水塔自动上水控制器的原理

水塔水位plc自动控制用plc控制水位的自动控制原理水塔水位自动控制一、实验目的用PLC 构成水塔水位自动控制系统二、实验设备1）Dais-__ 可编程控制模拟实验仪2）计算机3）连接导线一套三、实验内容1、控制要求：当水塔水位低于水位界（S4 为ON 表示）时，电磁阀Y 打开，于是进水（S4 为OFF 表示水池水位高于水池低水界），当水池水位高于水池低水界（S3 为ON 表示），电磁阀Y 关闭。

1）I/O 分配表：输入输出SB4：X2 L2：Y1SB3：X32）输入下图的梯形图。

3）调试并运行程序，观察结果。

2、控制要求：当水池水位低于SB4 所指示的位置时，启动SB4 按钮，L2 所指示的电机工作，水池进水。

当水池水位达到SB3 所指示的位置时，启动SB3 按钮，使L2 所指示的电机关闭，停止进水；当水塔水位低于SB2 所指示的位置时，启动SB2 按钮，L1 所指示的电机工作，开始水塔进水。

当水塔水位达到SB1 所指示的位置时，启动SB1 按钮，使L1 所指示的电机停止工作。

1）I/O 分配表：输入输出SB1：X0 L1：Y0SB2：X1 L2：Y1SB3：X2SB4：X32）输入下图的梯形图。

用plc控制水位的自动控制原理3）调试并运行程序，观察结果。

四、编程练习1）当水池水位低于水位界时（S4 为ON），电磁阀Y 打开进水（S4 为OFF 表示水池水位高于水池低水界）。

当水位高于水池高水位界（S3 为ON 表示），阀门关闭。

当S4 为OFF 时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2 为ON，电动机M 运转，开始抽水。

当水塔水位高于水塔高水位界时，电动机M 停止。

根据上述控制要求编制水塔水位自动控制程序，并上机调试运行。

2）当水池水位低于水位界时（S4 为ON 表示），电磁阀Y 打开进水（Y 为ON）定时器开始定时，2S 以后，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，S3 为ON 后，阀Y 关闭（Y 为OFF）。

1设计思路根据设计要求，电路由降压整流电路、555触发电路（NE555）、继电器控制电路等组成。

其中降压整流电路为整个控制电路提供直流电压，触发电路NE555根据其触发特性对水塔水位进行控制。

2.1.1控制电路由NE555，继电器构成主要控制电路。

NE555为8脚时基集成电路，各脚主要功能：1地GND%2触发%3输出%4复位%5控制电压%6门限（阈值）7放电%8电源电压Vcc2.2.2继电器继电器是一种线圈的小电流控制触电的大电流的装置。

2.3保护电路选用该部分电路选用热继电器，接触器。

2.3.1热继电器热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电路的过载保护。

2.3.2交流接触器当接触器电磁线圈不通电时，弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。

当电磁线圈通过控制回路接通控制电压（一般为额定电压）时，电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，接通电路，辅助接点随之动作。

3.1设计原理图说明：D1-D6：IN4002%R1-R3：470Ω%U1：1000uF%U2：0.01uF%RW1-RW3：100KΩJ是热继电器%J1是JRX-13F-1小功率小型继电器3.2工作原理3.2.1电源部分电源电路为水位控制器电路的基础部分。

接通电源后，经变压整流，在负载R上得到直流电压V。

3.2.2控制部分控制电路为水塔水位控制器电路的主体部分，降压整流电路为此部分电路提供稳定直流电压后，NE555开始工作。

当水塔内的水位探极A、B、C低于水位线时，为高电位。

调节RW1-RW3，使A点和B点的电位最大接近于2/3Vcc与1/3Vcc。

当B、C高于塔内的水位线时，即已低于反向阈值电压V-，NE555②脚为“地”电位，使NE555发生置位，③脚输出的高电平使发光二极管工作并且使继电器J1吸合，触点J1闭合，接触器C吸合，触点C1闭合，抽水电机从而因得电而运转，进行抽水；当水位上升至探极B点，而又未到A点时，它们的分压值在1/3Vcc与2/3Vcc之间，状态不变。

水塔自动抽水测控系统摘要：许多农村家庭在房顶修有小型水塔或太阳能，用水泵抽取井水，组建自家的“自来水”系统，但抽水一般是人工控制的，经常会出现溢水或断水现象。

为解决这个问题，设计一种水塔自动抽水系测控系统，使系统能缺水自动上水、水满自动停水，改进该供水系统势在必时，以方便人们用水。

该系统主要由压力式水位传感器、单片机和控制电路等组成，适合于乡村高楼水塔水位实时检测与抽水自动控制。

关键词：水塔、水位检测、自动控制绪论随着国民经济的发展，乡村的居住条件日益改善，农村楼房正在向高层发展，由于地理位置等各种原因，无法依靠自来水厂供水。

为了方便高层楼房的用水，许多家庭自建水塔或蓄水池和水井，用水泵将水井的水送上水塔来解决高层楼房的用水问题。

但是，目前抽水是用人工操作，通过估测来控制抽水量。

由于人工无法监视水塔上的水位深浅，难以准确控制水泵的开停，要么水泵关停过早，造成频繁开机抽水的现象，使水泵寿命缩短；要么忘记关闸，水从水塔溢出，这样就会造成水资源和能源的浪费。

为此有人设计了一种全自动电子水位控制装置，水位检测元件是安装在水塔水箱里不同高度的三个电极，利用水的导电性能，由不同水位决定这两组电极是否导通或断开，将水位变化信号变成电位变化信号，进而控制水泵抽水。

这种装置控制性能好、控制精度高、动作灵敏可靠、结构简单、维修方便，但不能实时监测水塔内的水位的准确值，电极长时间使用会电解氧化、腐蚀、附上污垢，造成控制失灵。

设计一个使用传感器所组成的液位测量系统很有必要。

人们对液位检测方法也做了不少研究，如用超声波式、超声波一电容式等，但这些液位检测装置多为成品，不便于二次开发，且价格过高，不适合在乡村普及使用。

为了解决这一问题，本次课程设计提出一套乡村水塔水位实时监测与自动抽水控制系统，实现抽水的自动控制，延长抽水设备的寿命，节约水、电资源。

第一章元器件清单第一节MPX2200型压力传感器MPX2200型的压力传感器是一种小体积、低功耗、高可靠性产品。

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。

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。

实训项目8 水塔水位自动控制电路——请设计制作一个无人职守的水塔自动上水控制电路一、实训目的1、掌握三极管，继电器，二极管有在实际生活中的控制应用。

2、掌握交流接触器、热继电器、电动机的控制方法。

二、实训项目指示要求水塔水位自动控制电路的设计要求：1、主要指标①直流流电压检测水位。

②水位低于下限B点水位水泵抽水。

③水位达到最高水位线A时水泵停止抽水。

④水位降低到最低水位线B以下时恢复运行抽水。

2、水塔示意图三、实训原理1、水塔水位自动控制电路原理框图如图8-1所示:图8-1 水塔自动上水控制电路原理框图水塔水位的基本控制原理是首先由电源向其他功能部分供电，由检测电路对水塔内的水位进行检测，水塔内设置了高、中、低三个水位检测点，检测电路在三个不同水位点上得到的检测信号是不一样的，然后将检测到的信号传送到控制电路，再由控制电路决定执行电路中水泵的抽水或停止抽水。

2、硬件电路设计如图8-2所示, 水塔水位自动控制电路,由电源变压器、全波桥式整流电路、继电器、交流接触器、控制晶体管以及高水位电极A、低水位电极B、和主电极C组成。

图8-2 水塔自动上水控制电路交流220V电压经变压器T降压，VD1～VD4整流和C1滤波后，产生12V 电压，供给控制执行电路。

在水塔内无水或水位低于低水位电极B时，控制管V因基极电位与发射极电位相同而处于截止状态，继电器K1不动作，其常开触头K1-2断开，常闭触头K1-1接通，交流接触器KM通电吸合，使三相水泵M1通电运转，水泵开始抽水。

当水塔内水位到达高水位电极A处时，+12V电压经电阻器R1、高水位电极A、水的导电电阻和主电极C加至V的基极，使V正偏导通，交流接触器KM 断电，其触头释放，切断三相水泵电动机M1的电源，水泵停止抽水。

当用户用水使水塔内的水位下降至低水位电极B以下时，V又因基极电位与发射极电位相同而截止，继电器K1释放，其常开触头K1-2断开，常闭触头K1-1接通，使交流继电器KM吸合，三相水泵电动机M1通电，重新开始抽水，如此周而复始，实现无人职守自动抽水。