成为了电子爱好者设计制作的焦点。 现有的二级供水方式，既先用水泵从水井中抽到蓄水池中供用户使用，要求蓄水池的水位必须保持一定的高度，还需要防止水的溢出。可是现在市售的都是传统的水位控制器，多以浮球式、触点式为主，可靠性不好，有着无法改进的致命缺点，如：无水位显示，无电机保护，可靠性不高，控制精度改进度不大，寿命不长…… 相对于机械式水位控制器，电子式的水位控制器有着无可比拟的优点：添加水位显示电路、电机保护电路、强制性手动开、关机电路可以达到水位显示、简单的电机保护、水位自动控制，控制精度是传统机械式水位控制器的几何倍。 本控制器采用了高效率、高稳定性、低功耗的ATMEL80s51单片机，具有水位状态显示、抽水时间显示、并有故障检测功能。集高效、高精度、高稳定性、低功耗、高性价比、良好的人机交流界面、操作简便、显示直观以及低功耗等功能于一体的智能水塔水位控制器无疑将会家用水位控制器极具竞争力的一匹黑马。 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。 电气工程学院课程设计说明书 设计题目：水塔水位PLC自动控制系统系别：电气工程及其自动化 年级专业： 13级应电2班 组员：贾猛、孟令军、修圣虎、李晶指导教师：郭忠南 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日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工 业控制装置——可编程控制器（PLC）。随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位 进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而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。 本文采用PLC进行主控制，在水箱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，主控台对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警 信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。 关键词：PLC(Programmable Logic Controller) 自动化水塔水位三菱PLC 第一章研究背景 (1) 1.1可编程控制器的产生及发展 (1) 1.2PLC的基本结构 (2) 1.3PLC的特点 (5) 1.4PLC的工作原理 (6) 1.5梯形图程序设计及工作过程分析 (8) 第二章水塔水位自动控制系统方案设计 (10) 第三章水塔水位自动控制系统硬件设计 (12) 3.1水塔水位控制系统设计要求 (12) 3.2水塔水位控制系统主电路 (12) 3.3水泵电机的选择 (13) 3.4水位传感器的选择 (13) 3.5可编程序控制器的选择 (14) 3.6PLC I/O口分配 (14) 3.7PLC控制电路原理图 (15) 第四章水塔水位自动控制系统软件设计 (17) 4.1程序流程图 (17) 4.2梯形图 (18) 第五章设计总结 (23) DF-96系列全自动水位控制器工作原理 [日期：2012-01-02] 来源：作者：辽宁徐涛 一、整机工作原理 该型全自动水位控制器电路原理如下图所示。由图可知，本控制器电路主要由电源电路、水位信号检测电路、输出驱动电路三部分组成，下面分别加以介绍。 1．电源电路 AC220V电压经变压器T降压，其次级输出近13V左右交流电加至由D1~D4构成的整流桥输入端，整流后经电容CI滤波得到约10.5V直流电压。该电压经Rl加到红色发光管LED I上，将LEDI点亮，表示电源正常。该电压除了为IC I 及继电器提供工作电源外还直接送到水位检测电极C．作为水位检测的公共电位。 2．水位信号检测电路 该部分是以四二输入与门电路CD4081为核心并配以五根水位检测电极A—E构成的。其作用是根据电极实测水位的变化CD4081相应引脚的电平随之变化，满足与门条件时相应输出端电平改变，以驱动输出电路。其中R2是ICI 的电源输入限流电阻，D5与R3及D6与R8起隔离自锁作用，当相应输出端即ICI(10)脚、(3)脚为高电平时将(8)脚、(1)脚锁死，其状态的翻转取决于(9)脚和(2)脚。C2—C5及R4_R6、R12的作用是滤除干扰信号意外进入控制器引起误动作。 3．输出驱动电路 该部分主要由驱动管VTI，继电器Jl、功能选择开关K及输出状态指示绿发光管LED2组成。功能选择开关K处于“开？位时，继电器Jl被强制动作．其相应触点Jl-I闭合，外接负荷（单相电动水泵或控制接触器）开始工作，输出状态指示绿发光管LED2也被点亮；处于“关”位时，触点Jl-I断开，外接负荷被切断；处于“自动”位置时．Jl动作与否受驱动管VTI的控制．当VTI基极电位高于0.7V 以上时则饱和导通，继电器儿得电动作，其触点Jl-I闭合，反之则断开。 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。 o 课 程 设 计 任 务 书 题目 水位控制器设计 专业、班级 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容： ① 熟悉单片机应用系统的设计方法和规范，达到综合的目的。② 学习文件检索和查找数据手册的能力。③ 学习protel 软件的使用。 ④ 学会整理和总结设计文档报告。二、基本要求： ① 以MCS-51系列单片机为核心，组成一个水位自动控制系统。② 六区间式水位显示。③ 全自动位式进水。④ 满水、低水水位报警。 ⑤ 水位传感器故障自检及报警提示。⑥ 能延时恢复的报警消音。三、主要参考资料： ① 张毅坤等 单片微型计算机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 ② 李建忠编著 单片机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 完 成 期 限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 2013年 12月 16 日 目录 摘要...................................................I 1、概述. (1) 1.1、系统原理 (1) 1.2、系统结构图 (1) 1.3、控制方案说明 (2) 1.4、系统组成及原理 (2) 2、硬件设计 (4) 2.1、单片机最小系统电路设计 (4) 2.2、水位检测传感器的选用 (5) 2.3、稳压电路的设计 (6) 2.4、光报警电路的设计 (7) 2.5、水泵的介绍 (9) 2.6、继电器控制水泵加水电路 (12) 2.7、电源电路 (13) 2.8、看门狗技术 (14) 3、软件设计 (17) 3.1、系统总原理图 (17) 3.2、系统程序清单 (18) 总结 (20) 参考文献 (21) 附录 (22) 水塔水位控制系统P L C 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 水塔水位控制系统PLC设计 1、水塔水位控制系统PLC硬件设计 、水塔水位控制系统设计要求 水塔水位控制装置如图1-1所示 控制装置 水塔水位的工作方式： 当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为 ON，水阀Y打开（Y为ON），开始往水池里注水， 定时器开始定时，4秒以后，若水池液位没有超过 水池下限液位开关时（S4还不为OFF），则系统发 出报警（阀Y指示灯闪烁），表示阀Y没有进水，出现故障；若系统正常，此时水 池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则 S3为ON，阀Y关闭（Y为OFF）。 当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为 ON），电机M开始工作，向水塔供水，当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下 限水位。当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF），电机M 停止。（注：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，水泵不 能启动） 水塔水位控制系统主电路 水塔水位控制系统主电路如图1-2所示： 图1-2 水塔水位控制系统主电路 、I/O接口分配 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配如表1-1所示。 这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输 出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即 可。据此，可以对输入、输出点作出地址分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如 图1-3所示。 图1-3 水塔水位控制系统的I/O接线图 华南农业大学珠江学院水位数字控制电路实训报告 院系：信息工程系 专业：电气工程及其自动化 班级：1202班 姓名：黄伟奇201225180211 组员：罗润 201225180235 赖梓聪201225180242 指导老师：詹庄春 2013年11月20日 第一章绪论 (3) 1.1 摘要 (3) 1.2 课题研究的目的和意义 (3) 第二章系统总体设计及方案认证系统 (4) 2.1 设计内容 (4) 2.2 电路原理 (4) 2.4方案认证 (5) 第三章硬件电路设计设 (6) 3.1 利用multisim绘制原理图 (6) 第四章硬件电路安装及调试 (7) 4.1 手工焊的工具 (7) 4.2 焊接原理 (7) 4.3 焊接注意事项 (7) 4.4 元件清单及其功能 (9) 4.5 调试要点 (11) 4.6 问题讨论 (11) 第五章总结 (12) 第六章后记 (12) 参考文献 (13) 第一章绪论 1.1 摘要 在日常生活及工农业生产中，往往需要对水位进行监测并加以控制，时下市场上有一些采用浮球来控制水位的球阀和简单水位控制开关，这些产品价格不高，但是没能做到自动控制水位的高低，下面介绍一款性能稳定的全自动水位控制器;该控制电路简单，使用灵活，可独立运作，也可作大型数字控制系统的外围控制器件。。 1.2 课题研究的目的和意义 研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步了解照明灯，而不是仅局限于课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高，为现代教育科学尽一份力量！ 研究意义：随着电子技术的发展，人类越来越脱离纯手工的检测，特别是水位检测的发展，更是迅猛发展。本报告介绍的是模拟水位数字控制电路。依靠水位，来控制水泵的运行，适时对河水进行加水控制，达到用户用水安全。适合于水利工厂适时控制水源，达到合理利用水源，保护环境。 中国矿业大学机电学院 机电综合实验中心实验报告 课程名称机电综合实验 实验名称水塔水位控制模拟系统 实验日期20１６、11、２0 实验成绩 指导教师 第一章绪论 1、1实验目得 学会使用组态软件(推荐选用组态王软件)与PLC(推荐选用ＳIMEIＮS S7-２ 0０)控制系统连接,采用下位机执行,上位机监视控制得方法,构建完成水塔水位 自动控制系统。 1、２实验要求 (1)阅读本实验参考资料及有关图样,了解一般控制装置得设计原则、方法与步 骤。 (2)调研当今电气控制领域得新技术、新产品、新动向,用于指导设计过程,使设 计成果具有先进与创造性。 (３)认真阅读实验要求，分析并进行流程分析,画出流程图。 (4)应用PLC设计控制装置得控制程序。 （5)设计电气控制装置得照明、指示及报警等辅助电路。 (6)绘制正式图样,要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP 7-Micro／Wｉn３2编程软件编写梯形图。 1、3 实验内容 （1）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; （２)阀Y打开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; (３)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。 １、４课程设计器材: (1)TKPLＣ－1型实验装置一台 (2)安装了STEP7－Ｍicro/ＷＩN32编程软件与组态软件得计算机一台。 (3）PＣ／PPI编程电缆一根。 （4)连接导线若干。 1、５ PLC得介绍 可编程逻辑控制器(PｒogrａmmabｌｅＬoｇｉｃ Controller,PLC），它采用一类可编程得存储器,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得指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型得机械或生产过程。 1、5、1基本结构 PLC实质就是一种专用于工业控制得计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示： 1、５、2 PLＣ得特点 水塔水位控制系统 TD-TW 一、产品简介： 济南腾达电子水塔水位控制系统可实现无线远距离控制水泵、水塔。系统基于中国移动信号遍布全国各地，能够稳定工作。控制系统采用12V供电，在山区送电不便的情况下可配置太阳能电池板给控制系统供电。安装简单，无需布线。操作简单，发SMS便可远程控制水泵启停，发SMS便可查询水泵工作状态。水泵工作异常报警主人号码，保证您的供水系统稳定运转。 二、系统组成： 水塔水位控制系统由两个GSMSMS远程控制器、两个输出12V电源、不锈钢浮球（或水位传感器）、两根天线组成。用户只需提供220V市电控制系统便可工作。一个控制器控制水泵、一个检测水塔内水位。 三、系统工作过程： 当水塔内水深低于用户设定的下限，控制器便启动水泵，给水塔供水。 当水塔内水深高于用户设定的上限，控制器便停止水泵，给水塔供水。 若水泵没有正常启动或停止，控制器便会给主人号码发送报警SMS，例如“水泵工作异常，请到现场查看！”。 四、系统功能与优点： 1、系统优势无线远程控制，适应各种环境，无需考虑水塔与水泵相距多远。例如：水塔在山上，水泵在山下河里。 1、两个GSMSMS远程控制器相互通讯控制，无需人工干涉，节省人力。 2、最多能设置5个管理员号码，接收报警SMS，保证系统稳定工作。 3、控制器具有号码过滤功能，可以避免外界干扰和恶意破坏。 4、可配置水位传感器，用户可实时查询水塔内水深。 5、系统220VAC供电、太阳能电池板供电。功耗低，省电环保。 6、基于GSM无线远程控制，无需布线，信号覆盖面广。 7、水塔水位控制系统运行费用低（SMS费用），为用户省钱。 8、操作简单，发SMS便可控制水泵。 9、体积小（110mm*90mm*35mm），安装方便。 10、电子设备怕水，请勿被雨淋。 本公司还供应上述产品的同类产品：水泵水塔联动控制系统,水泵远程控制器,水泵远程遥控器 水塔水位控制报告 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 评语：平时（40）修改（30）报告（30）总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院xx年7月1日1引言该设计是针对水塔水位控制系统的要求所做。随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制，其目的重在于单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。该课程设计给出以AT89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性好。在此水塔水位控制系统中，单片机充当着主要的角色。它控制整个系统的运行，可以完成水位高低的控制。检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。工作正常情况下，应保 持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。2设计方案及原理2、1设计原理单片机水塔水位控制原理如图2、1所示，图中虚线表示容许水位变化的上下线，在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。其中A棒处于下限水位，C棒处于上限水位，B棒在上下水位之间。A棒接+5V电源，B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用， B、C棒连通+5V。因此，b、c两端均为1状态，这时应停止电机和水泵的工作，不再给水塔供水。 当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导通。因C棒不能与A 棒导通，b端为1状态，c端为0状态。这时，无论是电机已在带动水泵给水塔加水，水位在不断上升；或者是电机没有工作，用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。 当水位降到下限时，B，C棒都不能与A棒导电，因此，b，c 两端均为0状态。这时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。 图2、1 水塔水位控制原理图3设计方案本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。 过程控制工程实训设计报告 题目：水塔水位控制系统 院系：电气信息工程系专业：电气工程及其自动化 2012年10月10日 过程控制工程实训设计报告 一、选题目的和意义： 水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统供水系统大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，用水泵以高出实际用水高度的扬程来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能耗。现研究设计的水塔水位控制系统采用变频调速恒压供水系统，实现水泵无级调速。依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统。 供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对城市供水提出了更高的要求，要满足及时、准确、安全保证充足供水，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行水塔水位控制自动化系统的改造。由于当前可编程序控制器(PLC)技术已日趋成熟,因而考虑利用它来实现水塔/水箱供水控制。多年来，可编程控制器（简称 PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃，今天的 PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。可编程控制器(PLC)是以计算接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知机技术为基础的新型工业控制装置。因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。 本文针对目前比较流行的控制技术，利用PLC 和传感器构成了水塔水位的控制系统。改造后的水塔水位自控系统，实现水塔水位自动控制系统，远程监控，实现无人值守，提高了供水质量。 学生姓名任务分工学生姓名任务分工 西安祥天和电子科技有限公司详情咨询官网https://www.wendangku.net/doc/8f4774621.html, 液位传感器水泵控制箱报警器 液位自动控制仪表，液位控制器，无线传输收发器等 水塔水位控制器 水塔水位控制器或称水塔水位控制仪，一般说来，控制器功能简单，仪表功能多一些。无论叫控制器还是仪表，有2个基本功能都必须具备：一是可以接入相应的液位传感器，传感器安装在水塔水箱内；二是可以根据自动控制系统的要求输出便于使用的控制开关或信号，控制 信号接入电气控制柜。如下图： 液位传感器种类较多，一般有电极式、GKY/GSK/UQK 等，GKY 仪表都可以接入。这些传感器各有特点，大家可以根据需要来选择。比如，电极式容易分解，但价格便宜；干簧管浮子容易被卡住，光电式玻璃面不能脏等等，这些传感器不能用于污水。GKY 液位传感器可以用于污水和清水，适应范围广。 控制系统也有多种需求，有单台泵、双台泵或多台泵等。如双台泵交替使用的仪表可以均衡负载，避免一台泵长期不启动而锈死的现象。还有的需要网络接口，如R485通讯接口。所以液位显示控制器型号较多，功能也不同。 下面，以接入GKY 传感器为例，介绍一些常用的GKY 水塔水位控制仪功能和型号，方便大家选择。控制器和报警器是仪表功能的简化，具有简单的报警控制功能。具体见下表： 常用液位控制仪表和控制器简表 产品名称 产品型号配备的传感器数量和型号功能简介 GKY 系列仪表 GKY 2个GKY 液位传感器 液位显示/供水排水选择/手动自动转换/水泵故障报警 GKY-4T 4个GKY 液位传感器 双保险/超高超低水位报警/液位显示/供水排水选择/手动自动转换/水泵故障报警 双台泵专用仪表GKY2-4T4个GKY液位传感器双台泵交替使用/紧急情况双台泵同 时启动/超高或超低水位报警/液位显 示/供水排水选择/水泵故障报警/报 警端口输出 GKYU-3T-P3个GKY液位传感器平时一台泵使用/紧急情况双台泵同 时启动/液位显示/仅用于排水 GKYU 系列仪表GKYU-5T5个GKY液位传感器每一个传感器对应一个继电器输 出，输出触点为无源触点，客户可根 据自己的需求灵活使用。GKYU-4T4个GKY液位传感器 GKYU-3T3个GKY液位传感器 配备通信接口仪表GKT-4TR4个GKY液位传感器在普通GKY液位控制系列仪表的基 础上配备RS485通讯接口，支持 MODBUS-RTU通信协议，也支持 ASCII码传输。可以方便的组建物联 网，达到远程监控的目的。GKY-2TR2个GKY液位传感器 通用液位控制器和报警器GKY-BJ11个GKY液位传感器水满或缺水报警/控制开关 GKY-BJ22个GKY液位传感器上限水满下限缺水报警/控制开关UGKY2个GKY液位传感器将液位信号转换为控制开关输出QGKY1个GKY液位传感器水泵缺水保护器，将一个传感器固定 在悬挂水泵的绳索上，当无水时禁止 水泵启动。 无线传输液位控制收发器GKYDX4个GKY液位传感器通过短息方式传输液位信号GKYGPRS4个GKY液位传感器通过流量卡传输液位信号GKYWX4个GKY液位传感器通过无线天线传输液位信号GKYDXF-BJ1个GKY液位传感器遇紧急情况向管理员发短信打电话 传统液位计仪表和控制器GKY（GH）接入干簧管液位显示/供水排水选择/手动自动转 换/水泵故障报警 GKY（GDB）接入光电探头传统玻璃管液位计上加装光电监控GKY（DJ）接入电极探头控制器配传统电极式传感器 水塔水位控制 一、实验目的 1.掌握置位较复杂逻辑程序的编写方法 2.掌握水塔水位控制系统的接线、调试、操作方法 二、 三、面板图 四、控制要求 1.各限位开关定义如下： S1定义为水塔水位上部传感器（ON：液面已到水塔上限位、OFF：液面未到水塔上限位）S2定义为水塔水位下部传感器（ON：液面已到水塔下限位、OFF：液面未到水塔下限位）S3定义为水池水位上部传感器（ON：液面已到水池上限位、OFF：液面未到水池上限位）S4定义为水池水位下部传感器（ON：液面已到水池下限位、OFF：液面未到水池下限位）； 2.当水位低于S4时，阀Y开启，系统开始向水池中注水，5S后如果水池中的水位还未达到S4，则Y指示灯闪亮，系统报警。 3.当水池中的水位高于S3、水塔中的水位低于S2，则电机M开始运转，水泵开始由水池向水塔中抽水。 4.当水塔中的水位高于S1时，电机M停止运转，水泵停止向水塔抽水。 五、功能指令使用及程序流程图 1.较复杂逻辑程序的编写方法 在编写较复杂逻辑程序时，应遵循以下原则及顺序： 1)确定系统所需的动作及次序。 第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 第二步是根据系统的控制要求，确定控制顺序、各器件相应关系以及作出何种反应。 2)将输入及输出器件编号 每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。 3)画出梯形图。 根据控制系统的动作要求，画出梯形图。梯形图设计规则如下： a.触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。 b.不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。 c.在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。 d.不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。 2.程序流程图 六、端口分配及接线图 1.I/O端口分配功能表 单片机水塔水位控制系统 目录 目录 (1) 一、课程设计性质和目的 (2) 1、性质 (2) 2、目的 (2) 二、课程设计的内容及要求 (3) 1、内容 (3) 2、要求 (3) 三、课程设计的进度及安排 (4) 四、设计所需设备及材料 (6) 1、所需材料及零件 (6) 2、所需设备 (7) 五、设计思路及原理分析 (8) 1、设计思路 (8) 2、原理分析 (8) 六、流程图及程序编写 (9) 1、流程图 (9) 2、程序编写 (10) 七、调试运行 (11) 八、结果及分析 (13) 1、结果 (13) 2、分析 (13) 九、心得体会 (14) 十、参考文献 (15) 十一、致谢 (16) 十二、附录 (17) 1、protel原理图 (17) 2、proteus仿真图 (18) 3、仿真程序 (19) 4、补充任务一 (20) 5、补充任务二 (22) 6、补充任务三 (23) 7、实物图 (27) 一、课程设计性质和目的 1、性质 这次课程设计《水塔水位控制》是继这学期我们学习的《单片机应用技术》课程与实验结束后的一门综合性实践课，让学生初步尝试把理论与实践结合，培养了学生的实践能力。《水塔水位控制》设计需要紧密结合所学的知识，在参阅相关资料中，可以加深、巩固所学知识，同时也拓宽了知识面，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。 2、目的 本次课程设计的目的主要是在学完《单片机应用技术》之后进行一次实操的机会，让我们在进行焊接的过程中增加实践能力，在编译、仿真以及调试中感受这门课的一些重点基础，同时，也让我们能通过这次实践中了解到一些这门课中能够应用于我们现实当中的知识。让我们能对这门课有更加深入的了解和应用。 一、概述 型液位控制器采用集成电路，结合高层楼宇上、下水池（水塔）水位分级提升的特点进行设计，具有HHY10PG 上、下水池联合控制自动排水和给水控制等功能，能有效防止水池水位过高溢出或水泵因空转而损坏，是一种工矿企业、学校及家庭用水的水塔—水井液位自动控制的产品。二、主要技术数据 、工作电源：、 允许电压波动范围（～）；1AC380V 220V 50/60Hz,85%110%Ue 、功 耗：≤；2 1.5W 、触头容量： ；33A AC380V 、机械寿命：×41106次；、电寿命：×5 1105次；、安装方式：导轨安装；6三、接线图 四、应用电路举例 五、外形安装尺寸外形尺寸 六、安装使用说明 （一）、供水型探头（电极）安装说明： 、为水池上限液位控制点，水位上升到点水位，水与探头（电极） a 66接触，控制器自动关泵，停止给水池加水。 、为水池下限液位控制点，水位下降至点水位以下，水与探头 b 77（电极）脱离接触，控制器自动开泵，给水池加水。 、为自动控制器控制感应电极探头，放在水池下限液位控制点以下，但不要和。c 8水池的金属物体接触。 （二）、排水型探头（电极）安装说明： 、为水池上限液位控制点，水位上升到点水位。水与探头接触，控制器 a 1010和触点闭合，水泵自动开泵，水池排水。 45 b 、为水池下限液位控制点，水位下降到点水位，点探头与点探头脱离接触， 9998控制器和触点释放，水泵自动关泵，水池停止排水。 45、为控水型和排水型控制器共用电极探头不要和水池中其它金属物体接触，和 c 8,6不接。 7（三）、给水排水型探头（电极）安装说明： 、为上水池上限液位控制点，水位上升到点水位，水与探头接触，控制器自动 a 66关泵，停止给上水池加水。 、为上水池下限液位控制点，水位下降到点水位以下，水与探头脱离接 b 77触，控制器自动开泵，给上水池加水。为上、下水池公用电极探头，放在上、下8水池的最低点但不要和金属物体接触。 、为下水池下限液位控制点，水位下降到点水位，水与探头脱离接触， c 99控制器自动关泵，下水池停止排水。 、为下水池上限液位控制点，水位上升到点水位，水与探头接触， d 1010控制器自动开泵，下水池开始排水。 （四）、为确保液位控制器正常工作，安装好后请再次检查输入输出的接线， 探头连接线的位置是否放置正确，及通过上、下移动探头的方式，使其探头接触或脱离水面，模拟检测水位控制器是否工作正常。 （五）、建议将各点探头固定在水池内壁，以免探头位置发生偏移，导致控 制器误动作。（若水池壁为金属，注意所有探头不要和金属液位池壁接触，并且金属池壁要良好接入大地） （六）、为避免误工作，请勿将产品安装在潮湿、腐蚀及高金属含量气体的环境中 （七）、为了 探头在液体中工作稳定，建议使用防腐蚀的金属棒连接探头引线。 下水池 排水探头安装图() 供水探头安装图()水泵自动化控制系统使用说明书
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