简易水塔水位控制电路课程设计

-电气工程学院课程设计说明书设计题目：水塔水位PLC自动控制系统系别：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计基层教学单位指导教师：学号学生姓名（专业）班级10应电班设计题目水塔水位PLC自动控制系统设计技术参数采用PLC构成水塔水位电气控制系统。

控制要求查阅相关文献。

设计要求1) 根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。

2) 根据控制要求，编制PLC控制程序3) 按要求编写设计说明书并绘制A1幅面图纸一张。

参考资料1、《PLC电气控制技术》漆汉宏主编机械工业出版社20082、图书馆各类期刊文献相关数据库3、相关电气设计手册周次第一周第二周应完成内容完成全部方案设计：周一、二：查、阅相关参考资料周二至周五：方案设计周六、日：设计方案完善周一、二：完成设计说明书周三、四：绘制A1设计图纸周五：答辩考核指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科摘要随着现代社会生产的发展和技术的进步，现代工业自动化生产水平逐步提高，电子技术飞速发展，在继电器控制的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。

利用这种新型的工业控制装置能够更快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。

而以往水位的检测是由人工完成的，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。

本文采用PLC进行主控制，对水塔水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。

主要实现方法是通过传感器检测水塔的实际水位，将水位具体信息传至PLC构成的控制模块，来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水塔水位的自动控制。

河南机电高等专科学校水塔水位PLC控制课程设计报告系部：电气工程系专业：电机与电器班级：电器学生姓名：学号： 13032015年7月6日1. 课程设计目的（1）利用plc构成水塔水位（液位）控制系统。

（2）了解自动控制的工作原理及设备在日常生活中的应用。

（3）熟悉基本指令的应用。

（4）熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

（5）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。

（6）掌握PLC的编程和调试方法。

（7）对应用PLC解决实际问题的全过程有个初步的了解。

（8）掌握应用软件的编程方法。

（9）利用PLC构成水塔水位控制系统。

（10）了解自动控制的工作原理及设备在日常生活中的应用2.课程设计题目和要求（1）初始状态：水箱没有水，液位开关S4断开（S4e为OFF）.(2) 控制要求：本装置上电后，按启动按钮，电动阀Y通电（Y为ON）,水箱开始注水：当水箱水位到达S4高度后，液位开关S4关闭(S4为ON)，当液位到达S3高度（水满）时，液位开关S3闭合|（S3为ON），注水电动阀Y断电（Y 为OFF），水箱停止注水：此后，随着水塔水泵抽水过程的进行，水箱液面逐渐降低，液位开关S3（S3=OFF）复位:随着抽水过程的继续进行，水箱液面继续降低，当液面低于开关S4时，液位开关S4复位（S4为OFFF），电动阀Y再次通电（Y为ON），水箱（自动）注水，当液位达到S3时再次停止注水，如此循环，使水箱水位保持在S3~S4之间。

（3）当水箱水位高于S4液位，并且水塔水位低于最低允许液面开关S3（液位开关S2为OFF）时，水泵电动机M开始运行，向水塔抽水；当液面达到最高液位开关S1时，水塔电动机M停止抽水（M为OFF），此循环控制使得水塔自动保持在S1~S2之间。

3.设计内容3.1 PLC的介绍可编程控制器（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[1]。

目录第一章. 课程设计任务书 (2)第二章. 摘要 (3)第三章. 系统组成图 (4)第四章. 主要单元电路设计 (5)1.电源电路 (5)2.水位监测电路和范围控制电路 (6)3.水泵开关电路和显示电路 (8)4.集成电路管脚图 (9)第五章. 电路原理图 (10)第六章. 器件清单 (11)第七章总结 (12)参考文献 (13)第一章课程设计任务书主要内容、基本要求、主要产考资料等：主要内容1.阅读相关科技文献。

2.学习protel软件的使用。

3.学会整理和总结设计文档报告。

4.学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求1.电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。

假定水位范围是S1～S2(S1<S2)，S为实际水位。

当S<S1时，两个水泵都放水；当S1<S<S2时，仅一个水泵放水；当S>S2时，两个水泵都关闭。

2.电路在S1、S2处不能出现跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。

3.电路能够显示出水泵的状态。

4.电路能够手动调节水位控制的范围，即可以调节S1、S2的大小。

主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001，62．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20053，康华光，电子技术基础，高等教育出版社，20034．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，山东大学出版社，1999，10 5．姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001，10 完成期限：2009年6月24日指导老师签章：业负责人签章：2009年6月17日第二章摘要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。

四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计(论文)题目:________________________ 水塔水位自动控制电路设计专业: 应用电子技术班级:学号:姓名:指导教师:二〇一三年十二月五日目录摘要 (1)绪论 (2)第1章方案论证与分析 (3)1.1系统功能要求 (3)1.2整体方案 (3)1.2.1方案比较与论证 (3)1.2.2方案论证 (5)第2章硬件设计与分析 (6)2.1单片机最小系统 (6)2.1.1芯片介绍 (6)2.1.2单片机时钟电路设计 (8)2.1.3单片机复位电路设计 (9)2.2超声波测水位电路 (10)2.3指示电路 (11)2.3.1显示电路 (11)2.4报警电路 (12)2.5交流接触器工作原理 (12)2.6整机电路工作原理 (13)第3章软件设计 (14)3.1主程序流程图 (14)3.2中断流程图 (14)第4章系统仿真与调试 (16)4.1常用调试工具 (16)4.1.1Keil 软件 (16)4.1.2Proteus软件 (16)4.2系统调试 (17)第5章实物制作与调试 (18)5.1PCB板的制作 (18)5.2元件的装配 (19)5.3调试与性能检测 (20)参考文献 (22)附录1 整机电路原理图 (23)附录2 源程序 (24)附录3 元器件清单 (27)摘要采用低功耗单片机为控制核心、辅以超声波水位状态采集模块、二极管指示模块、电源供电模块、扬声器报警模块设计的自动水塔水位控制系统，通过一只中间继电器来接通大功率的交流接触器，控制水泵的运行成功实现水塔水位控制功能，它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济、实用的自动水塔水位控制系统。

硬件部分主要由单片机指示灯、继电器、蜂鸣器等基本外围电子电路组成。

它设计的优点是当水位达到一定的位置时报警器开始报警。

因此在生活实践应用中具有一定的价值。

关键字超声波检测；水位控制绪论在我国尤其是人口高度密集的企业单位和学校，有90%以上是采用传统的抽水方法，用人工监控但是这种方法不仅浪费。

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。

目录1 概述 (1)2 系统总体方案设计 (2)3 主要单元电路设计 (3)3.1 电源电路 (3)3.2 水位检测电路和水位范围测量电路 (3)3.3 水泵开关电路及显示电路 (5)4 元器件选型 (8)4.1 水压传感器 (8)4.2 比较器 (8)4.3 稳压管 (9)4.4 稳压芯片 (10)4.5 普通二极管 (10)4.6 发光二极管 (11)4.7 三极管 (11)4.8 电磁继电器 (12)4.9 变压器 (14)4.10 桥式整流电路 (14)4.11 CD4011 (15)4.12 迟滞比较器 (16)结论及展望 (17)参考文献 (18)附录 (19)摘要该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V电压。

稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。

水位测量和水位监测电路主要由电阻型水压传感器和迟滞比较器组成。

电阻型水压传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。

迟滞比较器不仅可以测量水位的范围，还可以防止跳闸现象的出现。

水泵开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成。

继电器可以提供水泵所需要的交流电，而电流放大电路是由三极管组成，是一种比较典型的和简单的电路。

用发光二极管的显示来检测水位状态和水泵的状态。

关键词水压传感器继电器比较器1 概述本次设计的是一个水塔水位控制电路，电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。

水位范围在S1～S2（S1＜S2）之间，S为实际水位。

当S＜S1时，两个水泵都放水；当S1＜S＜S2时，仅一个水泵放水；当S＞S2时，两个水泵都关闭。

同时本电路设计了水位检测电路，通过发光二极管的显示来检测水位状态。

我们都知道，在日常生活和工业生产中，水位控制装置有着广泛的应用。

如水塔、楼房水箱、锅炉等。

水位控制装置的形式有很多种，浮子开关式，电节点式，压力式，电子式，微机式等。

1 系统组成图图为简易水塔水位控制电路系统组成图，由电源电路，水位检测器，水位范围测量电路，水泵开关电路和显示电路组成。

各部分电路的组成及其用途如下：电源电路：为上述所有电路提供直流电源水位检测电路：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：利用发光二极管将水泵状态显示出来2 原理电路图采用传感器对水塔水位进行监测，并根据水塔水位的变化将其信号传递给迟滞比较器，经过迟滞比较器的运算、比较、放大，来控制水泵是否工作。

并通过发光二极管来显示水泵的工作状态，易于判断和检修。

迟滞比较器的运用避免了由于水波的波动而造成的水泵的反复的放水与闭合，实现了水塔水位的自动控制。

3 主要单元电路设计3.1电源电路图1如图1为电源电路直接可以从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路，和稳压电路直接将电网中的220V交流电转换成+12V的支流电压。

其各部分功能如下：3.1.1 变压器：采用常规的铁心变压器，将高压转变为低压。

整流电路：采用二极管桥式电路，任务是将交流电换成直流电，这主要靠二极管的单向导电作用，T为电源变压器，作用是将交流电网电压变成整流电路要求的电压价。

其优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压底。

3.1.2滤波电路：由C1，C2，C3，C4构成，用于滤去整流输出电压中的纹波，本电路采用电容输入式，电容具有平波作用。

使纹波较小，适用于负载电压较高，负载变动不大的电路。

3.1.3 稳压电路：采用三端稳压集成电路，有输入，输出和接地端，内部由启动电路，基准电压电路，取样比较放大电路，调整电路和保护电路组成。

电路中接入电容用来实现频率补偿防止稳压器自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，另一方面以减少稳压电源输出端由输出电源引入的低干扰。

水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在水塔水位控制中的应用；2. 学生能够掌握水塔水位控制系统的设计流程，包括传感器的使用、PLC编程以及执行机构的控制；3. 学生能够解释水位控制中涉及到的物理概念，如液位、压力、浮力等，并与实际控制系统相结合。

技能目标：1. 学生能够操作PLC编程软件，设计并实现简单的水位控制程序；2. 学生能够运用问题解决策略，对水位控制系统进行调试和故障排除；3. 学生通过小组合作，能够协同完成一个综合性的水塔水位PLC控制项目。

情感态度价值观目标：1. 学生将培养对自动化控制技术的兴趣，认识到其在工业和日常生活中的重要性；2. 学生通过实践活动，培养创新意识和工程思维，增强解决实际问题的信心；3. 学生在小组合作中学会尊重他人意见，培养团队协作精神和责任感。

课程性质分析：本课程属于技术应用型课程，结合物理原理与工程技术，强调理论与实践的结合。

学生特点分析：考虑到学生处于高年级，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，能够理解较为复杂的控制系统，并具备初步的PLC操作能力。

教学要求：课程需以学生为中心，采用项目驱动教学法，鼓励学生动手实践，通过实际操作达到知识的内化和技能的提升。

通过具体的学习成果分解，教师可以有效地进行教学设计和评估，确保学生在知识掌握、技能应用和情感态度价值观形成方面均能取得实质性进步。

二、教学内容1. PLC基础原理- PLC的结构与工作原理- 常见输入/输出设备的使用2. 水塔水位控制系统组成- 液位传感器的种类及原理- 执行机构（如水泵、阀门）的控制方法3. PLC编程技术- PLC编程语言（梯形图、指令列表等）- 水位控制程序设计步骤及技巧4. 系统调试与优化- PLC程序的下载与上传- 系统调试方法及故障排除5. 综合项目实践- 小组合作设计水塔水位控制项目- 项目实施与评价教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。

multisim设计简易水塔水位电路一、前言Multisim是一款功能强大的电子电路仿真软件，它可以帮助我们快速地设计出各种电路，并通过仿真来验证电路的正确性。

本文将介绍如何使用Multisim来设计一个简易水塔水位电路。

二、水塔水位电路的原理水塔水位电路是一种常见的测量液位高度的电路，它通过测量液体表面上方空气和液体之间的压力差来确定液位高度。

当液位高度上升时，压力差也会随之增大，而当液位高度下降时，压力差也会随之减小。

三、设计思路根据上述原理，我们可以通过将一个压力传感器连接到一个微控制器上，并编写相应的程序来实现对液位高度的测量。

在本次实验中，我们将使用Multisim来模拟这个过程。

四、具体步骤1. 确定所需元件在开始设计之前，我们需要确定所需元件。

根据原理部分中所述，我们需要一个压力传感器和一个微控制器。

此外，为了使电路更加稳定可靠，我们还需要添加一些滤波器和放大器等元件。

2. 绘制电路图在确定所需元件后，我们可以开始绘制电路图。

首先，我们需要将压力传感器连接到微控制器的模拟输入端口上。

然后，我们需要添加一些滤波器和放大器来增强信号的稳定性和可靠性。

3. 进行仿真完成电路图的绘制后，我们可以进行仿真来验证电路的正确性。

在Multisim中，我们可以通过添加信号发生器和示波器等元件来模拟实际的测量过程。

通过调整各个元件的参数，我们可以观察到不同液位高度下输出信号的变化情况，并进一步优化电路设计。

4. 编写程序完成电路设计后，我们还需要编写相应的程序来实现对液位高度的测量。

在这个过程中，我们需要根据实际情况选择合适的编程语言，并根据微控制器型号和规格进行相应设置。

五、总结本文介绍了如何使用Multisim来设计一个简易水塔水位电路，并对具体步骤进行了详细说明。

通过本次实验，我们可以更加深入地理解水位测量原理，并提高自己的电路设计能力。

通用技术1电子控制技术之小水塔水位自动控制电路的制作教案【一】本活动说明根据《通用技术学科教学指导意见》，电子控制系统概述一章安排5个课时，本杰课可以安排在最后的2课时来完成。

活动是目的使让学生理解电子可控制技术的含义，能用方框图分析生活中常见的电子控制系统的工作过程，知道开环电子控制系统与闭环电子控制系统的区别。

本活动电子焊接时间需90分钟，主要完成控制线路板的元件安装和通电试验活动，通电试验时所需要的其余的配套设施，如贮水桶、蓄水池、水泵引线、三个不同位置的电极引线应在课前事前做好准备。

【二】教学建议 1. 提示：在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，控制器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是水泵。

2.提示：三极管9013管脚朝下，端面朝自己，三个脚分别是C 、B 、E ，继电器的电极安排都有相应标记，其工作原理可用参考教材P074、078相关介绍。

3.提示：电路板制好后，首先应清除铜箔面氧化层，可用擦字橡皮擦，这样不易损伤铜箔〔氧化严重的也可用细砂纸轻轻打磨〕，直至铜箔面光洁如新。

然后在铜箔面涂上一层松香水〔松香碾成粉末溶解于酒精中，浓一些效果好〕，晾干即可。

松香水涂层既是保护层〔保护铜箔不再氧化〕，又是良好的助焊剂。

4.提示：虚焊等焊接质量问题，往往是电子制作失败的原因之一。

除了需要不断练习之外，还应注意以下几个环节：〔1〕焊锡的选用：选用松香芯焊锡丝。

〔2〕助焊剂的选用：自制的线路板由于没有助焊剂，元器件引脚镀锡时应选用松香作助焊剂。

〔3〕焊点形状的控制：标准的焊点应圆而光滑无毛利。

焊点上如果带毛利或者焊点成蜂窝状。

这说明焊接这一基本功还必须练习。

在练习时，不要心急，一定要待烙铁头有足够的温度时，再动手焊。

先蘸上适量焊锡，不要过多或过少。

焊时烙铁头沿元器件引脚环绕一圈，再稍停留一下后离开，这样焊出的焊点一般都能符合要求。

5.提示：特别提醒学生在时间操作中要注意安全。

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。

郑州轻工业学院电子技术课程设计题目：_简易水塔水位控制电路___________________成绩：____________________学生姓名：李松霖专业班级：电子信息工程12-1班学号：院（系）：电气信息工程学院指导教师：江泳完成时间： 2014年 2月21日郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易水塔水位控制电路专业电信12-1学号 541201030121 姓名李松霖主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。

2．学习protel软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求1.要求电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。

假定水位范围是S1～S2（S1＜S2），S为实际水位。

当S＜S1时，两个水泵都放水；当S1＜S＜S2时，仅一个水泵放水；当S＞S2时，两个水泵都关闭。

2.要求电路在S1、S2处不能出现跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。

3.要求电路能够显示出水泵的状态。

4.要求电路能够手动调节水位控制的范围。

主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限： 2014年 2月21日指导教师签章：专业负责人签章：2014年 2月21日目录摘要 (1)1．系统总体方案设计 ··································错误!未定义书签。

555水塔水位课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解555水塔水位原理，掌握水位高低判断的基本方法。

2. 学生能运用物理知识解释555水塔的工作原理，理解水位传感器的作用。

3. 学生了解水位监控系统在生活中的应用，如水利工程、污水处理等。

技能目标：1. 学生能通过实际操作，学会使用555定时器搭建水位监测电路。

2. 学生具备分析水位监测电路故障的能力，并能提出合理的解决方案。

3. 学生能运用所学的知识，设计简单的水位监控系统。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索科学奥秘的热情。

2. 学生通过实践活动，培养动手能力、团队协作能力和解决问题的能力。

3. 增强学生的环保意识，认识到水资源的重要性，树立节约用水的观念。

课程性质：本课程为物理学科实践教学课程，以学生动手实践为主，注重知识的应用与创新能力培养。

学生特点：五年级学生具备一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手操作，但注意力集中时间较短。

教学要求：教师应结合学生特点，设计富有启发性的实践活动，引导学生主动探究，注重培养学生的动手能力和创新能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导。

通过课程目标的分解，确保学生能够达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容本节教学内容主要包括以下三个方面：1. 555水塔水位原理：讲解555定时器的工作原理，引导学生理解水位传感器如何将水位高低转化为电信号，进而控制555定时器输出高低电平。

- 教材章节：第五章《电子电路》第三节《555定时器及其应用》- 内容安排：通过图示和实物展示，让学生直观地了解555定时器的内部结构和水位传感器的工作原理。

2. 水位监测电路搭建与调试：指导学生动手搭建555水塔水位监测电路，学会使用仪器和工具，并能对电路进行调试。

- 教材章节：第五章《电子电路》第四节《电路的搭建与调试》- 内容安排：学生分组进行实践活动，教师巡回指导，解答学生在操作过程中遇到的问题。

目录1 概述 (1)1.1方案的提出 (1)2 系统总体方案设计 (2)2.1系统的组成框图 (2)2.2 各单元电路的工作原理 (2)2.2.1 电源电路 (2)2.2.2 水位监测和水位范围测量电路 (3)3 主要元器件的工作原理及参数 (7)3.1 元器件的工作原理及参数 (7)3.1.1 变压器 (7)3.1.2 桥式整流电路 (7)3.1.3 三端稳压器 (8)3.1.4 继电器 (8)3.1.5 555定时器 (8)结论与展望 (10)参考文献 (11)附录1 电路原理总图 (12)附录2 元器件清单 (13)1概述1.1方案的提出该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流5V电压。

稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。

水位测量和水位监测电路主要有电阻型水压传感器和迟滞比较器组成。

电阻型水压传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。

迟滞比较器不仅可以测量水位的范围，还可以防止跳闸现象的出现，并且通过可变电阻实现了手动调节水位范围的功能。

水泵开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成，是一种比较典型的和简单的电路。

用发光二极管构成显示电路更容易观察水泵工作情况。

综上所述，此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，且有经济前景。

2 系统总体方案设计2.1系统的组成框图图2-1 建议水塔水位控制电路的总体框图水位自动控制组成款图2-1所示，由电源电路给各个电路提供直流电源，通过检测电路对水塔水位及范围的测量，产生不同的电位通过由555定时器组成的单稳可重复触发电路控制电路，控制继电器的工作状态，从而实现对水泵工作状态的自动控制，并由红绿发光二极管显示水泵的工作状态。

2.2 各单元电路的工作原理该电路能够检测出水塔的水位，并且能够在不同的水位下通过两个水泵控制。

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。

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。