水塔水位控制课件资料

明达职业技术学院毕业设计2012－2013学年度机电工程系机电一体化专业班级 10 机电学号 62103117课题名称基于PLC控制的水塔水位电气系统设计学生姓名陆鸿指导教师茅红霞20 年月日毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：1、本设计（论文）是在指导教师的指导下，查阅相关文献，进行分析研究，独立撰写而成的。

2、本设计（论文）中，所有实验、数据和有关材料均是真实的。

3、本设计（论文）中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或机构已经撰写发表过的研究成果。

4、本设计（论文）如有剽窃他人研究成果的情况，一切后果自负。

学生（签名）：20 年月日目录前言 (1)第一章可编程控制器概述 (1)1.1 PLC的产生及发展历史 (1)1.2 PLC的特点 (4)第二章水塔水位电气系统的设计 (5)2.1水塔水位的检测意义及应用 (5)2.2水塔水位的控制要求 (5)2.3控制分析流程图 (6)2.4 I/O口分配表 (7)2.5PLC的外部接线图 (8)2.6设计说明及梯形图 (10)总结 (11)参考文献 (11)致谢 (12)水塔水位电气系统的设计陆鸿【摘要】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。

其中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。

本设计采用以可编程控制器为主控制机实现供水控制系统。

该控制系统是在传统水塔供水的基础上，加入PLC、变频器等器件组成，通过控制电磁阀的关闭和对水泵进行调速，来实现水塔水位的供水。

详细论述了系统硬件结构、操作流程和控制方法，实现了对水塔水位的自动控制，提高了供水质量。

【关键词】水位控制 PLC 故障报警水位保持第一章可编程控制器的概述1.1PLC的产生及发展可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。

水塔水位控制系统引言水资源的合理利用是现代社会可持续发展的重要环节，对于一些需要存储和调控水资源的场所，例如城市、农田或工业区等，水塔是一个非常重要的设施。

水塔水位控制系统是一种自动化控制系统，用于监测和维护水塔的水位在合适的范围内。

本文将介绍水塔水位控制系统的工作原理、组成部分以及其应用领域。

工作原理水塔水位控制系统通过使用传感器测量水塔的水位，并将测量值传输给控制器进行处理。

根据设定的水位范围，控制器将开启或关闭水泵以控制水的进出。

当水位低于设定下限时，控制器将打开水泵，将水从外部供水系统或水源中抽入水塔；当水位达到设定上限时，控制器将关闭水泵，阻止水的进入。

组成部分一个典型的水塔水位控制系统由以下几个组成部分构成：•水位传感器：用于测量水塔的水位。

常用的传感器类型包括浮球型传感器、超声波传感器等。

传感器将水位信息转换为电信号，并传输给控制器。

•控制器：接收传感器传输的水位信息，并根据设定的水位范围，控制水泵的开启和关闭。

常见的控制器类型有单片机控制器、PLC控制器等。

•水泵：根据控制器的指令，控制水的进出。

水泵负责将水从外部水源供给到水塔中，或将水从水塔送入供水系统。

•电源：为水位传感器、控制器和水泵提供电力。

电源通常是交流电或直流电。

•通信模块（可选）：用于与远程监控系统进行通信，实现远程监控和控制。

通信模块可以通过有线或无线方式与远程系统进行数据传输。

应用领域水塔水位控制系统被广泛应用于各个领域，包括城市供水系统、农田灌溉系统、工业生产场所等。

以下是几个常见的应用场景：•城市供水系统：水塔水位控制系统用于城市的供水系统，确保水塔的水位在合适的范围内，保障城市居民的供水需求。

•农田灌溉系统：水塔水位控制系统可以用于农田的灌溉系统，确保农田得到适量的水源供给，提高农作物的产量。

•工业生产场所：一些工业生产过程需要大量的水资源，水塔水位控制系统可以确保工业场所得到稳定的供水，保证生产的连续性。

水塔水位控制概述水塔是城市供水系统中的重要组成部分，它负责存储和供应给城市居民所需的水资源。

为了保持水塔的正常运行和水位的稳定，水塔水位控制是至关重要的。

目标水塔水位控制的主要目标是维持水塔水位在一个合理范围内，既不会溢出也不会过低。

通过合理的控制水塔的进水和出水流量，可以实现水位的稳定控制。

控制原理水塔水位控制可以通过几种方式实现，常见的方法有：浮球开关控制、压力传感器控制和液位传感器控制。

下面将简要介绍这些方法的原理。

1. 浮球开关控制浮球开关是通过浮动球的上升和下降来感知水位变化的。

当水位上升到一定高度时，浮球会随之上升，触发开关动作，控制进水阀门关闭；当水位下降到一定低度时，浮球下降，开关触发，进水阀门打开。

通过这种方式可以实现水位的控制。

2. 压力传感器控制压力传感器可以感知水塔内部的水压。

当水位上升时，水压也会相应增加；当水位下降时，水压减小。

通过监测水压的变化，可以控制进水和出水阀门的开闭，从而实现水位的控制。

3. 液位传感器控制液位传感器可以直接感知到水位的高度，通常通过使用电极来测量水位的变化。

当水位上升到一定高度时，液位传感器会触发控制信号，控制进水阀门关闭；当水位下降到一定低度时，信号触发，进水阀门打开。

这种方式也可以实现水位的控制。

控制方法在实际应用中，一般会结合多种控制方法来实现水塔水位的控制，以提高控制的准确性和可靠性。

下面是一种常见的水塔水位控制方法的流程图示例：graph TDA[获取当前水位] --> B[根据水位控制信号判断是否需要进水]B --> |需要进水| C[打开进水阀门]B --> |不需要进水| C[关闭进水阀门]C --> D[等待一段时间]D --> E[根据水位控制信号判断是否需要出水]E --> |需要出水| F[打开出水阀门]E --> |不需要出水| F[关闭出水阀门]F --> G[等待一段时间]G --> A该控制方法的基本流程如下： 1. 获取当前水位信息 2. 根据水位控制信号判断是否需要进水 3. 如果需要进水，则打开进水阀门，否则关闭进水阀门 4. 等待一段时间，让水位有时间上升或下降 5. 根据水位控制信号判断是否需要出水 6. 如果需要出水，则打开出水阀门，否则关闭出水阀门 7. 等待一段时间，让水位有时间上升或下降 8. 回到第1步，进行下一次水位控制控制策略为了更好地控制水塔水位，需要制定合理的控制策略。

水塔水位控制系统水塔水位控制系统是一种能够监测和控制水塔水位的智能化系统。

水塔作为储存和供给水源的设施，其水位的控制和管理对于保证正常的供水是至关重要的。

传统的水塔水位控制方式主要依靠人工监测和控制，但这种方式存在人力资源浪费、不够高效和容易出现人为错误等问题。

所以，采用水塔水位控制系统能够实现智能化的水位监测和控制，提高供水管理的效率和质量。

水塔水位控制系统主要由水位传感器、单片机控制器、执行器和数据处理单元组成。

水位传感器用于感知水位的高低，传输给控制器；单片机控制器负责接收并处理传感器传过来的数据，并根据预设的监测参数和逻辑，控制执行器进行相应的调节操作；执行器则根据控制器的指令，控制水流进出水塔，从而调节水位；数据处理单元则负责对监测数据进行存储和分析。

水塔水位控制系统的工作原理如下：首先，水位传感器通过测量水位的高低，将信号传输给控制器。

控制器接收到信号后，通过单片机处理器进行数据处理，并根据事先设定好的监测参数和逻辑进行判断和决策。

例如，当水位过低时，控制器会通过执行器控制阀门打开，让水流进入水塔，增加水位；当水位过高时，控制器则会通过执行器控制泵站排水，降低水位。

这样，系统就能够自动调节水位，保持在合适的范围内。

水塔水位控制系统具有以下几个优点：首先，它能够实现实时监测和控制水位，不需要人工干预，避免了人为错误的发生。

其次，系统具有高度的智能性，可以根据事先设定的参数和逻辑进行自动调节和控制，提高了供水管理的效率和质量。

再次，系统具有较高的可靠性和准确性，传感器精准地测量水位，数据处理单元对监测数据进行存储和分析，保证了数据的准确性和稳定性。

最后，系统结构简单、维护容易，降低了维护成本和管理难度。

水塔水位控制系统的应用范围广泛，可以用于城市供水系统、建筑工地、农田灌溉等多个领域。

在城市供水系统中，水塔水位控制系统能够自动控制和调节水位，保证正常供水，解决人工监测和调节不及时的问题。

水塔水位自动控制控制要求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。

实验现象将开关Ｓ４闭合，指示灯Ｙ亮，开始注水，闭合Ｓ３，Ｙ灯灭，停止注水。

将开关Ｓ２闭合，指示灯Ｍ亮，开始向水塔供水，闭合Ｓ１，Ｍ指示灯灭，停止供水。

实验总结这个实验挺简单的，通过我们小组的共同努力，团结协作，迅速地实现了控制要求，通过这个实验，我们更熟悉了接线以及控制操作过程，为下边的更难的实验做好了准备。

交通灯控制交通灯控制要求：该单元设有启动和停止开关Ｓ１、Ｓ２，用以控制系统的“启动”与“停止”。

Ｓ３还可屏蔽交通灯的灯光（利用Ｍ8０34，使PLC的外部输出接点皆为ＯＦＦ）。

交通灯显示方式。

当东西方向红灯亮时，南北方向绿灯亮，当绿灯亮到设定时间时，绿灯闪亮三次，闪亮周期为1秒，然后黄灯亮2秒。

当南北方向黄灯熄灭后，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮………周而复始，不断循环。

其时序图如下图所示。

X000SNR EWG EWY EWR SNG SNY25s20s3s2s实验现象将开关Ｓ１闭合，Ｍ０得电并自锁，系统开始工作，南北红灯，东西绿灯亮，2s后东西绿灯闪亮，东西绿灯闪亮3s后，Y4线圈失电，东西绿灯熄灭，同时东西黄灯亮，亮3s后，黄灯熄灭，南北红灯熄灭，东西红灯亮，南北绿灯亮，如此往返循环。

实验总结生活中常见的交通灯由我们共同的努力实现了功能，我们又深刻的体会到了PLC 在生活中的用途，增加了对PLC的兴趣，在这个实验中，使用了主控指令ＭC，并熟悉掌握了其功能用法。

通过这个实验，我们更加熟练了PLC接线以及各种控制操作。

水塔水位控制系统
水塔水位控制系统是一种用来控制水塔水位的系统。

它通常由传感器、控制器和执行器组成。

传感器用来测量水塔中的水位，常见的传感器包括浮球传感器和压力传感器。

浮球传感器通过测量浮球的位置来确定水位高低，而压力传感器则通过测量水压来推断水位情况。

控制器是系统的核心部分，它接收传感器的信号并根据预设的水位设定值来调节执行器的运行。

控制器可以使用逻辑控制、PID控制等算法来计算输出信号。

执行器是控制水位的关键部分，它根据控制器的指令来进行相应的动作。

执行器可以是阀门、泵或排水装置等。

水塔水位控制系统的工作原理如下：当水位低于设定值时，传感器会向控制器发送信号，控制器会打开执行器使水进
入水塔；当水位超过设定值时，传感器会再次向控制器发
送信号，控制器会关闭执行器停止水的进入。

水塔水位控制系统的优点是可以实现自动化的水位控制，
节省人力和物力成本，并且能够保持水位的稳定性和安全性。

它在工业生产、农业灌溉和民用供水等领域都有广泛
的应用。

PLC工作后，只要水池液面低于下水位下限，开关i3闭合，电磁阀继电器q0线圈得电后动作，阀q0打开，准备进水。

时间继电器T1线圈得电开始计时。

若4秒后无水正常进入水池，则开关i3不能断开，说明出现故障，电磁阀报警指示灯闪烁报警；若4秒内有水进入水池，i3由闭合变为断开，水池水位上升，水位到达上水位上限后，开关i4由闭合变为断开，电磁继电器线圈失电关闭阀，不进水。

只要水塔水位i2低于下水位下限时，开关i2闭合水泵电动机工作，开始抽水，当水位上升到上水位上限位时，开关i1断开水泵电动机失电，停止抽水。

6.水塔水位控制器要求：通过对水位下限开关K1和水位上限开关K2的检测，控制抽水电机的运转，实现水塔水位控制在水位上下限之间的目的。

控制功能：利用拨动开关K1和K2模拟水位的上下限检测开关。

利用继电器控制绿色LED的亮与灭代表抽水电机的启动与停止。

系统首次运行时，由于水塔内没有水，因此K1和K2均发出低电平，电机运转（表示电机通电的绿色LED点亮）。

当水位达到水位下限（K1=1）时，电机继续运转，直到水位上升到水位上限（K2=1，K1=1），电机停止运转（表示电机通电的绿色LED熄灭）。

这时，单片机点亮黄色的LED，表示系统处于正常状态。

随着水的使用，水位逐渐下降，当水位下降到水位下限（K1=0，K2=0）时，系统启动抽水电机向水塔内加水，直到水位达到水位上限（K2=1,K1=1）。

在抽水电机向水塔内加水的过程中，若电机启动60秒水位还未达到水位上限，说明电机出现故障，系统应立即关闭抽水电机，同时使红色LED以0.5秒的间隔进行闪动，表示系统出现故障。

当故障排除后，人工搬动拨动开关K3发出一正脉冲，启动系统继续运行。

注意：K1和K2状态的采样，采用20mS定时中断来查询。

使用的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、2764、7407、74LS240、发光二极管L1-L3、拨动开关K1-K3、继电器等。

结果的验证：按照功能要求搬动拨动开关K1-K3，模仿实际运行中的情况，查看系统是否按照要求动作。

同时分析系统中不完善的地方，提出改进建议。

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。