水箱水位自动控制器设计

第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。

在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。

液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。

根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。

结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。

应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。

图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。

图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。

也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。

因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。

只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。

性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。

性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。

性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。

不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。

尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。

有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。

在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。

由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。

基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。

该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。

本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。

PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。

首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。

液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。

传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。

PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。

其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。

当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。

当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。

通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。

此外，本系统还将具备一定的保护功能。

当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。

同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。

为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。

程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。

同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。

最后，本设计将进行系统的仿真和调试。

通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。

在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。

通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。

同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。

课程：创新与综合课程设计电子与电气工程学院实践教学环节说明书题目名称水箱水位自动控制装置学院电子与电气工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名起止日期13周周一~14周周五水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。

本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

一、设计题及即要求1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。

（1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长×宽×高为40×30 ×40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。

（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤1cm。

（3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；（4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。

3、发挥部分：（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤0.3 cm。

（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。

远程控制器上能够同步实现超限报警显示。

（3）其他创新。

二、设计思路：以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

原理框图：三、系统结构1、控制模块：本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

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。

研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。

在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。

关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。

变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。

1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。

企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。

同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。

夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。

这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。

综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。

该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。

把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。

2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，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的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。

当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。

2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

基于S7-1200PLC的水箱液位控制系统的设计重庆科技学院摘要水箱液位控制系统是一种用于监测、控制水箱液位的自动化设备。

它通过搭载传感器、控制器和执行机构等组件，实现对水箱液位的实时监控和自动控制。

通常，水箱液位控制系统由传感器，控制器，执行机构。

水箱液位控制系统的使用范围广泛，包括建筑物、工业生产、农业灌溉、城市给排水和环保等领域。

它具有结构简单、安装方便、实时性强等特点，该系统能够提高水资源的利用效率、减少用水浪费和防止水源的污染。

本文基于S7-1200 PLC实现水箱液位控制系统设计。

该系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括PLC、人机界面触摸屏、传感器、执行器等；软件实现传感器数据处理、PID稳态控制、安全等功能；关键词：液位控制 PLC PID 传感器重庆科技学院本科生毕业设计 3水箱液位控制系统硬件设计1绪论在工业领域，几乎在各个行业都会或多或少的涉及到液位的检测等问题，然而液位变量具有延迟滞后性，参数不稳定，复杂多变等问题，因此，这就需要本文采取更为精确的控制器去实现液位变量的检测。

传统控制具有很多缺陷：比如精度低、速度慢、灵敏度低等。

一个稳定的液位系统，可以保证安全可靠的工业生产、高效的生产效率、充分合理的利用能源等，大大提高了工业生产的经济价值。

日益激烈的市场竞争，要求本文的控制技术必须更加先进，此前的控制技术已落伍，显然无法满足需求，这种对先进技术的需求加速了可编程逻辑控制器的问世。

引入PLC控制器后，能够使控制系统变得更集中、有效、及时。

2水箱液位控制总体方案设计2.1水箱液位控制系统实际应用特征水箱液位控制系统是一种广泛应用于水箱的自动化控制系统，常见于民用和工业领域。

实际应用中，水箱液位控制系统具有以下特征：①实时性强：系统能够实时检测水箱内的液位信息，并根据液位变化及时控制水泵的启停，保证水位稳定。

②可靠性高：系统通过各类安全措施确保水泵的正常启停，不会出现过量或不足的水位情况，避免因为水位变化带来的安全隐患。

⽔箱⽔位控制系统设计⽅案⽔箱⽔位控制系统设计⽅案1 绪论1.1 ⽔箱⽔位控制系统研究背景及意义1.1.1 ⽔箱⽔位控制系统研究背景⽔是动植物体内和⼈的⾝体中不可缺少的物质，也可以说，如果没有⽔就没有⽣命的存在。

同时，⼯农业⽣产中也不能离开⽔，⽔是⼯农业⽣产中的重要原料。

在⼯农业的⽣产中，经常需要控制各类液体的⽔位。

随着我国⼯业的迅猛发展，⽔位控制技术已被⼴泛应⽤到⽯油、化⼯、医药、⾷品等各⾏各业中。

低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然⽓和液体⼆氧化碳等）得到⼴泛的应⽤，作为贮存低温液体的容器⼀定要保证能承受其载荷；在发电⼚、炼钢⼚中，保持正常的锅炉汽泡⽔位、除氧器⽔位、汽轮机凝⽓器⽔位、⾼、低压加热器⽔位等，是设备正常安全运⾏的保证；在教学与科研中，也经常遇到需要进⾏⽔位控制类的实验。

1.1.2 ⽔箱⽔位控制系统研究意义⼤型⽔箱是许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问题。

在原来的⼯⼚⾥，对⽔箱的多数操作是由相应的⼈员进⾏操作的，这样原始的⼈⼯操作⽅式带来了很⼤的弊端，⽐如⽔位的控制，实时监控⽔箱的环境，夜间的监控等等，⼀旦操作员稍有疏忽，或者某个监则器件的损坏，都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。

所以，对⽔箱的控制，如果能够使⽤精密⽽⼜会严格按照⽣产规定运⾏的⾃动化系统，就可以最⼤限度的避免事故的⼏率，同时也能节省资源，并有效地提⾼了⽣产效率。

如果从节约能源⽅⾯考虑，以往的⼈⼯控制在多数情况下，会造成资源的不必要浪费，⽽⼤部分原因都是⽔箱内部⽔位的情况没有及时反馈到操作员那⾥，从⽽使控制上有了⼀定的延迟，从⽽造成了⽔量过多或没有及时补⽔⽽导致的资源浪费甚⾄⽣产出现异常。

⽽对⽔箱⽔位的实时监控以及⾃动化系统的引⼊可以很好的改善补⽔过多和及时补⽔的情况，⼜可以很好的节约⽔资源，有效的降低了⽣产成本。

单⽚机，⼀块⼩⼩的芯⽚上集成了⼀台微型计算机的各个组成部分，它的诞⽣使许许多多的⾃动化控制系统得以变成现实。

DOI：10．19392/j．cnki．1671-7341．201927007水箱水位PLC自动控制系统的设计许赟江苏雷博科学仪器有限公司江苏无锡214400摘要：在本研究中针对水箱水位可编程控制系统进行分析设计，阐述了该系统的构成，硬件设计。

软件设计，通过该系统能够实现建筑设备稳定运行以及自动化控制。

关键词：水箱水位；PLC；自动控制系统；设计一、系统阐述PLC系统。

从其结构上来看，PLC系统是集散型控制系统，此外也有全分布式控制系统这两种类型，其中目前采用最广的是体系系统。

该系统由现场监控设备构成的多台CCD控制器，进而能够对控制器完成实时设备监控，在中央控制室中设置数字显示计算机。

在给排水子系统中，该系统主要保障供排水系统能够实现生产运行，从内容上来看能够对排水泵，给水泵，污水泵的运行参数进行实时监测，能够对不同的水箱，污水池具体的水位情况以及压力参数进行实时监测，利用该信息控制水泵的启动和停止。

对给水系统来说，给水系统主要是由阀门，水箱，水泵等设备共同构成的，在对给水系统进行监控过程中，主要从以下几点出发：首先，监测水泵的运行状态，以及有效控制水泵的启动和停止时刻，监视水泵出现一些故障之后的报警信号，监测水箱的水位情况，一旦超过水位限值则需要及时发出报警信号。

二、水箱水位的自动化控制在水位水箱自动化控制系统中，主要是由高低水位检测电路，电动机，控制电路，监控台以及可编程控制部件共同构成的，其中最核心的是可编程控制部件。

从高低水箱的水位检测电路上来看，高层建筑为实现稳定供水，通常在楼顶设置水箱，该水箱的水控制是高层建筑当前应用范围较广的一种技术。

在本研究中采用插入式磁性液位变送器，将其作为水位检测电路，而对于UR插入式磁性液位变送器来说，由于其利用环形磁性浮子，能够随其液面的上升和下降，使传感器的干簧管吸合之后，能够将水位信号转化为相应的电阻值，该信号能够与数字显示器进行配套使用，进一步实现对水面液位的远距离操控检测，及时发出信号报警，做好相应的控制操作。

扬州工业职业技术学院2009 —2010学年第二学期毕业论文课题名称：水塔水箱水位自动控制设计时间：系部：电子信息工程系班级：姓名：指导教师：总目录第一部分任务书第二部分开题报告第三部分毕业设计正文第一部分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书第二部分开题报告扬州工业职业技术学院电子信息工程系10届毕业设计（论文）开题报告书（表1）第三部分毕业设计正文目录第一章引言 (10)第二章单片机水塔水箱水位控制器的原理 (11)2.1 单片机概述 (11)2.1.1 单片机的发展概况 (11)2.1.2 80C51系列单片机 (12)2.2 水塔水箱给水设备原理 (12)2.3 80C51单片机控制系统原理 (13)2.3.1 80C51单片机控制部分结构说明 (13)2.3.2 单片机水箱控制系统工作原理 (14)第三章单片机水塔水箱水位控制器硬件设计 (15)3.1 单片机水塔水箱水位控制器系统硬件简介 (15)3.1.1 数据采集及处理模块 (15)3.1.2 光电隔离简介 (20)3.1.3 给水泵电机主控回路介绍 (21)3.2 80C51水箱控制系统主控硬件部署方案 (21)3.2.1 80C51单片机实现控制功能说明 (22)3.2.2 74LS373芯片实现系统功能说明 (22)3.2.3 EPROM2764芯片实现系统功能说明 (23)第四章单片机水塔水箱水位控制器程序设计 (27)4.1 程序概要设计 (27)4.2 控制器程序原理 (27)4.2.1 系统主程序原理以及流程框图 (27)4.2.2 自动模式子程序原理以及流程框图 (27)4.2.3手动模式子程序原理框图以及流程框图 (29)结束语 (32)致谢 (33)参考文献 (33)[摘要] 大型水塔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。

水池水位自动控制系统设计与制作摘要根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。

本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低，自动地控制水泵的启动与停止。

水泵和水位的高低是相互反馈的。

这样就可以实现水位自动控制的目的。

我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动控制电路，高低水位报警器，数码显示。

水位自动控制在一定范围内（如 2 -6 米），当水位低至2米时使水泵启动上水；当水位升至6米时，使水泵停止工作。

因特殊情况水位超限（如高至7米、低于2米）报警器报警。

设有手动按键，便于随机控制。

由数码管直观显示当前水位。

本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。

关键词：水池；浮子开关；自动上AbstractAccording to the nature of an object floating in the water, you can use a float to sense the water level in the lift tower to control the pump, the pump automatically to the water tower, Sheung Shui, water, power off automatically when full stop pumping water tower, and truly automatic control tower to solve the inconvenience of daily water.Pham Van of the thesis is written in the role of water level automatic control circuit is based on the level of the water level, automatic control of pump start and stop. Pumps and water level is the level of mutual feedback. This level can automatically control. I designed the brake control device is the water level has the following components: automatic water level control circuit, high and low water level alarm, digital display. Automatic water level control within a certain range (eg. 2-6 meters), when the water level as low as 2 meters, the Sheung Shui to start the pump; when the water level to 6 meters, the pump stopped working. Water level gauge due to special circumstances (such as up to 7 meters, as low as 2 meter) alarm to the police. With manual buttons, easy to stochastic control. Visual display by the LED current level. The system can control the water level at any level, to prevent excessive drainage or runoff and no open relationsKeywords:water tower; float switch; automatic pumpin目录摘要 (I)Abstract (2)第一章引言 (1)第二章水位自动控制装置整体电路图及工作原理 (5)2.1 整体装置电路图： (5)2.2 工作原理： (6)2.3 运行方式： (6)第三章电路设计 (7)3.1 水位自动控制电路设计 (7)3.2 高低水位报警器电路设计 (8)3.3 数字显示的电路设计 (8)3.3.1 数码管的电路图 (8)3.3.2 数字显示的原理 (9)第四章故障处理 (10)4.1 水泵的常见故障及检修 (10)4.1.1 无法启动 (10)4.1.2 水泵发热 (10)4.1.3 流量不足 (10)4.1.4 吸不上水 (11)4.1.5 剧烈震动 (11)4.1.6 深井潜水泵不上水或者水量小 (11)4.2 关于PLC控制器 (12)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第一章引言随着城乡人民生活水平的不断改善，许多家庭都使用上了高位水池自来水系统或楼顶太阳能热水箱。

plc水箱水位控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和工作过程。

2. 学生能掌握水箱水位控制系统的组成、功能及相互关系。

3. 学生能了解并运用水位传感器进行水位信号的采集和处理。

技能目标：1. 学生能运用PLC编程软件进行水箱水位控制程序的编写和调试。

2. 学生能通过实际操作，完成水箱水位控制系统的搭建和故障排查。

3. 学生能运用相关工具和仪器进行水位控制系统的性能测试和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学，积极探索PLC技术在工程领域的应用。

2. 培养学生团队协作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通与交流能力。

3. 增强学生的环保意识，了解水位控制技术在节能减排方面的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能独立完成水箱水位控制系统的设计方案。

2. 学生能运用所学知识，编写并调试PLC程序，实现水位控制功能。

3. 学生能通过实验报告、口头汇报等形式，展示水箱水位控制系统的搭建过程及成果。

4. 学生在课程结束后，能对PLC技术在水处理、化工等领域的应用进行初步分析，并提出自己的见解。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. PLC基本原理与结构：介绍PLC的组成、工作原理、性能指标等，使学生了解PLC的基础知识。

关联教材章节：第一章PLC概述。

2. 水箱水位控制系统组成：讲解水箱水位控制系统的各个组成部分，包括水位传感器、执行器、PLC等，并分析它们之间的相互关系。

关联教材章节：第二章PLC控制系统设计。

3. PLC编程软件的使用：教授PLC编程软件的基本操作，包括程序编写、调试和下载等，使学生掌握PLC编程的基本技能。

关联教材章节：第三章PLC编程技术。

4. 水位控制程序编写与调试：指导学生编写水位控制程序，并进行调试，实现水箱水位的自动控制。

关联教材章节：第四章PLC应用实例。