水塔水位控制系统电子课程设计全文.

辽宁工程技术大学电气控制技术与PLC 课程设计设计题目水塔水位PLC自动控制系统指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期电气控制技术与PLC课程设计任务书摘要随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。

随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，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：PLC(Programmable Logic Controller)、自动化、水塔水位目录1概论 .................................. 错误！未定义书签。

1.1 可编程序控制器简介............... 错误！未定义书签。

1.2 PLC的工作原理.................... 错误！未定义书签。

1.3 PLC的特点 ....................... 错误！未定义书签。

1.4 PLC的选择 ....................... 错误！未定义书签。

2 水塔水位自动控制系统方案设计.......... 错误！未定义书签。

3 水塔水位自动控制系统硬件设计.......... 错误！未定义书签。

3.1水塔水位控制系统设计要求.......... 错误！未定义书签。

成绩：可编程控制器原理及应用课程设计报告设计题目：水塔水位控制模拟学生姓名：黄博新班级：机械电子工程082学号：200810834209指导老师：刘芹设计时间：2011.01目录1. 系统描述及控制要求 (3)1.1 系统描述 (3)1.2 控制要求 (3)2. 控制系统分析与实现 (4)2.1 I/O分配表 (4)2.2 I/O接线图 (4)2.3 流程图 (5)2.4 梯形图和指令表 (6)2.5 程序仿真........................................ 错误!未定义书签。

2.6 程序调试 (8)2.7时序图 (12)3. 心得体会 ............................. 错误!未定义书签。

4. 参考文献 ............................. 错误!未定义书签。

1系统描述及控制要求1.1系统功能描述在水塔水位控制实验区完成本课程设计，当水池水位低于水池低水位界（S4为ON 表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，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）。

当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。

当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y为水阀。

图1S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M为抽水电机，Y为水阀。

1.2控制要求（1） S4为ON时，Y灯亮，四秒后，Y灯闪烁，闪烁频率为0.5秒，其中：四秒延时用定时器T2控制，0.5秒闪烁用定时器T1控制（2） S3为ON时，Y灯熄灭（3） S4为OFF且S2为ON时，M灯亮（4） S1为ON时，M灯熄灭2 控制系统分析与实现2.1 I/O 分配表表12.2 I/O 接线图图2X001X002X003X004COMY001Y002COM✞✞S1 S2 S3 S4MYFX1S2.3 流程图图32.4 梯形图和指令表图4图52.5 程序仿真（1）打开GX Developer软件，并新建一个工程，选择FXCPU系列中FX1S的PLC类型，接着单击“确定”按钮；（2）根据自己编写的程序，写入程序；（3）写完程序，单击鼠标右键，选择“程序编译”选项，使程序由“写入状态”进入“读出状态”；（4）单击工具栏中“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，进入仿真界面。

一．绪论1.1可编程控制器的产生可编程控制器是20世纪70年代发展起来的控制设备，是集微处理器、存储器、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，大大增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的工业自动化水平及生产效率都有十分重要的意义。

可编程控制器（Programmable Controller）,也称可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），是以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，为了避免与个人电脑（也简称为PC）相混淆，通常将可编程控制器简称为PLC。

可编程控制器的产生与继电器—接触器控制系统有很大的关系。

继电器—接触器控制已有上百年的历史，它是一种用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、易于维修的优点。

此种控制系统布局固定，按预先规定的时间、条件、顺序工作。

对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常适用，至今仍有广泛的用途。

但是当工作模式改变时，就必须改变控制系统的硬件接线，控制柜内的物件和接线都要作相应的变动，改造工期长，费用高，用户改造时宁愿扔掉旧控制柜，另作一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。

随着工业生产的迅速发展，市场竞争激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种向小批量、多品种转换，继电器—接触器控制难以满足市场需要，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。

通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品的多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器—接触器控制。

水塔水位winccplc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解WINCC与PLC在水塔水位监控系统中的应用和交互原理；2. 学生能掌握WINCC组态软件的基本操作，包括创建项目、配置变量、设计监控界面；3. 学生能了解PLC编程中与水塔水位控制相关的基本逻辑和指令。

技能目标：1. 学生能通过实践操作，完成WINCC与PLC的连接和通信设置；2. 学生能运用PLC编程实现对水塔水位的自动控制，包括启停水泵、报警等；3. 学生能运用WINCC设计出直观、易操作的水塔水位监控界面。

情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习过程中，培养对自动化控制技术的兴趣和热情；2. 学生通过小组合作，提高团队协作能力和解决问题的能力；3. 学生能认识到自动化技术在工业生产和日常生活中的重要性，增强社会责任感和创新意识。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对PLC和WINCC有一定了解，但对实际应用中的复杂系统控制尚缺乏经验。

教学要求：教师需引导学生结合理论知识，注重实践操作，关注学生在操作过程中遇到的问题，及时给予指导和解答，以提高学生的实际应用能力。

同时，注重培养学生的团队协作能力和创新思维。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程案例中，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 理论知识：- PLC基础知识：PLC的结构、工作原理、编程语言及指令系统；- WINCC基础知识：WINCC软件功能、组态过程、变量管理及监控界面设计。

2. 实践操作：- 水塔水位控制系统设计：根据水塔水位要求，设计PLC控制程序；- WINCC与PLC连接：配置WINCC与PLC通信参数，实现数据交换；- 监控界面设计：利用WINCC设计水塔水位监控界面，实现实时监控和报警功能。

3. 教学大纲：- 第一周：PLC基础知识学习，理解PLC在水塔水位控制系统中的作用；- 第二周：学习WINCC基础知识，掌握组态软件的基本操作；- 第三周：实践操作，分组进行水塔水位控制系统的设计与编程；- 第四周：调试与优化，完善水塔水位监控系统，进行成果展示。

目录1概括 ........................................................................2系统整体方案设计 ........................................................3主要单元电路设计 ........................................................电源电路 . ..............................................................水位检测电路和水位范围丈量电路 . .....................................水泵开关电路及显示电路 ...............................................4 元器件选型................................................................水压传感器 ............................................................比较器 .................................................................稳压管 .................................................................稳压芯片 . .............................................................一般二极管 ...........................................................发光二极管 ...........................................................三极管 ................................................................电磁继电器 ...........................................................变压器 ................................................................桥式整流电路 ........................................................4.11 CD4011 ...............................................................迟滞比较器 ..........................................................结论及展望...................................................................参照文件 ......................................................................附录 ...........................................................................1 2 3 3 3 5 8 8 8 9 10 10 11 11 12 14 14 15 16 17 18 19摘要该方案电源电路采纳电网供电，经过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的 220V沟通电变换成直流 12V电压。

目录摘要 (2)1 系统组成图 (3)2 主要单元电路设计 (4)2.1电源电路 (4)2.2水位检测电路和范围测量电路 (5)2.3水泵开关电路和显示电路 (6)2.4电源电路 (8)2.5电路总原理图 (9)3 设计总结 (11)参考文献 (12)附录 (13)主要电子元件介绍 (13)元器件清单 (16)摘要在日常生活中，我们会经常看到控制水位的水塔，这种水塔简单，占地面积小，自动控制高。

其原理也很简单，其中由传感器和电压比较器组成的水位计量电路实现了检测水位的功能；由稳压二极管和迟滞比较器组成的水位范围控制电路实现了延时功能即防跳闸功能。

另外简易水塔水位控制电路还包括了电源电路，水泵工作电路和显示电路。

该电路设计简单，易于实现，而且通过手动调节电阻实现了手动调节。

1 系统组成图如图1.1为简易水塔水位控制电路系统组成图。

图1.1 简易水塔水位控制电路的总体框图由上图可知本电路非常简单，由电源电路向其他四个电路提供电压，这四个电路相互联系，依次作用，现对这四个电路的功能做具体解释：水位检测电路：利用水的导电性检测水位变化，同时形成回路，形成电信号实现对水位的控制。

水位范围检测电路：利用比较器原理实现水位范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象。

水泵开关电路：完成控制电路和水泵通放水的转换。

显示电路：显示水泵状态。

电源电路：为上述所有电路提供直流电源。

2 主要单元电路设计2.1 水位计测量电路该电路主要有传感器、电容、电阻和电压比较器等元件组成。

图2.1为压阻式压差传感器水位计测量电路。

图2.1 压阻式压差传感器水位计测量电路由上图的电路可知组成电路的主要元件是传感器和电压比较器，其中传感器对水压变化检测，电压比较器主要是用来对信号的放大。

具体工作原理是：压阻式压差传感器感压膜片上形成相应的水压强，由压力传感器的感压膜片感生出相应电压，经传感器内部的V/A变送器，压力传感器中同时测出水温并自动补偿，输出不受水温、大气压强等因素影响的4—20mA的水位模拟信号，由双芯屏蔽电缆连接到水位仪输入端，经A/D转换，再经去伪、除波等处理得出所测的水位。

PLC控制水塔液位及温度控制程序设计
一：设计目的：
1、用PLC构成水塔液位和温度的自动控制系统。

2、了解PLC在实际生活中的应用。

二：控制要求：
（1）闭合水池低液位开关，驱动电磁阀打开，开始进水同时进行加热和搅拌，使水受热均匀，当水位到达水池高液位时，停止加水，但还可以加热，直到加热到温度为20度到30度之间为止，同时驱动蜂鸣器发出声音提醒。

（2）在蜂鸣器提醒的期间可以打开水塔低液位开关，启动抽水电机向水塔抽水并同时停止加热和搅拌。

直到到达水塔的高液位停止抽水。

三：设计参考：
1、输入：
2、输出：
X1 水塔高液位控制开关S1 Y0 电磁阀
X2 水塔低液位控制开关S2 Y1 抽水电动机
X3 水池高液位控制开关S3 Y2 加热器
X4 水池低液位控制开关S4 Y3 搅拌器
C5 温度传感器S5 Y4 蜂鸣器
四：设计流程图为：
五：水塔控制示意图：
六：硬件连接图如下：
七：由以上的分析可得梯形图如下：
八：从上梯形图可以看出，闭合X4后，一直进行加水并加热，直到水池充满，当热量到达20到30度之间蜂鸣器开始提醒，这之间可以打开水塔的低液位的开关，此时抽水机工作，关闭加热和搅拌，直到到达水塔高液位，整个系统停止工作。

北京理工大学珠海学院课程设计课程设计（C）学院：信息学院专业班级：学号：学生姓名:指导教师：201 年月日北京理工大学珠海学院北京理工大学珠海学院课程设计任务书2011 ～2012 学年第 1 学期学生姓名：专业班级：自动化指导教师：工作部门：信息学院一、课程设计题目水塔水位控制系统二、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.（3）设计一个单片机至水泵的控制电路。

要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。

2、软件设计(1）根据功能要求画出控制程序流程图.（2)根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序.三、功能要求：1、水塔水位下降至下限水位时,启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。

2、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。

3、供水系统出现故障时，自动报警.四、调试1、在Kerl-uvision上单步调试,观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。

2、将程序下载到仿真仪上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常.3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机调试，观察系统工作是否正常。

摘要供水是一个关系国计民生的重要产业。

近年来随着科技的飞速发展，自动控制水位已经成为了这个领域的发展方向.本水塔水位控制系统是以80C51单片机为核心设计的系统，首先单片机循环采集传感器的信号并经过处理,然后再发出相应的控制信号，信号经过NPN三极管放大，以及光电耦合，最后使继电器吸合,达到弱电控制强电的效果,让电机运转或停止。

目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (11)第七章设计总结 (13)参考文献 ..................................................... 错误！未定义书签。

附录. (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。

在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。

检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。

现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。

因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。

从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。

本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。

水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。

然后主控室再开动电机进行给排水。

很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。

同时也容易出差错。

因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，我所设计的就是这方面的课题。

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。

目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (2)1.4 课程设计要求 (3)第2章课程设计内容 (3)2.1系统分析与I/O分配................................................................................................2.2系统电路图设计........................................................................................................2.3 软件程序设计........................................................................................................... 第3章课程设计的考核..................................................................................................3.1 课程设计的考核要求...............................................................................................3.2 课程性质与学分....................................................................................................... 参考文献 ................................................................................................................................第1章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。

目录第一章引言 (2)第二章方案提出 (4)第三章电路的基本组成和工作原理 (6)第一节电源电路 (6)第二节水位检测电路 (7)第三节电阻开关电路和显示电路 (8)第四章水塔水位电路的介绍图 (9)第五章水塔水位电路的仿真 (12)第六章器件清单 (16)第七章总结 (17)参考文献及附录 (18)第一章引言1、研究的目的水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。

而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。

水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限B点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线A时，水泵停止抽水，水位降低到最低水位线B以下时，恢复运行抽水。

从而实现自动控制。

2、研究的意义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。

我的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。

3、主要内容及要求本次课程设计要求设计一个简易的水塔水位控制电路，该系统具有水位上下限手动控制、电机运转指示等功能.使用过程中，可以手动选择一组上、下限的水位组合，低于下限两个电机同时运转；水位在上、下限之间，一个电机运转；高于上限，两个电机都停止运转，电路还设计了防止上、下限出现跳闸现象的功能。

随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有控制水位的功能，而且要能自动控制，从而能解放人力，在不需要人为控制的同时它还要能够调节控制水位的范围，我设计的这个电路由电源电路，水位监测电路，水位范围测量电路，水泵开关电路和显示电路组成。

水塔水位plc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）的基础知识，掌握其工作原理及在水塔水位控制系统中的应用；2. 学习并掌握水塔水位控制系统的组成、功能及运行过程；3. 掌握使用PLC进行水塔水位控制程序的编写和调试。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计出符合实际需求的水塔水位PLC控制系统；2. 培养学生动手操作、团队协作和解决问题的能力，提高学生的工程实践技能；3. 培养学生通过PLC编程实现对水塔水位进行自动化控制的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化控制技术的兴趣，提高学生的学习热情；2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，增强学生对工程实践的认识；3. 培养学生关注环境保护，认识到自动化技术在节能环保方面的重要作用。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，着重培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的PLC基础知识，具有较强的学习兴趣和动手欲望，喜欢探索新知识，但实践经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，引导学生主动参与，提高学生的综合能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- PLC基础知识：工作原理、结构组成、功能特点；- 水塔水位控制系统：系统组成、工作原理、控制需求；- PLC编程语言：指令系统、编程技巧、程序调试。

2. 实践操作：- 水塔水位PLC控制系统的设计：硬件选型、系统搭建、程序编写；- PLC编程软件的使用：软件操作、程序下载、调试与优化；- 实际案例分析与操作：分析水塔水位控制案例，进行实际操作，体验系统运行过程。

3. 教学大纲：- 第一阶段：PLC基础知识学习，使学生了解PLC的工作原理、结构组成及功能特点；- 第二阶段：水塔水位控制系统理论学习，使学生掌握系统组成、工作原理及控制需求；- 第三阶段：PLC编程语言学习，培养学生具备编程能力；- 第四阶段：实践操作，使学生能够独立设计并实现水塔水位PLC控制系统。

课程设计说明书课程名称: 电气控制PLC课程设计课程代码:题目: 水塔水位控制系统设计学生姓名:学号:年级/专业/班: 2012级机电1班学院(直属系):指导教师:课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表学生姓名：柳欣宇学号： 412012********* 年级/班： 2012级1班成绩评定：指导教师签名：年月日电气控制PLC课程设计任务书学院名称：应用技术学院专业：机电一体化技术年级： 2012级水塔水位控制系统设计一、选题背景及题目来源实际模拟项目，可在天科TKPLC-A实验装置水塔水位控制区完成本实验。

二、训练目的（1）用PLC构成水塔水位自动控制系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）选择电气元器件；（4）设计模拟系统；（5）完成模拟实验。

三、要求实现的功能当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，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）。

当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。

当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。

四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置五、设计任务（1）根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）设计软件系统；（4）组成控制系统；（5）进行系统调试，实现（三）所要求的控制功能，完成模拟实验。

（6）撰写课程设计说明书。

六、推荐参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、《S7-200可编程序控制器手册》，西门子技术服务中心，四川省机械研究设计院，2000.93、《现代电器控制及PLC应用技术》第2版，王永华，北京航空航天大学出版社，指导教师徐全日期 2013 年 11 月 25 日本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。

水塔水位控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解水塔水位控制器的基本原理，掌握水位控制的相关概念；2. 使学生掌握水位控制器的设计思路和步骤，了解其组成部分及功能；3. 帮助学生掌握水位控制器的调试方法，了解在实际应用中的注意事项。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的水塔水位控制器的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成水位控制器的组装和调试；3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同分析问题、解决问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对水资源管理重要性的认识，增强环保意识；2. 激发学生探究科学的兴趣，培养创新精神和实践能力；3. 培养学生面对问题积极思考、勇于克服困难的态度。

课程性质：本课程属于实践活动课程，注重理论联系实际，强调动手实践能力的培养。

学生特点：本课程面向初中年级学生，学生具备一定的物理知识基础，对实践活动有较高的兴趣。

教学要求：教师需引导学生结合课本知识，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，提高学生的实际操作能力。

在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的达成。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高解决问题的能力。

二、教学内容1. 理论知识：- 水塔水位控制器的基本原理；- 液位传感器、控制单元、执行器等组成部分及其功能；- 水位控制器的分类及适用场景。

2. 实践操作：- 水塔水位控制器的设计思路和步骤；- 水位控制器的组装方法及调试技巧；- 水位控制器的故障排查及维护。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍水位控制器的基本原理及组成部分，让学生了解课程内容；- 第二课时：详细讲解水位控制器的设计思路和步骤，引导学生动手设计；- 第三课时：分组进行水位控制器的组装和调试，培养学生的动手实践能力；- 第四课时：针对实践中遇到的问题进行讨论和解决，提高学生的问题分析能力；- 第五课时：进行课程总结，巩固所学知识，激发学生对科学探究的兴趣。

《电气控制及PLC》课程设计姓名：班级：学号：成绩：本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。

它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

一、工艺流程及分析 (2)二、设备选型 (5)三、输入输出端口分配 (5)四、输入输出硬件接线图 (5)五、程序设计 (5)六、总结 (8)一、工艺流程及分析1. 水塔水位控制系统：2. 水塔水位控制系统的工作方式当水池水位低于低水位界限时（S4为OFF时表示），报警灯2报警，阀门Y 打开给水池注水；10S后，如果S4继续保持OFF状态，表示阀门Y没有进水，出现了故障，报警灯2继续报警；如果S4为ON状态，表示水池水位开始升高，报警灯2解除。

当水塔水位低于低水位界限时（S2为OFF时表示），报警灯1报警，水泵M 开始从水池中抽水；10S后，如果S2继续保持OFF状态，表示水泵M没有抽水，出现了故障，报警灯1继续报警；如果S2为ON状态，表示水塔水位开始升高，报警灯1解除。

当水塔水位低于S2时，水泵M运行并开始抽水；直至水位到达高水位界限S1。

由于水塔要供水，所以水位会下降，当水塔水位介于S1和S2之间，不需要水泵M运行，避免水泵频繁启停。

当水塔水位再一次低于S2时，水泵M运行并开始抽水，直至水位到达高水位界限S1时，水泵M停止运行。

当水池水位低于S4时，阀门Y运行并开始放水；直至水位到达高水位界限S3。

由于水塔要抽水，所以水位会下降，当水塔水位介于S3和S4之间，不需要阀门Y打开，避免阀门频繁开关。

当水池水位再一次低于S4时，阀门Y打开并开始放水，直至水位到达高水位界限S3时，阀门Y关闭。

3.水塔供水情况分析经过对水塔水位控制系统的工作方式的综合分析，一次完整的水塔供水情况分为以下几种：(1). 水池水位低于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M关闭；(2). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M 关闭；(3). 水池水位高于S3，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M打开；(4). 水池水位高于S3，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开；(5). 水池水位高于S3，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M关闭；(6). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M 关闭；(7). 水池水位低于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y打开，水泵M关闭；(8). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M关闭;(9). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开。

目录第1章概述 21.1 背景介绍 21.2 设计要求及意义 2第2章系统方案的设计 42.1 总体设计方案 42.2 系统组成 5第3章硬件设计 63.1 单片机的简要介绍 63.2 水位检测电路 73.3 水质检测电路 8第4章软件设计 104.1 水位控制程序 104.2 水质检测程序 12第5章系统调试及说明 155.1 软件调试 155.2 硬件调试 195.3 使用说明与注意事项 20第6章总结 22第7章致谢 23第8章参考文献 24第9章附录 259.1 源程序清单 259.2 总电路原理图 31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应用。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,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应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。

1.2 设计要求及意义水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。