水箱水位自动控制器.docx最终版

水箱液位自动控制系统工作原理引言水箱液位自动控制系统是一种常见的自动化控制系统。

本文将对水箱液位自动控制系统的工作原理进行详细的介绍和探讨。

其中包括传感器的使用、控制器的设计以及执行器的操作等方面。

传感器水箱液位传感器是水箱液位自动控制系统的核心组件之一。

传感器通过测量水箱中的液位高度来获取相应的液位信息。

常见的液位传感器包括浮球式液位传感器和压力式液位传感器。

浮球式液位传感器浮球式液位传感器利用浮球的浮力来测量液位。

当液位上升时，浮球会随之上升；当液位下降时，浮球也会下降。

传感器通过检测浮球的位置来确定液位的高度。

压力式液位传感器压力式液位传感器通过测量液体对传感器的压力来确定液位的高度。

当液位上升时，液体对传感器的压力增加；当液位下降时，压力减小。

传感器通过检测液体对传感器的压力变化来确定液位的高度。

控制器控制器是水箱液位自动控制系统的另一个重要组成部分。

控制器根据传感器提供的液位信息，判断水箱液位是否在设定范围之内，然后发出相应的控制信号。

PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型。

它根据当前的偏差以及偏差的变化率来调整输出信号，使得系统的输出能够稳定在设定值附近。

PID控制器由比例项、积分项和微分项组成，分别对应于当前偏差、累积偏差和变化率。

控制信号控制信号是控制器向执行器发送的命令信号，用于控制水箱液位的变化。

通过调整控制信号的大小和方向，控制器可以实现水箱液位的自动上升和下降。

执行器执行器是控制水箱液位的关键部件。

执行器根据控制器发出的命令信号，调整水箱进水和排水的流量，从而实现水箱液位的自动控制。

电动阀门电动阀门是一种常用的执行器类型。

它通过电动机驱动阀门的开闭，从而调节水箱的进水和排水流量。

控制器通过控制电动阀门的开度，使得水箱液位保持在设定范围之内。

水泵水泵也是一种常见的执行器类型。

它通过驱动液体流动来调节水箱的液位。

控制器根据液位信息，调整水泵的工作状态，从而实现水箱液位的自动控制。

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课程设计报告设计题目：水箱液位控制系统班级：自动化0901班学号：20092395姓名:郝万福指导教师:王姝梁岩设计时间：2012年5月7号----5月25号摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池，蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。

因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。

在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。

通过将电磁流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度.首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流量和水箱(上)液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量和水箱（下)液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。

然后,通过参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等满足设计要求。

最后通过MATLAB仿真实验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。

目录摘要 (1)第1章引言 (2)第2章单片机水箱水位控制器的原理 (3)2.1单片机概述 (3)2.2水箱给水设备原理 (3)2.380C51单片机控制系统原理 (4)2.3.180C51单片机控制部分结构说明 (4)2.3.2单片机水箱控制系统工作原理 (5)第3章单片机水箱水位控制器硬件设计 (6)3.1单片机水箱水位控制器系统硬件简介 (6)3.1.1数据采集及处理模块 (6)3.1.2光电隔离简介 (12)3.1.3给水泵电机主控回路介绍 (13)3.280C51水箱控制系统主控硬件部署方案 (13)3.2.180C51单片机实现控制功能说明 (13)3.2.274LS373芯片实现系统功能说明 (13)3.2.3EPROM2764芯片实现系统功能说明 (15)第4章单片机水箱水位控制器程序设计 (18)4.1程序概要设计 (18)4.2控制器程序原理 (18)4.2.1系统主程序原理以及流程框图 (18)4.2.2自动模式子程序原理以及流程框图 (19)4.2.3手动模式子程序原理框图以及流程框图 (20)结束语 (23)致谢 (24)参考文献 (25)摘要大型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，并实现了报警和手动、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。

水箱液位自动控制系统工作原理
1水箱液位自动控制系统
水箱液位自动控制系统是一种控制水箱液位的自动化控制系统，它包括一个液位探测器、一个液位计算机、水箱液位控制装置和一个加水控制装置。

1.1液位探测器
液位探测器是系统的最重要的组成部分，它可以实时测量水箱中液位和水温，并将其实时数据发送到液位计算机。

1.2液位计算机
液位计算机负责接收液位探测器发送过来的实时温度和液位数据，并对其进行分析，计算出水箱当前的液位状态和液位变化趋势，并将运算结果发送给控制装置。

1.3水箱液位控制装置
水箱液位控制装置接收到液位计算机发送过来的水箱当前液位状态和液位变化趋势，根据实际情况确定是否需要加水，并根据设定的液位变化趋势来决定加水的次数和加水量。

1.4加水控制装置
加水控制装置接收来自水箱液位控制装置发送过来的控制信号，根据设定次数和加水量，控制加水泵启动停止，最终实现自动控制水箱液位，保持水箱液位的稳定。

水箱液位自动控制系统通过液位探测器实时测量水箱液位和温度，液位计算机对测量数据进行分析，水箱液位控制装置根据设定液位趋势确定是否需要加水，加水控制装置根据设定次数和加水量控制加水泵启动停止，实现了水箱液位的稳定控制。

目录1. PLC系统概述 (1)1.1 PLC的产生、定义 (1)1.2 PLC系统简介 (1)2.FX2系列PLC和控制对象介绍 (3)2.1 三菱PLC控制系统 (3)3.水位控制方案设计及调试 (6)3.1 PLC控制系统设计与调试的步骤 (6)3.2 系统设计 (8)3.2.1排水子系统 (8)3.2.2给水系统 (9)3.2.3水箱水位自动控制系统组成 (9)3.2.4水泵电动机控制电路的设计 (9)3.3 PLC的硬件设计 (10)3.3 PLC的软件设计 (11)4.PLC的维护及常见故障处理 (12)4.1 plc的维护 (13)4.2 plc产生故障的原因 (13)4.3查找故障的基本顺序 (14)4.4 查找故障的一般步骤 (15)4.5 PLC组件的更换步骤 (15)附录 (17)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1. PLC系统概述1.1 PLC的产生、定义一、可编程控制器的产生20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。

1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件后，立即引起了开发热潮。

二、可编程控制器的定义国际工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁布了第三稿。

该草案中对可编程控制器的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等面向用户的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

1.2 PLC系统简介在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。

水位自动控制系统１水位自动控制系统１．１系统的组成图1-1 为一个水位控制系统的示意图。

由图可见，系统的控制对象是水箱。

被控制量（或输出量）是水位高度H （而不是H 与Q1 或Q2 ）。

使水位H 发生改变的外界因素是用。

使水位能保持恒定的可控因素是给水量Q2 ，因此，Q2 为负载扰动量（它是主要扰动量）水量Q1 ，因此Q1 为主要作用量（理清H 与Q1 或Q2 间的关系，是分析本系统的组成的关键）图 1 一 1 水位控制系统示意图控制Q1 的是由电动机驱动的控制阀门V1 ，因此，电动机一变速箱一控制阀便构成执行元件。

电压U A 由给定电位器RPA 给定（电位器RPA 为给定元件）。

U B 由电位器RPB 给出，U B 的大小取决于浮球的位置，而浮球的位置取决于水位H 。

因此，由浮球一杠杆一电位器RPB 就构成水位的检测和反馈环节。

U A 为给定量，U B 为反馈量，U B 与U A 极性相反，所以为2水位自动控制系统负反馈。

U A 与U B 的差值即为偏差电压U (U = U A U B ) ，此电压经控制器与放大器放大后即为伺服电动机电枢的控制电压U B 。

根据以上的分析，便可画出系统的组成框图，如图 1 一2 所示。

图1—2 水位控制系统的组成框图3水位自动控制系统１．２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H 上。

一旦流入水量或流出水量发生变化，水箱液面高度H 便相应变化。

例如，当液面升高时，浮子位置亦相应升高，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，使水箱的流量减少。

此时，水箱液面下降，浮子位置下降，直到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，若水箱液位下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到到给定高度H。

水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统是一种常见的自动化控制系统，它主要用于控制水箱的液位，确保水箱中的水始终保持在一定的水位范围内。

该系统的工作原理是通过传感器检测水箱中的液位，并根据液位信号控制水泵的启停，从而实现水箱液位的自动控制。

水箱液位自动控制系统主要由液位传感器、控制器和水泵组成。

液位传感器是系统的核心部件，它能够实时检测水箱中的液位，并将液位信号传输给控制器。

控制器根据液位信号来控制水泵的启停，当水箱中的液位低于设定值时，控制器会启动水泵，将水泵中的水送入水箱中，直到液位达到设定值时，控制器会停止水泵的运行。

水箱液位自动控制系统的工作原理非常简单，但是它能够有效地保证水箱中的水始终保持在一定的水位范围内，避免了水箱中水位过高或过低的情况发生。

这不仅可以保证水的供应，还可以避免水泵因为长时间运行而损坏，从而延长水泵的使用寿命。

除了水箱液位自动控制系统，还有许多其他的自动化控制系统，如温度自动控制系统、湿度自动控制系统等。

这些系统都是基于传感器检测环境参数，并根据参数信号来控制设备的启停，从而实现自动化控制的目的。

随着科技的不断发展，自动化控制系统将会越来越普及，为人们的生活带来更多的便利和舒适。

水箱水位自动控制系统原理Water tank water level automatic control system is an essential part of many industrial and residential applications. It helps maintain the water level within the tank at a desired range, preventing both overflow and dry running. 水箱水位自动控制系统是许多工业和居住应用中不可或缺的一部分。

它有助于保持水箱内的水位在所需范围内，防止溢出和干跑。

There are several components that make up a water tank water level automatic control system. The first key component is a water level sensor, which is used to measure the water level within the tank. 可变电阻水位计, 是用来测量水箱内水位的。

Once the water level sensor detects that the water level is below or above the desired range, it sends a signal to the control unit of the system. 控制单元随后接收到信号后, 根据预设程序调节水泵始停。

系统的控制单元会根据这个信号来决定是否启动或关闭水泵, 以使水位在合适的范围内。

这种自动控制系统可以极大地减轻人工观察和调节水位的负担, 使水箱内的水位得到有效控制。

There are several benefits to using a water tank water level automatic control system. Firstly, it reduces the need for constant monitoring and adjustment of water levels, saving time and manpower. 其次, 它能够减少水的浪费, 并且保护水泵免于因过度的开启和关闭而受到损坏。

第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。

在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。

液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。

根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。

结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。

应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。

图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。

图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。

也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。

因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。

只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。

性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。

性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。

性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。

不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。

尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。

有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。

在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。

由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。