水塔水位智能控制系统

开题报告设计题目：水塔水位自动控制系统的设计主要研究内容：水塔水位自动控制系统采用传感器或电极检测水位，水位低于下限水位A 时，启动水泵抽水；水位高于上限水位B时，水泵停止抽水，实现水塔水位的自动控制，并能自动完成上水与停水的全部工作循环，保证水塔的水位高度始终处于较理想的范围。

主要技术指标或研究目标：本设计的相关技术数据：电源电压220伏，电源频率50赫兹。

要求：系统工作稳定、结构简单、制造成本低、灵敏度高。

本系统采用分立元件实现控制系统的设计。

能利用所学知识进行分析与设计，进一步加深和巩固课本所学知识，学会分析电路、设计电路的方法与步骤，培养综合运用知识的能力。

基本要求：（1）控制系统整体方案的可行性分析。

（2）工作原理与电路设计。

（3）元器件的选择（4）绘制设备示意图和系统原理图（5）编制设计说明书摘要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。

而水位检测可以有很多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。

本文采用分立元件实现控制系统的设计，在水箱上安装一个自动检测水位装置，利用水的导电性，连续的全天候的测量水位的变化，把测量的水位变化转换成相应的电信号，由逻辑电路进行处理，完成相应的动作，使水位保持在适当的位置。

关键词水位控制分立式元件控制目录1引言 (1)2系统方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 系统组成 (3)2.2.1系统工作原理框图 (3)2.2.2功能原理 (3)3单元电路设计 (4)3.1系统电源电路设计 (4)3.1.1三端集成稳压器的介绍 (4)3.1.2电源电路工作过程 (6)3.2液位传感器电路设计 (6)3.3报警显示电路设计 (7)4系统电路设计 (8)4.1系统主干电路 (8)4.2系统手动电路 (9)4.3系统自动电路 (9)5系统运行总体过程 (12)6元件清单 (13)附录 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1.引言随着我国经济和科学技术的飞速发展，我国各个领域的现代化建设都取得可喜的成果：尤其在中国的广大城市中，可以说现代化的进程已经赶上了发达国家，这一点是我们华夏儿女几代人的梦想。

目录第1章概述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 设计要求及意义 (3)第2章系统方案的设计 (4)2.1 总体设计方案 (4)2.2 系统组成 (6)第3章硬件设计 (6)3.1 单片机的简要介绍 (6)3.2 水位检测电路 (8)3.3 水质检测电路 (9)第4章软件设计 (10)4.1 水位控制程序 (10)4.2 水质检测程序 (12)第5章系统调试及说明 (15)5.1 软件调试 (15)5.2 硬件调试 (19)5.3 使用说明和注意事项 (20)第6章总结 (21)第7章致谢 (22)第8章参考文献 (23)第9章附录 (24)9.1 源程序清单 (24)9.2 总电路原理图 (29)第1章概述1.1 背景介绍随着科学技术的发展, 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统, 智能仪器和家用电器中得到广泛使用。

在实时检测和自动控制的单片机使用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。

水塔水位控制系统的基本要求是能够在无人监控的情况下自动进行工作, 在水塔中的水位到达水位下限时自动启动电机, 给水塔供水；在水塔水位达到水位上限的时候自动关闭电机, 停止供水。

并能在供水系统出现异常的时候能够发出警报, 以及时排除故障, 随时保证水塔的对外的正常供水作用。

水塔是在日常生活和工业使用中经常见到的蓄水装置, 通过对其水位的控制对外供水以满足需要, 其水位控制具有普遍性。

不论社会经济如何飞速, 水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。

一旦断了水, 轻则给人民生活带来极大的不便, 重则可能造成严重的生产事故及损失, 从而对供水系统提出了更高的要求, 满足及时、准确、安全充足的供水。

如果仍然使用人工方式, 劳动强度大, 工作效率低, 安全性难以保障, 由此必须进行自动化控制系统的改造。

从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。

该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。

水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。

系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。

水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。

水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。

2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。

3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。

4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。

水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。

1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。

2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。

3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。

4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。

五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。

2.安装及调试水压变送器。

3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。

4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。

5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。

摘要随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。

PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。

PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。

目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。

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。

本课题设计和实现了一种采用可编程序控制器为主控制机的供水控制系统。

该控制系统是一种PLC控制的自动调节控制系统，在传统水塔供水的基础上，采用PLC为控制核心、变频器等器件组成，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，同时具备开启和全部停止功能，能够实现水塔水位的供水，应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。

[关键词] 水位控制、PLC fx2n 自动控制目录摘要1第一章绪论 (3)1.1概述 (3)1.2可编程序控制器(PLC)简介 (3)1.3PLC工作原理 (3)1.4PLC特点 (4)1.5PLC选择 (5)第二章水塔水位系统PLC硬件设计 (6)2.1水塔水位控系统构成及其控制要求 (6)2.1.1水塔水位系统控制装置图 (6)2.1.2 水塔水位系统的输入/输出设备 (6)2.2水塔水位系统电机控制电路的设计 (7)2.3水塔水位系统水位传感器的选择 (8)2.4水塔水位系统PLC的输入/输出分配 (10)2.4.1水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 (10)2.4.2水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口接线图 (11)2.5水塔水位系统的元件器件 (12)第三章水塔水位控制系统PLC软件设计 (13)3.1工作过程 (13)3.2程序流程图 (14)3.3梯形图 (15)第四章总结 (16)参考文献 (17)第一章绪论1.1 概述在工业生产中，电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数。

基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真水塔水位控制系统是一种常见的智能控制系统，通过监测水塔的水位并控制水泵的开关来实现自动化的水位调节。

本文将设计并仿真一种基于单片机的水塔水位控制系统。

系统设计的主要组成部分包括水位传感器、单片机控制模块、水泵和相应的电路。

水位传感器用于检测水塔的水位，单片机控制模块用于接收传感器的信号并根据设定的水位控制算法来控制水泵的开关。

首先，需要选择适合的水位传感器。

常用的水位传感器包括浮球式、电容式和超声波测距式传感器。

考虑到水塔中水位的变化范围较大，选择电容式传感器较为合适。

接下来，将水位传感器与单片机控制模块进行连接。

通过模拟引脚将传感器的输出信号输入到模拟转换模块，然后转换为数字信号输入到单片机的IO口。

然后，需要编写单片机的控制程序。

程序的主要功能包括读取传感器的信号、根据设定的水位阈值判断水位高低、控制水泵的开关。

例如，当水位低于设定的最低水位时，单片机通过IO口输出高电平来打开水泵的电源；当水位高于设定的最高水位时，单片机通过IO口输出低电平来关闭水泵的电源。

最后，需要设计水泵的电路。

水泵的电源需要接入单片机控制模块，通过继电器来控制水泵的开关。

当单片机输出高电平时，继电器吸合，水泵开始工作；当单片机输出低电平时，继电器脱离，水泵停止工作。

系统设计完成后，可以进行仿真测试来验证系统的功能和性能。

通过设置不同的水位阈值和模拟水位传感器的输出信号来模拟不同的水位变化情况，观察系统是否能够稳定地控制水泵的开关。

如果系统运行正常，则可以进一步进行硬件实现和调试。

总结起来，基于单片机的水塔水位控制系统设计包括选择适合的传感器、编写控制程序、设计水泵的电路等步骤，并通过仿真测试来验证系统的功能和性能。

这种系统的优势在于能够自动实现水位的控制，提高了水资源的利用效率，减轻了人工操作的负担。

同时，可根据实际需要进行系统的定制和优化，提高系统的稳定性和可靠性。

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。

水塔水位控制系统P L C设计水塔水位控制系统PLC设计1、水塔水位控制系统PLC硬件设计1.1、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S1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上限，S4---表示水池水位下限，M1为抽水电机，图1-1 水塔水位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）1.2 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：L1L2L3SQFUKMFRM3~图1-2 水塔水位控制系统主电路1.3、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。

表1-1 水塔水位控制系统PLC的I/O接口分配表1.4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。

传感器传感器传感器图1-3 水塔水位控制系统的I/O接线图2、水塔水位控制系统PLC软件设计2.1 程序流程图水塔水位控制系统的PLC控制流程图，根据设计要求，控制流程图如图2-1所示。