DF-96系列全自动水位控制器工作原理
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LEDI上，将LEDI点亮，表示电源正常。该电压除了为ICI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。
二．实际应用分析
下图是该型全自动水位控制器实际应用的四种接法，分别对应单控上水池、单控下水池、缺水保护和上下水池联合控制。
1.单控上水池
此时电D(绿线)、E（黄线）与电极C（黑线）并接置入水池的最低点，与水池底部接触作为水池（水塔）地线（公共电位）；电极A(红线卜一为上水池(水塔)上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与探头接触，水位控制器自动关泵；B隘线卜一为上水池（水塔下限液位控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制器自动开泵，水池充水。
其电气原理是：由于电极D、E、c短接，则ICI(8)、(9)脚皆为高电平，与门输出端(10)脚输出高电平，该高电平送至ICI(5)脚，其(6)脚由于VI2的截止同样为高电平，这样与门输出端(4)脚输出高电位，驱动管VT1饱和导通．Jl得电动作，其触点J1-1闭合，外控水泵得电工作，向池内补水；随着水位的升高．检测电极B首先升为高电位（水是导电的）．即ICI(2)脚转为高电平;待水位上升达到上限液位控制点A点时．Icl(1)脚亦转为高电平，与门输出端(3)脚输出高电位，则VI2饱和导通，将IC1(6)脚钳制为低电位。根据与门的特性，其输出端(4)脚转为低电位，驱动管VT1截止．Jl失电，其触点J1-l断开，外控水泵停止工作，补水停止。
随着池内水位的下降，电极A（对应于IC1(1)脚）脱离水面与公共电位断开，但此时由于(3)
脚对(1)脚的自锁作用，所以ICI(1)脚仍然维持高电平并与(2)脚共同作用，始终将IcI(6)脚钳制为低电位；待池内水位下降直至检测电极B脱离公共电位时，即ICI(2)脚变为低电位，与门输出(3)脚电位翻转，则VT2截止．ICI(6)脚变为高电位，与门输出端(4)脚同样输出高电位，驱动管VT1饱和导通．Jl得电动作，触点Jl-I闭合，外控水泵得电工作，同时指示灯LED2被点亮。向池内再次补水，往复循环，实现无人值守控制。
2．单控下水（排水）池
此时电极A（红线）与电极B（蓝线）空着不用。
电极C（黑线）置入水池的最低点，与水池底部接触作为水池（水塔）地线（公共电位）；电极E(黄线)一为下水池上限液位控制点．水位上升达到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开泵，水池排水；根据实际需要若不排水，则E点不接；电极D（绿线卜一为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与探头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水。其电气原理是：排水开始时池内是满水，电极C、D、E相当于短接在一起，即ICI(8)，(9)脚皆为商电平，与门输出端(10)脚输出高电平。该高电平送至ICI(5)脚，(6)脚同样为高电平，这样与门输出端(4)脚输出高电位．驱动管VTI饱和导通．Jl得电动作，其触点Jl-I闭合，外控水泵得电工作，向池外排水：随着水位的降低，检测电极E首先脱离水面而转为为低电位，但此时由于(10)脚对(8)脚具有自锁作用，所以ICl(8)脚仍然维持高电平并与⑨脚共同作用，始终将ICI(10)脚钳制为高电位；待水位下降达到下限液位控制点D点并使电极D脱离液面时．ICI(9)脚转为低电平。根据与门特性，则与门输出端(10)脚输出低电位，ICI(5)脚转为低电位，其输出端(4)脚转为低电位，驱动管VTl截止，继电器Jl失电，
LED2熄灭，其触点Jl-I断开，外控水泵停止工作，排水停止。
3．缺水保护
此时电极A(红线)B(蓝线)空着不用。电极C（黑线）与电极E（黄线）并接置入水池的最低点，与水池底部接触作为水池（水塔）地线（公共电位）：C、D点为水池下限水位控制点，水位下降到下限水位．C、D探头之一与水面脱离接触，水位控制器继电器立即动作，切断输出，水泵停止工作。其电气原理是：由于电极C、E并接且与D处于同一液面，相当于通过水阻短接在一起，即ICI(8)、(9)脚皆为高电平，与门输出端(10)脚输出高电平，该高电平送至ICI(5)脚，(6)脚同样为高电平，这样与门输出端(4)脚输出高电位，驱动管VTI饱和·导通，指示灯LED2被点亮．Jl得电动作，其触点J1-I闭合，外控水泵得电工作；当水位下降达到下限液位控制点并使电极C、D因无水脱离接触时，IC1(9)脚转为低电平，与门输出端
(10)脚立即转为低电位，IC1(5)脚转为低电位，其输出端(4)脚转为低电位，驱动管VT1截止，继电器儿失电．LED2熄灭，其触点J1-1断开，外控水泵停止工作．起到缺水保护作用。4．上下水池联合控制
此时各电极的连接参见下图中第4部分所示。其中电极c-为上、下水池（水塔）共用地线，放在上、下水池的最低点与水池底部接触；电极A-为上水池（水塔）上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与探头接触，水位控制器自动关泵；电极B-为上水池（水塔）下限液位控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制器自动开泵，水池充水；电极D-为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与探头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水：电极E-为下水池上限液位控制点，水位上升到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开泵，水池排头；其电气工作原理不再赘述，可参见前述分析。
三、功能和用途
本产品采用集成电路，并结合高层楼宇上、下水池（水塔）的水位分级提升进行设计，具有下下水池联合控制、水池排水及缺水保护等功能，可自动实现水箱补水、排水，并有效防止水池水位水高溢出或水泵空转损坏，是一种工业、家庭均适用的产品。非常适合城镇、农村、学校、式矿企事业单位及家庭用水的水井——水井供水工程，广泛应用于印染、化工、食品、饮料、酿酒、制糖等行业。
性能特征
单控上水池控头安装
（一）单控上水池控头安装说明安装图如图一所示：
A（经线）—为上水池（水塔）上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与探头接触，水们控制器自动关泵；
B（蓝线）—为上水池（水塔）下限液位控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制器自动开泵，水池充水；
C（黑线）—为水池（水塔）地线，放在水池的最低点与水池底部接触；
D（绿线）、E（黄线）点并接到C。
（二）单控下水池（即排水池）探头安装说明安装图如图二所示：
E—为下水池上限液位控制点，水们上升达到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开
泵，水池排水；若不排水，则E点不接；
D—为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与控头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水；
C—为水池地线，放地水池的最低点与水底部接触；
A、B点不接。
（三）缺水保护探头安装说明安装图如图三所示：
C、D点为水池下限水位控制点，水位下降到下限水位，C、D探头之一与水面脱离接触，水位控制器继电器立即动作，切断输出，水泵停止工作；
E点与C点短接；
A、B点不接。
（四）上下水池联合控制探头安装说明安装图如图三所示：
A—为上水池（水塔）上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与控头接触，水们控制器自动关泵；
B—为上水池（水塔）下限液们控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制自动开泵，水池充水；
C—为上、下不池（水塔）公用在线，放在上、下水池的最低点与水池底部接触；
D—为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与探头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水；
E—为下水池上限液位控制点，水位上升到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开泵，水池排头；若不排水，则E点不接。
四、安装使用其他说明
1、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、探头连接线是否接触可靠。可上、下移动探头，使其接触、脱离水面，模拟检测水们控制器是否安装正确且能按您的需要正常工作。
2、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水位控制器误动作，（若水池壁为金属，则除C点地线外不宜接在内壁，以免发生短路，导致水位控制器不能正常工作）。
3、按上述接线方法接好后，检查产品右侧的“手动/自动”开关（DF-96D无），是否确能根据用户需要手动开启、关闭水泵，用后将其调整回“自动”位置，水位控制器进入工作状态。
4、临时需开启、关闭水泵，请用水位控制器左侧的“手动/自动”开关控制（DF-96D）型无手动开关。
5、为避免误动作，请勿将产品安装在潮湿、腐蚀及高金属含量气体的环境中。
6、建议您配套采用公司生产的水位控制专用探头。
五、故障排除
1、接通电源不工作：
a.检查红色电源指示灯有无点亮，若不亮，检查输入输出接线端子是否均已接触良好；
b.检查产品左侧的“手动/自动”开关，是否在“关”上将其调整回“自动”位置，水位控制器进入工作状态。
2、水位线超过或低于探头控制点，水泵没有自动关闭或开启，请按“自动/手动”开关手动控制水泵。并检查：
a.探头是否偏离原位，安放位置过高（过低），导致水位无法接触（脱离）；
b.上、下水位线、地线探头连接是否与其他线错位，是否有接错或短路；
c.探头有无锈蚀和脱落现象，探头线与产品、探头线与探头之间的连接是否接触良好；
d.c才点地线是否已经安放在水池最低位置。
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
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
液位控制系统演示工程操作说明 一、创建工程 1、双击桌面中的图标，进入MCGS组态环境工作台，如图1所示。 2、点击图1中的“新建窗口”，出现“窗口0”图标。 3、点击“窗口0”鼠标右键，选择“属性”，按照图2进行设置，则窗口名称变为“水位控 制系统”，如图2右图所示。。 图2
二、画面设计 1、在“水位控制”窗口点击菜单中的【工具箱】图标，单击插入元件按钮，打开 【对象元件管理】中的【储藏罐】，选择罐17，点击确定。如图3所示，则所选中的罐出现在桌面的左上角，用鼠标改变其大小及位置。 图3 2、按照同样的方法，【储藏罐】选中2个罐（罐17，罐53），【阀】选中2个阀（阀58，阀 44），1个泵（泵40）。按图4放置。 图4 3、选中工具箱中的【流动快】按钮，单击鼠标并移动光标放置流动快。如图5所示设置
流动快。 图5 4、选中流动块，点击鼠标右键【属性】，按图6设置属性。 图6 5、添加文字，选中工具箱中的【标签】按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任 意位置拖曳鼠标，拉出一个一定大小的矩形。建立矩形框后，鼠标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字。选中文字，鼠标右键【属性】，按图7设置。
图7 6、点击菜单中的，可变更字体大小。按图5添加其他文字。 三、MCGS数据对象设置 2、单击工作台【实时数据库】按钮，进入【实时数据库】窗口。单击窗口右边的【新增对 象】按钮，在窗口的数据对象列表中，就会增加新的数据对象。双击选中对象，按图8设置数据对象属性。 图8 3、按照图9设置其他数据对象属性。
图9 4、双击【液位组】，存盘属性按图10设置，组对象成员按图11设置。 图10
西安祥天和电子科技有限公司详情咨询官网https://www.doczj.com/doc/82112152.html, 主营产品：液位传感器水泵控制箱报警器GKY仪表液位控制系统，液位控制器，无线传输收发器等 液位控制器工作原理 液位控制器是简单的液位控制系统，接线简单、使用灵活。常见的有GKY通用液位控制器和水位报警器，可以接入GKY液位传感器、电极探头（如GKYC-DJ）、UQK01等液位传感器。以下，以GKY传感器为例来说明其工作原理。 一、GKY通用液位控制器工作原理 通用液位控制器外形尺寸长150宽90高70mm，继电器输出I、输出II同步工作，在低水位吸合高水位断开，继电器触点负荷均为220V10A。用于供水时选择4端接入控制回路，用于排水时选择5端接入控制回路。以下为UGKY典型的电气控制接线方案，其中KA为中间继电器或交流接触器： 供水接线方案排水接线方案 二、GKY液位报警器工作原理
水位报警器外形尺寸长150宽90高70mm，可以配一个或两个液位传感器。配一个传感器时，报警器为水满报警：即在这个传感器有水时发出声光报警，同时上限继电器吸合。如果将报警器设置1（7、8端子）用一段导线连接（即短路），则报警器为缺水报警：即在这个传感器无水时发出声光报警，同时下限继电器吸合。如果配两个传感器时，则报警器在下限无水或上限有水时发出声光报警，同时相应的继电器吸合。继电器触点负荷均为220V10A。如果不需要声音报警则把设置2（9、10端子）用一段导线连接即可。以下为GKY-BJ典型的电气控制接线方案，其中KA为中间继电器或交流接触器： 以上是最简单电气控制方案，复杂的控制功能可以通过电气控制的设计来实现。具体可在https://www.doczj.com/doc/82112152.html,的“资料免费下载”栏目中下载所需的电气控制柜设计方案。
PID控制器的参数整定 (1)PID是比例,积分,微分的缩写. 比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大,则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,
对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。 (2) PID具体调节方法 ①方法一 确定控制器参数 数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。 在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。 选择参数 控制器结构确定后，即可开始选择参数。参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。这些要求，对控制系统自身性能来说，有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求，兼顾其他方面，适当地折衷处理。 PID控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上，PID控制器的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或者通过实验经验公式来确定。 常用的方法，采样周期选择， 实验凑试法 实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。 整定步骤 实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。 （1）整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。 （2）整定积分环节 若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。 先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。 （3）整定微分环节 若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。 先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。 实验经验法 扩充临界比例度法
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
正面
侧面背面
上面
功能和用途 本产品采用集成电路，并结合高层楼宇上、下水池（水塔）的水位分级提升进行设计，具有下下水池联合控制、水池排水及缺水保护等功能，可自动实现水箱补水、排水，并有效防止水池水位水高溢出或水泵空转损坏，是一种工业、家庭均适用的产品。非常适合城镇、农村、学校、式矿企事业单位及家庭用水的水井——水井供水工程，广泛应用于印染、化工、食品、饮料、酿酒、制糖等行业。 性能特征
（一）单控上水池控头安装说明安装图如图一所示：
D（绿线）、E（黄线）点并接到C。 （二）单控下水池（即排水池）探头安装说明安装图如图二所示： E—为下水池上限液位控制点，水们上升达到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开泵，水池排水；若不排水，则E点不接； D—为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与控头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水； C—为水池地线，放地水池的最低点与水底部接触； A、B点不接。 （三）缺水保护探头安装说明安装图如图三所示： C、D点为水池下限水位控制点，水位下降到下限水位，C、D探头之一与水面脱离接触，水位控制器继电器立即动作，切断输出，水泵停止工作； E点与C点短接； A、B点不接。 （四）上下水池联合控制探头安装说明安装图如图三所示： A—为上水池（水塔）上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与控头接触，水们控制器自动关泵； B—为上水池（水塔）下限液们控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制自动开泵，水池充水； C—为上、下不池（水塔）公用在线，放在上、下水池的最低点与水池底部接触； D—为下水池下限液位控制点，水位下降到D点水位，水与探头脱离接触，水位控制器自动关泵，水池停止排水； E—为下水池上限液位控制点，水位上升到E点水位，水与探头接触，水位控制器自动开泵，水池排头；若不排水，则E点不接。 安装尺寸
课程设计名称：电子技术课程设计 题目：液位控制器的电路模拟设计 学期：2011-2012学年第2学期 专业：自动化 班级： 姓名： 学号：
辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 液位控制器的电路模拟设计 二、设计任务 1.检测显示液位功能。 2.控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V 10A） 3.实现与给定液位比较控制功能。 三、设计计划 电子技术课程设计共1周。 第1天：选题，查资料； 第2天：方案分析比较，确定设计方案； 第3～4天：电路原理设计与电路仿真； 第5天：编写整理设计说明书。 四、设计要求 1. 画出整体电路图。 2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。 3. 写出设计说明书。 指导教师： 时间：2011年6月24
1. 方案论证 1.1 设计方案 1.2系统组成框图 2.原理及技术指标 3.单元电路设计及参数计算3.1电源电路 3.2 水位检测和水位控制电路3.2.1水位检测电路 3.2.2 水位控制电路 3.3液位显示电路 3.3.1液位显示部分结构流程图3.3.2液面显示原理 3.4 电机开关控制电路 3.5 电机状态显示电路 3. 6报警电路 4. 仿真 5. 液面控制器总原理图 6.设计小结 7. 参考文献
本液位控制器模拟电路系统具有水位手动控制、电机运转指示、超警戒报警等功能，由七部分组成，即液位检测电路、液位显示电路、液位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路。它采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各部分电路及元件原理。其中，液位检测电路是通过压电式单向测力传感器实现将水位变化产生的压力变化转换成电流信号，便于后期的处理。水位控制电路是利用电压比较器的原理实现水位的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免水位压力变化产生的跳闸现象和因水波波动而产生的不稳定信号，同时将比较结果输给下一级。电机开关控制电路是将上一级的结果反映到继电器上，同时利用继电器的特性决定电机是否工作。本系统实现了对水位得监测以及报警，采用传感器和单片机对液位进行监测、显示，精度和灵敏度都比较高，同时也给予了声音报警。电机状态显示电路是通过发光二极管的亮灭显示出电路的工作状态，加水还是在放水。报警电路是利用电压比较器的原理实现水位超过警戒值就报警的功能。电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V、5V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。直流电源电路对水位检测电路、水位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路供电，交流电源只对电机供电。 随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有自动控制水位的功能，而且要能手动调整水位，给人们的生产生活带来了极大的方便。此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，具有经济前景。
实验上水箱液位定值控制系统 一. 实验目的 1．了解闭环控制系统的结构与组成。 2．了解单闭环液位控制系统调节器参数的整定。 3．观察阶跃扰动对系统动态性能的影响。 二. 实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统装置 2. 计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根 三. 实验原理 单回路控制系统的结构/方框图: 它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中已被广泛应用。 本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱液位在稳定时等于给定值。由反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感检测作为反馈信号。其实验图如下：
过程：储水箱的水被抽出后经过电动调节阀调节进水量送给上水箱，经过LT1的测量变送使上水箱的液位反馈给LC1，LC1控制电动调节阀的开度进而控制入水流量，达到所需要的液位并保持稳定。 四．实验接线 其接线图为：图中LT2改接为LT1 五．实验内容及步骤 1．按图要求，完成系统的接线。 2．接通总电源和相关仪表的电源。 3．打开阀F1-1、F1-2、F1-6和F1-9，且把F1-9控制在适当的开度。 4．设置好系统的给定值后，用手动操作调节器的输出，使电动调节阀给上水箱打水，待其液位达到给定量所要求的值，且基本稳定不变时，把调节器切换为自动，使系统投入自动运行状态。 5．启动计算机，运行MCGS组态软件软件，并进行下列实验： 设定其智能调节仪的参考参数为：SV=8cm；P=20；I=40；D=0；CF=0；ADDR=1；Sn=33；diH=50;dil=0;上水箱出水阀开度：45%。运行MCGS组态软件软件，并进行实验当实验数据稳定的同时记录的实验曲线如下图：
液位开关种类及原理 1浮球液位开关 浮球液位开关结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，产生开关信号。 2音叉液位开关 音叉液位开关的工作原理是通过安装在基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉液位开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉液位开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号，达到液位报警或控制的目的。为了让音叉伸到罐内，通常使用法兰或者带螺纹的工艺接头将音叉开关安装到罐体的侧面或者顶部。 3电容式液位开关 电容式液位开关的测量原理是：固体物料的物位高低变化导致探头被覆盖区域大小发生变化，从而导致电容值发生变化。探头与罐壁（导电材料制成）构成一个电容。探头处于空气中时，测量到的是一个小数值的初始电容值。当罐体中有物料注入时，电容值将随探头被物料所覆盖区域面积的增加而相应地增大，开关状态发生变化。 4外测液位开关 外测液位开关是一种利用“变频超声波技术”实现的非接触式液位开关，广泛使用于各种液体的液体检测。其测量探头安装在容器外壁上，属于一种从罐外检测液位的完全非接触检测仪表。仪表测量探头发射超声波，并检测其在容器壁中的余振信号，当液体漫过探头时，此余振信号的幅值会变小，这个改变被仪表检测到后输出一个开关信号，达到液位报警的目的。 万联芯城-电子元器件采购网https://www.doczj.com/doc/82112152.html,一直秉承着以良心做好良芯的服务理念，为广大客户提供一站式的电子元器件配单服务，客户行业涉及电子电工，智能工控，自动化，医疗安防等多个相关研发生产领域，所售电子元器件均为原厂渠道进货的原装现货库存。只需提交BOM表，即可为您报价。万联芯城同时为长电，顺络，先科ST等知名原厂的指定授权代理商，采购代理品牌电子元器件价格更有优势，欢迎广大客户咨询，点击进入万联芯城。
液位控制系统，液位控制器，无线传输等 详情咨询官网：https://www.doczj.com/doc/82112152.html, 液位控制器怎样选择 液位控制器在很多行业领域中都需要用到，那么一般来说在购买液位开关、液位控制器的时候应注意哪些问题呢? 由于生产液位控制器进入门槛较低，国内市场可以形容到泛滥的程度。事实上，要生产出优的液位控制器并不是一件很简单的事。首先是选材，其次是生产过程的工艺控制;差的液位控制器普遍表现为位精度低，性能差。 选购液位控制器的常识： 1.液位控制器的种类,根据你介质的不同可分为普通型,耐高温耐油型和防腐型,普通常温常压水的介质可选用普通型,和水接触的导气电缆材质是丁晴橡胶,可耐介质温度60度.适合消防水箱液位控制也可用于其他生活和工业用液位控制,价廉物美.如果介质是高温(大于60度),或是粘稠和各种油品,就应选用耐高温耐油型,其和介质接触部分均由不锈钢304组成,超大的集气筒结构有效的防止粘稠介质堵塞测量,再如介质如是各类酸碱腐蚀液,就必须采用防腐型,其和腐蚀介质接触部分全部采用聚四氟乙烯(塑料王)绝对防腐。UGKY 通用液位控制器原理图
液位控制系统，液位控制器，无线传输等 详情咨询官网：https://www.doczj.com/doc/82112152.html, 2.液位控制器的组成,分别由探头和显示控制器两部分组成,不 同探头对应不同介质,显示器是通用。 首先从水池(箱)现场到控制室拉一根二芯线(1.5平方的普通线或屏蔽电缆)其最大传输距离为4000m。在水箱(水池)测量静态液位时，把液位传感器直接投入到水箱(水池)底部，在水箱(水池)开口处用尼龙带或三脚可调安装架等将电缆线随意固定即可。在流动的液体中测量液位时，如因介质波动较大，可以在液体中插入一根Φ45mm 的钢管，同时在水流方向的反面不同高度的管壁上打若干小孔，使液体流入管内。另一种方法是在液体底部加装阻尼装置，以过滤泥沙和消除动态压力和波浪对测量的影响。通用液位控制器（含传感器2个）
河南科技学院新科学院 单片机课程设计报告题目：基于单片机的锅炉水位控制器 专业班级：电气工程及其自动化104 姓名： _ 时间：2012.12.03～2012.12.21 指导教师：邵峰、徐君鹏、张素君 2012年12月20日
基于单片机控制的锅炉水位控制器设计任务书 一. 设计要求 (一) 基本功能 1.具有手动和自动两种操作模式 2.能够实现多点水位数据采集，并实时进行水位状态显示 3.具有多种连锁保护和报警功能 具体工作过程如下： 控制器上电后，首先处于自动工作模式，程序开始扫描当前锅炉的水位和压力状态，如果水位低于正常水位，发出报警信后，同时启动水泵上水，经过一定时间后，如水位到达正常水位，报警将自冻结除，同时如果压力为低压状态则马上启动鼓风机和引风机，否则控制器自动关闭鼓风机和引风机。如果水位达到最高水位和压力超过设定压力时自动报警，同时关闭水泵和风机。系统时刻跟踪显示水位和压力状态。如果你想手动操作，你可以通过手动/自动转换键把系统置为手动工作模式，此时可由人工控制水泵和风机的运行，水位和压力检测由控制器自动完成，且当水位过低时不能手动停止水泵，过高时不能启动水泵，压力过低不能停止风机，过高不能启动风机，从而实现安全联锁保护控制。 （二）扩展功能 1.系统具备一定的硬件抗干扰能力 2.系统增加软件看门狗功能 二．计划完成时间三周 1.第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。 2.第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3.第三周完成软件和硬件的联合调试。
目录 1引言 (1) 2总体设计方案.............................................................................. 1 2.1设计思路.............................................................................. 2 2.2设计方框图 (2) 3设计组成及原理分析..................................................................... 3 3.1水位检测电路设计..................................................................... 3 3.2驱动电路设计 (4) 3.3报警电路设计 (4) 3.4复位电路 (5) 3.5振荡电路 (5) 3.6水位指示电路 (6) 3.7手动自动路 (6) 4总结与体会 (7) 参考文献…………………………………………………………………………… 8附录1 …………………………………………………………………………… 9附录 2 …………………………………………………………………………… 10附录 3 …………………………………………………………………………… 11附录 4 (12)
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 -
液位控制器的设计 1 引言 在自动控制领域里,如果被控制对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统的话,往往很难获得精确的数学模型,并且由于传统的经典控制方法是建立在数学模型的基础上的,没有数学模型,这些经典的控制方法是很难获得良好的动态和静态性能的。而模糊控制是一种模仿人的智能的控制方法,它不依赖于对象的数学模型,而是通过对模糊信息的处理做出对复杂对象的控制。模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能。 本文针对钢水液位控制系统的时变、非线性特性,设计出模糊控制器,并且将其应用到钢水的液位控制中。 2 钢水液位控制系统的组成 在钢铁生产的连铸工艺流程中,钢水从钢包流入中间包,然后通过浸入式水口流入结晶器,结晶器中钢水液位的调节一般通过调节中间包内可以上下移动的导塞杆的位置来实现。它的简化结构框图如图1 所示。和传统的开环控制或PID 闭环控制方式不同的是,本系统的控制器采用模糊控制器（虚线框内部分） 。 图1 钢水液位控制系统
2. 1 系统部件介绍 钢水液位控制系统中的执行机构采用电液伺服驱动装置来驱动导塞杆的上下位移,从而实现液位的调节。电液伺服驱动装置由伺服放大器和电液伺服阀组成。本系统采用的伺服放大器是为动圈式电液伺服阀设计的专用配套放大器,它采用固体组件,集成度高,并备有多种附件插板可扩展电路功能,且能方便地与计算机相连。其输入为电压信号,输出为电流信号。 电液伺服阀是电液伺服驱动装置中的一个核心部件,本系统采用DY系列伺服阀将电气部分和液压部分连接起来,用输入为毫安级电流去控制液体流动,来驱动活塞在液压缸中的位移,液压缸活塞的位移带动导塞杆上升或下降,从而实现液位的调节。 电液伺服驱动装置不仅能自动跟随控制器电输入信号而动作,而且起到信号功率放大作用。 液位信号的检测通过WY型差动变压器式位移传感器来实现,该传感器是基于变压器原理,通过一次线圈与二次线圈弱电磁耦合,使得铁心的位移变化量与电压信号成近似的线性关系。在使用时将它与浮子相连,可以把直线移动的铁心位移变换成电压信号,经APD 转换后输入计算机进行处理。 2. 2 模糊控制器的设计 本系统采用的是mamdani 推理型模糊控制器。模糊控制器采用双输入、单输出的结构,输入量选用设定的液位值与采样液位值之间的偏差E 以及液位偏差值的变化率EC ,输出量选用液位控制量U。模糊控制器的设计是模糊控制中的重点,它由模糊化、模糊算法、模糊判决三部分组成。 2. 2. 1 精确量的模糊化过程 根据本系统的实际性质和要求,对输入量E、EC 和输出控制量U 的模糊语言描述（模糊集）定义如下:描述输入量E、EC 和输出控制量U 的语言值模糊子集均选为{ PB ,PM,PS ,ZO ,NS ,NM,NB} ,量化论域均取为{ - 3 , - 2 , -1 ,0 ,1 ,2 ,3} 。
微电脑自动液位（水位）控制器使用说明书 本产品采用微电脑自动控制，外形轻便小巧，安装方便，信号线+\P1\P2\P3\多为低压5V，并结合高层楼宇上、下水池（水塔）的水位分级控制，并具有上下水池联合控制，水池排水及多项功能，可自动实现水箱补水、排水、并有效防止水池水位过高溢出或水泵空转或堵转损坏。非常适合城镇家庭、农村、学校、工况企事业单位的供水工程，广泛应用于印染、化工、食品、饮料、酿酒、制糖等行业。 安装调试可以按照以下步骤进行 一、按照本说明书后面的图《控制盒拆开方法》打开本塑料保护盒，将交流电压接到（输入）端子，请将电机接到（输出控制）端子，其他水位传感信号线按照您自己需要的功能，参照接线方法图纸接线。接好线后必须安装塑料保护外壳，然后才可以给本机上电。 二、使用方法 开机时显示型号（型号和相对功能见选型表） 电机参数修改方法：按住F 健不放开再开机，直到显示###，再放开F 健，水泵自动启动，等到水泵正常供水（已经稳定），再按F 键一次，自动记录当前电机参数，自动返回正常使用。 水位传感器信号查看方法：开机约50秒后按住F 键不放，显示###，表示P1线水位信号，再接1次F 键显示###，表示P2线水位信号，再按F 键一次，显示###，表示P3线水位信号。再按一次F 键，显示###，表示当前电机启动后的参数。 水位显示含义：显示 表示低水位 显示第2位一点表示下水池无水 显示 表示低水位 显示第2位两点表示下水池有水 显示表示低水位手动控制法：按A 键或B 键进入手动控制，再按A 键启动输出，按B 键停止输出，按F 键退出手动控制功能，返回自动控制。 电机过载保护后关闭输出并且显示 ，按A 键退回到正常使用。电机空载保护后关闭输出并且显示，按A 键退回到正常使用。 直接可控制 220V 1.2KW 外配接触器 380V 15KW 缺水保护，溢出保护，空载保护，过载保护，堵转保护，故障记忆。. JLD
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.doczj.com/doc/82112152.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
电子科技大学 毕业实践报告 报告题目：水位自动控制器的设计 学习中心（或办学单位）：电子科技大学函授站 指导老师：孔繁镍职称：副教授 学生：宁彤天学号: C 专业：电子信息工程技术 2012年 04月 01日
电子科技大学
目录 第一章摘要 (02) 第二章介绍主要元件CD4011 (03) 一.CD4011芯片功能图 (03) 二.CD4011部保护网络部图 (03) 三.CD4011逻辑图 (04) 四．CD4011引脚图 (05) 第三章设计方案与电路工作原理 (06) 第一节水位自动控制电路原理 (06) 第二节电源电路工作原理 (07) 第三节水泵开关电路 (08) 第四章调试与安装 (09) 第一节安装 (09) 第二节调试 (09) 第五章元器件清单 (10) 第六章总结 (11) 第七章参考文献 (12)
水位自动控制器的设计 第一章摘要 本水位自动控制器的设计是为了解决在一些农村，普遍使用井水作为日常生活用水，与之相配套的还在屋顶装有水箱，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。利用本文介绍的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，非常的实用而且方便。 本电路包括水位检测电路，水位围测量电路，水泵开关电路，指示电路和电源电路5部分。水位测量电路的功能是利用水的导电性检测水位的变化，水位围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水位围的确定，应根据水箱来调节低水位探头放置位置和高水位探头放置的位置。水泵开关是用继电器通与断来完成水泵是否工作，指示电路的功能是显示水泵是否在工作。电源电路则为以上电路提供直流电源 本水位自动控制器如把水泵换成其它通断器件(如220V电磁阀)也适用于家庭住宅、学校、工厂、宾馆、办公、楼宇的自来水水塔（水池）式控制，以及供水、消防、轻工、印染、化纤、造纸、化工、食品、饮料、酿造、制糖、养殖、工矿、农业、水处理等行业的给排水和其它生产用液体供给排放自动化控制。 关键字：水位控制自动电路设计 CD4011 水箱电路