水箱水位自动控制系统

保密类别 编 号

武汉大学珞珈学院

毕 业 论 文

水箱水位控制器

系 别 电子信息科学系

专 业 通信工程

年 级 2010级

学 号 20100802107

姓 名 谭磊

指导教师 刘纯荣

武汉大学珞珈学院

年 月 日

1 I 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。

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，实现如下功能：A．水箱中的水位达到预定的水位时，自动启动水泵抽水；

B．当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水；

C．实现报警和手动、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。非常的实用而且方便。

关键词：单片机 水位 控制 报警

III The watertower tanks instrument

ABSTRACT

The large water tower tank is essential to many companies in the

production process of the components, its performance and the quality of

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。

研发设计 I RESEARCH DESIGN

摘要：

文章就PLC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S7-200PLC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 PLC、变频器等器件，以实现恒压供水。

关键词

：PLC:恒压供水；自动控制

I 基于PLC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，PLC

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。变频器

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。80C51以它功能强⼤，设计简单，成本廉价，⽀持指令集较多的各⼤优点，应⽤到众多嵌⼊式系统的开发中。