(完整版)水位控制系统设计

水位控制系统的设计主题名称:水箱液位控制系统的专业化设计；电气工程及其自动化编号:姓氏:word数据水箱水位控制系统的设计本设计主要基于单片机的硬件电路设计，实现了一个能实现水位自动控制、自动保护和自动声光报警的控制系统。

该控制系统由模数转换部分、单片机控制部分、数字显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等组成。

同时，对每个部分进行了详细的讨论。

设计中分析了水塔水位控制的原理。

选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片，由AT89C51的P1口直接控制。

设计方案采用模块化程序设计方法，结合程序流程图，编写程序代码。

最后，利用KEIL公司的u Vision3软件和付伟仿真软件进行仿真实验，达到单片机自动控制水塔水位变化的目的。

关键词:单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，付伟仿真软件word数据目录简介1第1章设计内容21.1设计要求21.2方案设计2第2章硬件电路设计32.1系统框图设计32.2系统原理4第3章水塔水位控制系统硬件电路设计53.1水位检测电路53.2水位显示电路53.3电机控制电路63.4振荡电路和复位电路道路73.5声光报警电路7第4章软件编程84.1系统主程序流程图84.2 编写C程序9第5章硬件制作和调试10结论11附录12模拟总图12源代码13水塔是日常生活和工业应用中常见的储水设备，在我们的生活中起着重要的作用。

基于单片机的水塔水位控制系统自动将水塔水位保持在一定位置，并通过控制水位向外界供水，以满足需要。

水塔内的水位控制是水塔运行的关键。

该系统利用水位传感器检测水塔的水位，并将检测到的信号传输给单片机进行处理。

通过调节定时器的定时时间来增加或减少占空比，并编程控制，从而实现电机的调速。

最后，液晶屏用于显示当前水位状态和电机转速。

系统中使用报警模块实现低水位蜂鸣器报警、低报警水位自动处理、正常水位蜂鸣器报警和正常水位处理。

该系统适应了不同用水场合下用水速度的需要，节省了工作时间，提高了整体工作效率，实现了水塔水位的自动控制。

目录引言 (1)第一章第一章给水控制系统的动态特性 (3)1.1锅炉给水控制系统的任务 (3)1.2 给水控制对象和各种扰动下水位变化的动态特性 (3)1.2.1 给水控制对象的动态特性 (3)1.2.2 各种扰动下水位的动态特性 (5)第二章给水自动控制系统的基本要求和基本结构 (9)2.1 给水控制系统的基本要求 (9)2.2 给水控制系统的基本结构及分析 (9)2.2.1 单冲量给水控制系统 (9)2.2.2 前馈-反馈三冲量给水控制系统 (10)2.2.3 串极三冲量给水控制系统分析 (16)第三章给水控制系统的无扰切换 (20)3.1 测量信号的自动校正 (20)3.1.1 水位信号的压力校正 (20)3.1.2 过热蒸汽气流信号的压力、温度校正 (22)3.1.3 给水流量信号的温度校正 (23)3.2 给水控制系统的切换 (24)3.2.1 给水流量测量装置切换系统 (24)3.2.2 大小给水调节阀门的切换 (28)3.2.3 系统的无扰切换 (29)第四章系统的参数整定及MATLAB仿真 (32)4.1 控制系统的参数整定方法 (32)4.1.1 广义频率特性法 (32)4.1.2 工程整定法 (33)4.2 调节器的选取 (35)4.3 参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.1 单冲量调节系统的参数整定及MATLAB仿真 (36)4.3.2 串级三冲量调节系统的参数整定 (37)4.3.3 整个系统和各种扰动量下的SIMULINK结构图和仿真图 (41)结论 (45)参考文献 (46)谢辞 (47)引言自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，在火电厂的生产过程中也采用了自动控制技术。

在火电厂的生产过程中采用的热工自动控制系统，是伴随着社会对电能需求的日益增加、单机容量的日益扩大和自动控制技术在火力发电厂中应用的深度与广度与日俱增而逐步发展起来的。

电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。

计算机控制系统与DCS课程设计说明书专业：电气工程及其自动化班级：（1）班姓名：某某某学号：200x课程设计项目名称：水位控制系统所用软件：监控组太软件（MGCS）同组人：无时间：密码：目录一、任务介绍 (2)二、课题分析 (3)三、所用软件介绍 (4)1、什么是MCGS (4)2、MCGS软件系统的系统成 (5)3、MCGS软件的功能和特点 (6)4、MCGS软件的工作方式 (8)四、设计过程 (8)1、建立MCGS新工程：水位控制系统 (8)2、设计画面流程 (9)3、让动画动起来 (10)4、模拟设备 (12)5、编写控制流程 (13)6、报警显示与报警数据 (14)7、报表输出 (16)8、曲线显示 (17)9、安全机制 (18)五、设计的各个过程及结果记录 (19)六．设计总结 (25)一.任务介绍：1.掌握MCGS通用版的基本操作，完成工程分析及变量定义；2.掌握简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接；3.掌握模拟设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示；4.掌握制作工程报表及曲线方法。

5、用MCGS完成如图1-1所示水位控制系统设计、仿真运行（1）建立水位控制系统工程文件（2）完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。

（3）能实现动画水位控制系统自动运行。

编写控制流程控制要求：1》当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭，否则就要自动启动“水泵”。

当“水罐2”的液位不足1米时，就要自动关闭“出水阀”，否则自动开启“出水阀”。

当“水罐1”的液位大于1米，同时“水罐2”的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”。

2》策略组态在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击图标进入“策略属性设置”，如图1-29，只需要把“循环时间”设为：200ms。

（4）掌握MCGS实时报表的制作方法；掌握MCGS历史报表的制作方法；掌握MCGS实时曲线的制作方法；二.课题分析：分析水位控制系统工程的运行流程和具体实现的功能工程项目系统分析：分析液位控制系统工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程，弄清系统的控制流程和监控对象的特征，明确监控要求和动画显示方式，分析工程中的设备采集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。

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。

目录1绪论 (1)1.1计算机模拟控制系统 (1)1.1.1系统的分类 (1)1.1.2系统的数学模型 (1)1.2计算机模拟控制系统 (1)1.3数学模型及其建立方法 (2)1.3.1数学模型的表达形式与对模型的要求 (2)1.3.2建立数学模型的基本方法 (3)2水箱水位系统概述 (4)2.1水箱水位控制系统硬件设计 (5)2.1.1有自平衡能力的单容元件 (5)2.1.2电动机的数学模型 (6)2.1.3减速器的传递函数 (7)2.2系统的传递函数 (7)2.2.1控制器的确定 (7)2.3控制器的正反作用 (8)3硬件电路 (9)3.1控制系统的校正 (9)3.2控制系统的稳态误差 (10)4仿真软件介绍 (10)4.1 MATLAB的启动和退出 (10)4.1.1MATLAB操作桌面简介 (11)4.1.2命令窗口菜单（Command Window）简介 (12)4.2变量 (14)4.3MATLAB的矩阵运算 (15)4.4仿真 (16)5结论 (16)6参考文献 (16)1绪论1.1计算机模拟控制系统计算机模拟控制系统是在自动化控制技术和计算机技术的飞速发展的基础上产生的，20世纪50年代中期，经典控制理论已经发展成熟，并在不少工程技术领域得到了成功的应用。

随着复杂系统的设计和复杂控制规律的实现上很难满足更高的要求。

现代控制理论的发展为自动控制系统的分析、设计与综合增添了理论基础，而计算机技术的发展为新型控制方法的实现提供了非常有效的手段，两者的结合极大的推动了自动控制技术的发展。

进而计算机模拟控制系统广泛的应用于工厂生产，逐渐融入于生产中，各类大型工厂均离不开计算机控制系统。

1.1.1系统的分类按系统性能分：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定系统和不确定系统。

1、线性连续系统：用线性微分方程式来描述，如果微分方程的系数为常数，则为定常系统；如果系数随时间而变化，则为时变系统。

智能水位控制系统毕业设计一、水位智能检测系统设计原理实验证明，纯净水几乎是不导电的，但自然界存在的以及人们日常使用的水都会含有一定的Mg2+、Ca2+等离子，它们的存在使水导电。

本控制装置就是利用水的导电性完成的。

如图1所示，虚线表示允许水位变化的上下限。

在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。

为此，在水塔的不同高度安装了3根金属棒，以感知水位变化情况。

图1 水位检测原理图其中B棒处于下限水位，C棒处于上限水位，A棒接+5V电源，B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。

水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。

供水时，水位上升。

当达到上限时，由于水的导电作用，B、C棒连通+5V。

因此，b、c两端均为1状态，这时应停止电机和水泵工作，不再给水塔供水。

当水位降到下限时，B、C棒都不能与A棒导电，因此，b、c两端均为0状态。

这时应启动电机，带动水泵工作，给水塔供水。

当水位处于上下限之间时，B棒与A棒导通，b端为1状态。

C端为0状态。

这时，无论是电机已在带动水泵给水塔加水，水位在不断上升；或者是电机没有工作，用水使水位在不断下降。

都应继续维持原有的工作状态。

二、基于单片机控制的水塔水位控制系统1 单片机控制电路水塔水位控制的电路如图2所示。

2 前向通道设计图2 水塔水位控制电路由于所采用的信号是频率随水位变化而变的脉冲信号（开关量），因此电路设计中省去了A/D 转换部分，这不仅降低了硬件电路的成本，而且由于采用数字脉冲信号通信，提高了系统的抗干扰能力、稳定性和精度。

输入的可变脉冲信号送到8031的P10和P11脚电平，当接收到信号时，输入脉冲使其输出高电平，而无信号输入时，无触发脉冲，此时翻转为低电平。

程序控制8031周期性地对P11和P10脚电平进行采样，达到控制的目的。

3.微机控制数据处理部分在电路设计中，充分利用8031已有端口的作用，同时也考虑扩展，做到尽可能节省元件，不仅可降低成本，而且提高可靠性。

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:智能水位控制系统设计专业: 电子信息工程技术班级: 纳思达08-1 班学号: 0819040姓名: 黎辑蓉指导教师: 胡德清二0一0年八月一日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名黎辑蓉学号0819040班级纳思达08-1专业电子信息工程技术设计（或论文）题目智能水位控制系统设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注胡德清讲师四川信息职业技术学院电子工程系13881209945设计（论文）内容：1.主要内容和技术指标（1）电路以单片机为核心、集成电路驱动电机、LED显示而构成；（2）外接电源供电，具有自带时钟电路、复位电路、工作状态切换电路等；（3）电路系统具自动控制水位等功能。

2.任务与要求（1）选择各单元电路结构并阐述工作原理，给出整机电路原理图；（2）准确计算或估算电路参数，正确选择电路元件，给出元件明细表，仿真测试；（3）撰写设计说明书，要求准确阐述电路选择依据，反映计算方法、元件选择等设计过程，字数不少于6000字。

进度安排：进度安排内容及要求备注7.1-7.7 了解毕业设计相关要求，搜集资料，拟定方案7.8-7.20 选择各单元电路结构并阐述工作原理，确定系统电路原理图，计算电路参数，选择电路元件，仿真测试或做样品。

7.21 中期检查7.22-8.10 绘制电路原理图、元件明细表，撰写设计说明书等8.11 毕业设计答辩主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：[1] 苏平．《单片机原理与接口技术》．电子工业出版社．2003年5月；[2] 林伸茂．《8051单片机彻底研究实习篇》．人民邮电出版社．2005年8月；[3] 韩志军．《单片机应用系统设计》．机械工业出版社．2005年1月；[4] 陈坤、张义中等．《电子设计技术》．电子科技大学出版社．1997年5月；[5] 郑应光．《模拟电子线路（一）》.东南大学出版社. 2005年3月；[6] 李秀忠．《单片机应用技术》．人民邮电出版社．2007年1月；[7] 肖洪兵．《跟我学单片机》．北京航空航天大学出版社．2002年3月；审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。

水塔水位控制PLC系统设计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PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。

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，主控台应用MCGS组态软件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、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。

关键词：水塔水位控制、PLC、程序设计一、可编程控制器的产生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。

计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。

因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。

可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。

为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。

可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。

继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。

对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。

但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。

常州信息职业技术学院学生毕业设计（毕业论文）系别：机电工程系专业：机电一体化班级：机电061学生姓名：彭靖尧学生学号：0604053125设计（论文）题目： PLC水塔水位控制系统的设计指导教师：岳东海设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2008-8-4 ——2008-8-25毕业设计（论文）任务书专业机电一体化班级机电061 姓名彭靖尧一、课题名称：PLC水塔水位控制系统的设计二、主要技术指标：1、PLC能提供可编程逻辑分析和PID功能的可编程逻辑控制器）（SATTCONTORL公司生产PLC52、变频器的工作电压为380V，随机容量为24kwA（IPF-24变频器）三、工作内容和要求：通过出水母管中安装压力变送器，将水压值转换为5-25mA 电流信号输入PLC，把该信号与水位设定值相比较，并经PID运算后，由PLC把计算结果作为输出信号送往变频器，控制变频器的输出频率，从而调整水泵电机的转速，使出水母管水压稳定，即水塔中的水位高度稳定在设定值上。

系统设有备用泵和消防功能，水位显示及报等功能。

四、主要参考文献：[1]谢又成，章棘.PLC在恒压供水自动控制系统中的应用（J）l.电工技术杂志，2003,(2):36-37.[2]戴广平.电动机变频器与电力拖动[M].北京:中国石化出版社，1999. 89-106.[3]何衍庆，戴自样，俞金寿.可编程序控制器原理及应用技巧[M].北京:化学工业出版社，1998. 6-16.[4]郑萍.现代电气控制技术[M].重庆:重庆大学出版社，2001.1学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告目录0绪论 (5)0.1双恒压供水系统的目的与研究意义 (5)0.2交流变频调速的优势与应用 (7)0.3可编程序控制器的特点与应用 (10)1变频器的节能原理 (17)1.1变频器的控制方式 (17)1.2变频调速的调速及节能原理 (17)2控制系统硬件设计 (19)2.1主电路设计 (19)2.2控制电路设计 (19)3各种元器件的选择 (21)3.1PLC的选择 (21)3.2变频器的选择 (21)3.3压力传感器的选择 (21)3.4触摸屏的选择 (22)3.5软启动的选择 (23)4恒压供水系统软件设计 (24)4.1程序功能图的设计 (24)4.2内置PID功能及其编程 (25)4.3系统程序设计及说明 (26)4.4输入输出地址分配表如下…………………………6小结……………………………………………………7致谢……………………………………………………8参考文献………………………………………………PLC水塔水位控制系统的设计摘要:该毕业设计对环保、节能、自动补压型给水设备作了介绍。

plc水位控制系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）在水位控制系统中的应用。

通过本课程的学习，学生将能够理解PLC的基本原理，熟悉PLC的硬件组成和软件编程，掌握PLC在水位控制系统中的应用方法和技巧。

具体来说，知识目标包括：1.掌握PLC的基本原理和结构。

2.熟悉PLC的编程语言和指令系统。

3.了解PLC在水位控制系统中的应用。

技能目标包括：1.能够使用PLC编程软件进行程序设计。

2.能够根据水位控制需求设计和调试PLC程序。

3.能够对PLC系统进行故障排除和维护。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心。

2.培养学生解决问题的能力和创新精神。

3.培养学生团队合作和沟通能力的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、硬件组成、软件编程以及在水位控制系统中的应用。

具体的教学大纲如下：1.第一章：PLC概述介绍PLC的定义、发展历程、特点和应用领域。

2.第二章：PLC的硬件组成介绍PLC的中央处理单元、输入/输出模块、电源模块、通信模块等硬件组成部分。

3.第三章：PLC的编程语言介绍PLC的编程语言包括指令表、逻辑功能图、功能块图和顺序功能图。

4.第四章：PLC在水位控制系统中的应用介绍PLC在水位控制系统中的典型应用案例，包括水位检测、控制算法实现、程序设计和调试。

5.第五章：PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能、操作方法和程序调试技巧。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握PLC的基本原理和编程方法。

2.讨论法：通过小组讨论，引导学生深入思考和探讨PLC应用中的问题。

3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解PLC在水位控制系统中的应用。

4.实验法：通过实验操作，培养学生实际操作能力和故障排除能力。

水箱水位控制系统一、设计要求做一水位控制系统的组态，要求：动画显示水流运动。

当水位高于或低于警戒水位时，报警界面出现，提示报警，并记录在报警事件中。

设置登录权限，只有管理员才能启动系统，只有在此时水泵才可启动，其余权限中人员只能观看不能操作。

组态中有历史曲线与数据报表，用来记录长时间过程中水位的变化情况，同时在主监控画面中也显示有即时报警与数据记录的功能。

二、设计过程1.新建画面双击进入工程，点击新建工程画面，进入开发系统画面，确定背景属性，打开工具栏，使用图库（快捷键F2）创建所需的器件：水泵、水管、水箱、水位传感器等；并用作图工具绘制其他结构：水流等。

最后，得到如下图：2.双击进入工程，点击新建工程画面，进入开发系统画面，确定背景属性，打开工具栏，使用图库（快捷键F2）创建所需的器件：水泵、水箱、水位传感器、出水阀门等；并用工具箱添加立体水管、按钮、文字、时实趋势曲线。

最后，得到如下图：3.建立仿真PLC选择系统—设备，点击新建设备选择PLC→亚控→仿真PLC→com，之后一路下一步，更改链接串口为com1，设备指定地址设为1，最长恢复时间改为15s，其他全部默认。

最后点击确定，完成对仿真PLC元件的设置。

4.完善数据词典如图所示，建立组态系统所需数据变量：共计为：水位、水泵运行、启动运行、出水阀门、历史曲线跨度、历史曲线卷动量、行。

下面做具体说明：（1）水位：新建水位变量，在弹出对话框中设置为内存整数，初始值30，最大值100。

并且在报警定义中把报警限低与高打勾，底线为5，顶限为95.（2）水泵运行：设置为I/O离散，在连接设备中选择之前建立的新I/O设备，寄存器器选CommErr，数据类型为Bit，采集频率1000毫秒，只读。

（3）启动运行：设置为内存离散（4）出水阀门：设置与水泵运行相同。

（5）历史曲线跨度：设置为内存整数，初始值600，最大值200000。

（6）历史曲线卷动量：设置为内存实数，初始值3.000000，最大值99999。

液位计算机控制系统设计方案1、系统设计方案1.1 系统设计方案比较对于水位进行控制的方式有很多,而应用较多的主要有2种,一种是简单的机械式控制装置控制,一种是复杂的控制器控制方式。

两种方式的实现如下：(1)简单的机械式控制方式。

其常用形式有浮标式、电极式等,这种控制形式的优点是结构简单,成本低廉。

存在问题是精度不高,不能进行数值显示,另外很容易引起误动作,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。

(2)复杂控制器控制方式。

这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器,把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号,经过前置放大、多路切换、A／D 变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;经由D／A变换给调压／变频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速,以达到控制水位的目的。

本设计利用单片机设计一个水位控制系统，要求选择合适的水位，当设定完水位后，系统根据水位情况控制电磁阀的开启和关断。

1.2 系统设计总框图图2-1 系统总体框图1.3 A/D转换模块设计方案TLC1543美国TI司生产的多通道、低价格的模数转换器。

采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统。

TLC1543为20脚DIP装的CMOS 10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列如图1 所示。

其中A0～A10（1～9 、11、12脚）为11 个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将复位部计数器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK （18脚）和DATA OUT（16脚）。

ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个1的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。

DATA OUT 为A/D 换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。

plc水位控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握水位控制系统的基本构成和运作机制；2. 学会使用PLC进行水位控制系统的编程与调试，掌握相关电气图纸的阅读与绘制；3. 掌握水位传感器的工作原理及其在水位控制系统中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成PLC水位控制系统的设计、编程和调试；2. 培养学生解决实际工程问题的能力，提高学生的动手操作和团队协作能力；3. 培养学生运用现代技术手段，对水位控制系统进行优化与改进的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，提高学生学习的积极性和主动性；2. 培养学生的创新意识，使学生认识到技术发展对社会生产力的推动作用；3. 增强学生的环保意识，让学生明白智能控制系统在节能减排方面的意义。

本课程针对高年级学生，在已有基础知识和技能的基础上，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

课程目标具体、可衡量，旨在使学生在掌握PLC水位控制系统相关知识的同时，培养其解决实际问题的能力，增强学生的创新意识和环保意识。

通过本课程的学习，为学生今后从事自动化领域的工作奠定基础。

1. PLC基本原理：介绍PLC的组成、工作原理及性能特点，以课本第三章为基础，深入讲解PLC在工业控制系统中的应用。

2. 水位控制系统构成：分析水位控制系统的基本构成，包括水位传感器、PLC、执行器等组成部分，参照课本第四章内容进行讲解。

3. PLC编程与调试：教授PLC编程的基本方法，包括指令系统、程序结构等，结合第五章实例进行讲解，并组织学生进行实践操作。

4. 水位控制程序设计：根据实际需求，设计水位控制程序，引导学生运用所学知识，参照课本第六章进行程序编写与调试。

5. 电气图纸阅读与绘制：培养学生阅读和绘制电气图纸的能力，以第七章内容为依据，组织相关实践活动。

6. 水位传感器应用：讲解水位传感器的工作原理及其在水位控制系统中的应用，结合第八章内容进行教学。

water level control system水位控制系统ProjectGiven a water level control system,1.Plot the block diagram of the system, and describe the functions ofevery element.2.Find the transfer function of each element.3.Simulate the performance of the control system (UsingMatlab/Simulink) and analyze the results. Note that all system parameters are chosen reasonably by yourself.4.A concise written report is required to submitDue date: Monday, Mar. 14一、系统总体分析系统工作原理：当电位器电刷位于中点位置时，电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等，从而液面保持在希望高度上。

一旦流入水量或流出水量发生变化，水箱液面高度便相应变化。

例如，当液面升高时，浮子位置亦相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的流量减少。

此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，知道电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度，反之，若水箱液面下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入的水量，使液面升到给定的高度。

液位控制系统原理框图：二、求解各部分传递函数1、浮子、杠杆部分式中KU为电压、液位高度之比。

2、电动机的数学模型直流电动机的数学模型。

直流电动机可以在较宽的速度范围和负载范围内得到连续和准确的控制，因此在控制工程中应用非常广泛。