水塔水位控制系统设计
吉林建筑大学
电气与计算机学院
电气控制与PLC应用课程设计报告
设计题目：水塔水位控制系统设计
专业班级：建筑电气与智能化151
学生姓名：卫界岑
学号：201511679（20）
指导教师：张立辉王亚娟
设计时间：2017.7.3——2017.7.14
目录
1 引言 (1)
1.1 课程设计目的与意义 (1)
1.2 课程设计内容 (1)
1.3 课程设计实现的目标 (1)
2 系统总体方案设计 (2)
3 系统硬件设计 (3)
3.1 主电路的设计 (3)
3.2 控制电路的设计 (4)
3.2.1 PLC概述 (4)
3.2.2 PLC选型 (6)
3.2.3 PLC的I/O变量定义及分配表 (7)
3.2.4 PLC的I/O接线图 (8)
4 系统软件设计 (9)
4.1 程序设计思路及流程图设计 (9)
4.2 梯形图程序设计及分析 (11)
6 系统调试及结果分析 (14)
总结 (15)
参考文献 (16)
1 引言
1.1 课程设计目的与意义
《电气控制与PLC应用》课程设计是建筑电气与智能化专业一个重要的实践性教学环节。通过课程设计使学生进一步巩固电气控制技术的基本知识；达到掌握电气控制系统的原理设计、工艺图纸设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，熟练地进行系统外围电路设计、编程等工作，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；撰写设计报告和编制技术资料的能力。
1.2 课程设计内容
1．拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，
它是整个设计的依据。
2．选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
3．设计电气原理图；
4．选定PLC的型号；
5．编制PLC的输入/ 输出端子接线图；
6．根据系统设计的要求编写相应的PLC程序及人机界面等。
7．设计操作台、电气柜及非标准电器元件；
8．撰写课程设计说明书。
根据具体任务，上述内容可适当调整。
1.3 课程设计实现的目标
通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：
1.掌握电气控制电路和PLC电路得分析和设计的基本方法。
2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。
⑴学会自己分析、找出解决问题的方法。
⑵对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。
3.掌握绘制电气控制原理图和PLC梯形图的方法。
4.培养学生的实践能力。
5.电气图的绘制必须符合国家有关规定的标准。
通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
2 系统总体方案设计
图1 水塔水位控制系统方案设计图
1.保持水池的水位在S1——S2之间，当水池水位低于下限液位开关S1，此时S1为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当5S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关S1时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关S1为OFF，表示水位高于下限水位。当液面高于上限水位S2时，则S2为ON，电磁阀关闭。
2.保持水塔的水位在S3——S4之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关S3时，则水塔下限液位开关S3为ON，则驱动电机M(水泵)开始工作，向水塔供水。当S3为OFF 时，表示水塔水位高于水塔下限水位。当水塔液面高于水塔上限水位开关S4时，则S4为ON，电机M(水泵)停止抽水。
当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机M(水泵)不能启动。
图2 设计原理图
3 系统硬件设计
3.1 主电路的设计
给排水工程中常使用三相异步电动机Y90L-4，功率为1.5KW。水泵上的电动机一般是单向旋转，并有以下控制:在水塔水位检测系统中通过水位传感器检测实际水位的高度，当水位低于最低水位时，向PLC发出信息启动水泵，经过5S检测水塔水位是否提高，从而来控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向PLC发出控制信息，停止水泵工作。水位闭环调节原理是：通过在水塔中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入PLC，执行程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。
图3 电机的主电路图
3.2 控制电路的设计
3.2.1 PLC概述
最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的。
（1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
（2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，
必须等扫描到该触点时才会动作。
为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式—扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
2.1.1扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段，如图4所示。
第（n+1）
第（n-1）
（1）输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（2）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，
才是PLC的真正输出。
2.1.2 PLC的I/O响应时间
为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间，如图所示。
图5 PLC扫描周期示意图
3.2.2 PLC选型
此电动机选用EJ15-3型电动机。
其中“E”表示电动机，“J”表示交流的，15为设计序号，3为最大工作电流。
相关元件主要技术参数及原理如下：
EJ15系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
1）额定电压为220V，额定频率为50Hz，功率为2.5KW，采用三角形接法；
2）电动机运行地点的海拔不超过1000m。工作温度-15~40℃/湿度≤90%；
3）EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述：
（1）结构合理
对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC，物料混合控制系统的设计选用整体式结构的PLC 能够达到要求。
（2）功能强、弱适当
对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC，西门子
公司的S7-200系列机或欧姆龙公司的COM1。
（3）机型统一
PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印
刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于
整体式结构的PLC功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统
都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。一个大型企业选用PLC时，尽量
要做到机型统一。由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；
另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制相互通信，集中协调管理。物料混合控制系统控制要求比较简单选择整体式结构的PLC。
（4）是否在线编程
PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新
修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。PLC的编程分为离线编程和
在线编程两种。离线编程的PLC，其主机和编程器共用物料混合控制系统采用离线编程。
（5）PLC的环境适应性
由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的
环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般PLC及其外部电路（I/O
模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：
温度工作温度0～55℃，最高为60℃储存温度 -40℃～＋85℃
湿度相对湿度5%～95%(无凝结霜) 振动和冲击满足国际电工委员会标准
电源交流200V，允许变化范围为-15%～＋15%，频率为47～53Hz 瞬间停电保持l0ms
环境周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体
对于需要应用在特殊环境下的PLC，要根据具体的情况进行合理的选择。
根据设计要求、控制要求，选定PLC的型号为：DVP-40ES00R2
它是台达公司生产的PLC，拥有40点主机，而本例实际只需要6路输入、7路输出，输出留有约1/3的余量，输出所留余量超出1/3，完全满足要求；拥有8K步的内存
容量，而本例用户程序的容量估计在50步左右，完全够用。
3.2.3 PLC的I/O变量定义及分配表
系统的输入信号：控制开关1个，液位开关4个，共5个输入信号；系统的输出
信号有：电磁阀1个，电机1台，指示灯5个，共7个输出点。台达PLC有8个输入点，16个输出点，交流供电，满足本例要求。如：X0为水位控制开关的地址输入继电器，
X1为水塔上限液位开关S1的地址输入继电器，X2为水塔下限液位开关S2的地址输入
继电器，X3为水池下限液位开关S3的地址输入继电器，X4为水池上限液位开关S4的地址输入继电器，即，在PLC中，通过X0、X1、X2、X3、X4来进行对水塔水位进行液位控制。Y0为电磁阀的地址输出继电器，Y1为电机M的地址输出继电器，Y2为水池下限指示灯a1的地址输出继电器（到水池下限时灯亮），Y3为水池上限指示灯a2的地址输出继电器（到水池上限时灯亮），Y4为水塔上限指示灯a3的地址输出继电器（到水塔下限时灯亮），Y5为水塔上限指示灯a4的地址输出继电器（到水塔上限时灯亮），Y6为报警指示灯a5的地址输出继电器（警报时灯亮），即，PLC中，通过Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6对液位进行合理控制，方便与输入设备协调搭配。由此，PLC输入/输出接口分配表如下：
表1 水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表
输入
继电器现场器件
输出
继电器
现场器件
X0 启动按钮Y0 电磁阀
X1 水塔上限液位开关S1 Y1 电机M
X2 水塔下限液位开关S2 Y2 水池下限指示灯a1
X3 水池下限液位开关S3 Y3 水池上限指示灯a2
X4 水池上限液位开关S4 Y4 水塔下限指示灯a3
X5 停止按钮Y5 水塔上限指示灯a4
Y6 报警指示灯a5
3.2.4 PLC的I/O接线图
据输入输出分配表，再加上设备的要求，对输入、输出地址进行分配，水塔水位控制系统的I/O接线图如7所示。
图7 系统I/O 接线图
4 系统软件设计
4.1 程序设计思路及流程图设计
水塔水位控制系统的PLC 控制流程图，根据设计要求，控制流程图如图8所示。
水泵 报警指
示灯a5 X0
X2
X1 X5 X4 X3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
Y6
图8 程序流程图
4.2 梯形图程序设计及分析
梯形图编程语言是一种图形化编程语言。它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器—接触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。
指令是用英文名称的缩写字母来表达PLC的各种功能的助记符号，类似于计算机汇编语言。由指令构成的能够完成控制任务的指令组合就是指令表，每一条指令一般由指令助记符和作用器件编号组成，比较抽象，通常都先用其它编程方式表达，然后改写成相应的语句表。
通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程，其编程的一般规则有：
1)梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形。梯形图所使用的元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。
2)梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且认为它只能由左向右单方向流：层次的改变也只能自上而下。
3)梯形图中的继电器实质上是变量存储器中的位触发器，相应某位触发器为“I态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“O态”。梯形图中继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定时器、计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。
4)梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。
5)继电器线圈在一个程序中不能重复使用；而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。
6)PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。
当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。扫描从0号存储地址所存放
的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始。
图9 程序流程图设计的梯形图
图9 所示是满足图8 所示工艺流程的梯形图。水塔水位控制系统工作时，按如下步骤进行：
（1）压下启动按钮SB1，输入继电器触电X0接通, M200得电自锁；
（2）当水池液位到下限开关S3时，输入继电器X3接通，Y0得电自锁，电磁阀打开；
（3）当水池液位到下限开关S3时，输入继电器X3接通，Y2得电，则水池下限指示灯a1亮；
（4）电磁阀开启，往水池加水，并启动定时器T5，定时5S；
（5）5S后若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时，输出继电器Y6接通，报警指示灯a5亮；
（6）当水塔水位低于水塔下限液位开关S2时，输入继电器X2接通，Y1得电自锁，水泵抽水；
（7）当水塔水位低于水塔下限液位开关S2时，输入继电器X2接通，Y4得电，水塔下限指示灯a3亮；
（8）当水塔中的水位达到水塔上限液位开关S1时，输入继电器X1接通，Y5得电，水塔上限指示灯a4亮；
（9）当水塔中的水位达到水塔上限液位开关S1时，输入继电器X1常开触点闭合，则此时常闭触点断开，故Y1失电，水泵停止抽水；
（10）当水池中的水达到水池的上限液位开关S4时，输入继电器X4闭合，Y3得电，水池上限指示灯a2亮；
（11）当水池中的水达到水池的上限液位开关S4时，输入继电器X4常开触点闭合，则此时常闭触点断开，Y0失电，电磁阀关闭，此次供水完成。
水塔水位控制系统指令：
LD X0
OR M200
ANI X5
OUT M200
LD M200
OR Y0
AND X3
ANI X4
OUT Y0
LD Y0
OUT Y2
LD M200
AND Y0
TMR T5 K50
LD M200
AND T5
AND X3
OUT Y6
LD M200
ANI X3
AND X2
ANI X1
OR Y1
OUT Y1
LD X2
OUT Y4
LD X1
OUT Y5
LD X4
OUT Y3
END
6 系统调试及结果分析
图10 梯形图仿真
（1）压下启动按钮SB1，输入继电器触电X0接通, M200得电自锁；
（2）当水池液位到下限开关S3时，输入继电器X3接通，Y0得电自锁；
（3）当水池液位到下限开关S3时，输入继电器X3接通，Y2得电；
（4）电磁阀开启，往水池加水，并启动定时器T5，定时5S；
（5）5S后若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时；
（6）当水塔水位低于水塔下限液位开关S2时，输入继电器X2接通，Y1得电自锁；
（7）当水塔水位低于水塔下限液位开关S2时，输入继电器X2接通，Y4得电；
（8）当水塔中的水位达到水塔上限液位开关S1时，输入继电器X1接通，Y5得电；
（9）当水塔中的水位达到水塔上限液位开关S1时，输入继电器X1常开触点闭合，则此时常闭触点断开，故Y1失电；
（10）当水池中的水达到水池的上限液位开关S4时，输入继电器X4闭合，Y3得电；
（11）当水池中的水达到水池的上限液位开关S4时，输入继电器X4常开触点闭合，则此时常闭触点断开，Y0失电，此次仿真完成。
总结
课程设计是我学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的水塔水位的自动控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及PLC制作程序等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行课程设计的目的所在。
虽然课程设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种元件的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实践经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通能力和理解能力。
在设计中，首先要对本次设计所需物品进行了解，比如PLC，水塔水位等。再加上逐步分析PLC各种模拟量，以方便对设计内容建立一个大致的系统方案。其次，在设计好的系统方案基础上，对系统进行软、硬件分析，进一步对系统能否正常运行做了检查。最后，把方案实践于PLC上，检测方案能否运行成功，并画出梯形图，让人更清楚的了解系统的运行轨迹。
顺利如期的完成本次课程设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。比如我的设计在节约水能源上就有很大的不足，在这个能源紧缺节能被高度重视的社会中，这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国奉献。
参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.化学工业出版社，2004
[2]马小军.建筑电气控制技术.机械工业出版社，2005
[3]陈志新等.电气与PLC控制技术. 北京大学出版社，2006
[4]付家才.电气控制实验与实践. 高等教育出版社，2004
[5]李建兴.可编程序控制器应用技术．北京：机械工业出版社，2004
水塔水位 PLC课程设计
综合成绩优秀（）良好（）中等（）及格（） 不及格（） 教师（签名） 批改日期年月日PLC 课程设计报告 院系电子与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气1102学号 ******** 姓名 ****** 年月
水塔水位的PLC控制 一.控制要求 自来水供水系统中，修建了一些水塔，要求保证水塔水位在一定范围内变化，由5台水泵供水，当谁为低于下限（有一水位监测点，用开关模拟）时，增加供水水泵，当水位高于上限（有一水位监测点，用开关模拟）时，减少供水水泵。 1）起动按1-5号顺序起动，停止逆序，每台电动机采用Y/Δ起动，若增加一台水泵后，水位不够，在完全起动5秒后，下一台水泵起动，直至水位满足下限要求。 2）正常供水量最大时，只需4台水泵供水，第5台为备用泵。 3）为防止备用泵长期闲置而锈蚀，1、2号泵固定，3、4、5号泵固定时间更替编号（以3号泵的每次起动作更改）。 4）当某台电动机发生故障时，在工作顺序忠剔除此电机并重新为其他电机设定编号。 二．控制系统设计分析 （一）设计思路与步骤 1）顺序起动逆序停止、Y/Δ起动设计较为简单，凭经验设计 2）下上限的控制，可理解为下限控制顺序起动，上限控制逆序停止3）备用水泵的转换，可理解为345号水泵只用两个，有一个不用。可通过计数2号水泵打开次数来轮换备用水泵 4）水泵出现故障的切除，不能干扰其他水泵的正常运行，其实就是考虑下级水泵的依然能够运行的问题
（二）统计输入输出点数 序号元器件用途 1 SB1 控制电路供电 2 SB2 控制电路失电 3 SB3-SB7 上下限模拟开关 4 QS1-QS 5 1-5号水泵故障切除开关 5 KM1-KM15 1-5号水泵星三角起动 三．PLC系统硬件配置 槽号 1 2 3 4 5 6 模块选择PS307 5A CPU314- 2DP SM321 DI16*D C24V SM322 DO16*DC 24V/0.5A SM322 DO16*DC 24V/0.5A I/O 点 范围 I0.0~I1.7 Q4.0~Q7.7 Q8.0-Q9.7 四．主电路设计及说明 见附录1 五．输入输出点分配与接线图 元器件I/O口用途 SB1 I0.0 控制电路电源供电 SB2 I0.6 控制电路电源失电 SA1 I1.0 下限模拟开关 SA2 I1.1 上限模拟开关 SB3 I0.1 1号水泵故障切除 SB4 I0.2 2号水泵故障切除 SB5 I0.3 3号水泵故障切除 SB6 I0.4 4号水泵故障切除 SB7 I0.5 5号水泵故障切除
水箱液位控制系统设计说明
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
水塔水位控制系统课程设计报告
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。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6
基于三菱PLC的水塔水位自动控制设计
电气工程学院 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：电气工程及自动化系指导教师：
摘要 目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。因此，不少单位自建水塔储水来解决高层楼房的用水问题。最初，大多用人工进行控制，由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。要么水泵关停过早，造成水塔缺水；要么关停过晚，造成水塔溢出，浪费水资源，给用户造成不便。利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。 本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水塔水位自动控制系统核心，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。 关键词：水位自动控制、三菱FX2N、水泵、传感器
目录 摘要 ............................................................................................................................................................................ I 目录 ........................................................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1本课题的选题背景与意义 (1) 1.2可编程逻辑控制器简述 (1) 第二章水塔水位控制系统硬件设计 (2) 2.1基于PLC的水塔水位控制系统基本原理 (2) 2.2水塔水位控制系统要求 (3) 2.3水塔水位控制系统主电路设计 (4) 2.4 系统硬件元器件选择 (5) 2.5 I/O口的分配及PLC外围接线 (6) 第三章水塔水位系统的PLC软件设计 (10) 3.1 水位控制系统的流程图 (11) 3.2 PLC 控制梯形图 (12) 3.3 水位控制系统的具体工作过程 (20) 第四章总结 (21) 参考文献 (22)
水塔水位课程设计
吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 目录 第1章绪论 (1) 第2章水塔水位控制系统的组态设计 (2) 2.1 组态软件概述 (2) 2.2 组态软件在我国的发展 (2) 2.3 组态软件的功能特点发展方向 (3) 第3章水塔水位控制系统方案设计 (4) 3.1 传统水塔水位控制 (4) 3.1.1 工作原理 (4) 3.1.2 外部接线与控制列表 (4) 3.2 PID水塔水位控制系统的工作原理 (6) 3.2.1 设计分析 (6) 3.2.2 可行性试验 (7) 3.2.3 可行性分析 (7) 3.3 水位闭环控制系统 (8) 第4章组态王水塔水位控制系统建模与分析 (10) 第5章系统硬件开发设计 (12) 5.1 可编程控制器的选型 (12) 5.2 EM235模拟量模块 (13) 5.3 硬件连接图 (15) 5.4 控制系统I/O地址分配 (15) 总结 (16) 致谢 (16) 参考文献 (18)
吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第一章绪论 组态”的概念是伴随着集散型控制系（简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。
基于PLC的液位控制系统设计
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名：濮孝金 学号： 专业：机械电子工程 年月
摘要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and
control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to
水塔水位自动控制
实训三、水塔水位自动控制 一、实训目的 1、了解水塔水位自动控制工作原理。 2、掌握梯形图的编程方法和指令程序的编法。 3、掌握编程器的基本操作以及编程器的输入、检查、修改和运行操作。 二、实训器材 1、亚龙PLC主机单元一台。 2、亚龙PLC水塔水位自动控制单元一台。 3、计算机或编程器一台。 4、安全连线若干条。 5、PLC串口通讯线一条。 三、工作原理 水塔水位的工作方式： 当水池液面低于下限水位（S4为ON表示），电磁阀Y打开注水，S4为OFF，表示水位高于下限水位。当水池液面高于上限水位（S3为ON表示），电磁阀Y关闭。 当水塔水位低于下限水位（S2为ON表示），水泵M工作，向水塔供水，S2为OFF，表示水位高于下限水位。当水塔液面高于上限水位（S1为ON表示），水泵M停。 当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵M不启动。 四、I/O分配表 表3-1水塔水位自动控制的I/O分配表
水塔上限位S1 水塔下限位S2 水池上限位S3 水池下限位S4 电磁阀Y 水泵M I0.1 24V 12V FU I0.2 I0.3 I0.4 1M 2M Q0.1 Q0.2 1L CPU 226 CN 五、I/O接线 图3-1 水塔水位自动控制的I/O 接线 六、实训步骤 1、先将PLC 主机上的电源开关拨到关状态，严格按图3-2 所示接线，注意12V 和24V 电 源的正负不要短接，电路不要短路，否则会损坏PLC 触点。 2、将电源线插进PLC 主机表面的电源孔中，再将另一端插到220V 电源插板。 3、将PLC 主机上的电源开关拨到开状态，并且必须将PLC 串口置于STOP 状态，然后通 过计算机或编程器将程序下载到PLC 中，下载完后，再将PLC 串口置于RUN 状态。 4、接通2. 5、2. 6、2.7（2.4 不接通），否则无法正确运行演示程序。 5、按下列步骤进行实训操作： （1）拨下限开关S4，电磁阀Y 亮，下限开关S4 复位。 （2）拨上限开关S3，电磁阀Y 灭，上限开关S3 复位。 （3）拨下限开关S2，水泵M 亮，下限开关S2 复位。 （4）拨上限开关S1，水泵M 灭，上限开关S1 复位。 各种限位开关初始状态都是朝下。 七、实物接线图 图3-2 所示水塔水位自动控制接线图。 八、思考题 当水池水位低于下限水位（S4 为 ON），电磁阀 Y 应打开注水，若 3 秒内开关 S4 仍未由闭合转为分断，表明电磁阀 Y 未打开，出现故障，则指示灯 Y 闪烁报警。
液位控制系统设计说明
目录 第１章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -
西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)
一、水塔水位 1、系统描述及控制要求 1.1 国内外发展现状调查 1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。 西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
(完整版)新基于51单片机的水塔水位检测课程设计
目录 第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 1.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 1.2设计要求及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３第2章总体方案论证与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 2.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 2.2设计要求及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５第3章系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.2系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 3.3 ADC0808的简要介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 3.4水位监测电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8第4章系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 4.1水位控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 4.2水质检测程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4.3 使用说明与注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第5章系统调试与测试结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 5.1 软件测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 5.2 硬件测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 附录1 程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 附录2 仿真效果图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
液位控制系统设计
液位控制系统设计 学院： 专业班级： 学生姓名： 指导老师：
液位控制系统设计 本文主要讲了压力传感器实现的液位控制器的设计方法，以单片机为核心。通过外围硬件电路来达到实现控制的目的，根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。 。关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真 0 引言 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，很多地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。电子界，在2003年7月，https://www.docsj.com/doc/8a547807.html, （91 猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。大家都有些奇怪一块小小的片子，为何有这样的魔力？我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。正因为如此他才改变了我的生活它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3 亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地
水塔水位智能控制系统
摘要 水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器，还有一个直接接上5V的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为0时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为0时，电机停转。当发生下限位传感器电位为0而上限位传感器电位不为0时，电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有LED 灯和蜂鸣器，报警时LED灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态，分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。 水塔水位控制系统的原理 1、功能要求 1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。 2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。 3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 4）供水系统出现故障时，自动报警。 2、基本原理 图1 水塔水位检测原理图 水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。 在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B 点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低．水泵供水。 B和p1.0、C和P1.1之间接4.7k 的电阻（下拉电阻），目的是为了保护单片机。单片机9
水塔水位的PLC控制设计
水塔水位的PLC控制设计 中原工学院课程设计 院系名称:机电学院 班级: 机自074 学号: 200700314416 指导教师: 靳继勇 姓名: 石亚罕 日期:2010 年 9 月 16 1 中原工学院课程设计 一、目录 一、目 录 ..................................................................... ..................................... 2 二、前 言 ..................................................................... ..................................... 3 三、设计任务 书 ..................................................................... ......................... 4 四、控制方案的选 择 ..................................................................... ................. 6 6、硬件的选 择 ..................................................................... ......................... 6 (1) 确定Plc的cpu的型 号 .....................................................................
(完整版)水位控制系统设计
课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：
水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.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软件及伟福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，伟福仿真软件
目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)
前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。
PLC水塔水位控制实验报告
中国矿业大学机电学院 机电综合实验中心实验报告 课程名称机电综合实验 实验名称水塔水位控制模拟系统 实验日期20１６、11、２0 实验成绩 指导教师 第一章绪论 1、1实验目得 学会使用组态软件(推荐选用组态王软件)与PLC(推荐选用ＳIMEIＮS S7-２ 0０)控制系统连接,采用下位机执行,上位机监视控制得方法,构建完成水塔水位 自动控制系统。 1、２实验要求 (1)阅读本实验参考资料及有关图样,了解一般控制装置得设计原则、方法与步 骤。 (2)调研当今电气控制领域得新技术、新产品、新动向,用于指导设计过程,使设 计成果具有先进与创造性。 (３)认真阅读实验要求，分析并进行流程分析,画出流程图。 (4)应用PLC设计控制装置得控制程序。 （5)设计电气控制装置得照明、指示及报警等辅助电路。 (6)绘制正式图样,要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP
7-Micro／Wｉn３2编程软件编写梯形图。 1、3 实验内容 （1）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; （２)阀Y打开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; (３)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。 １、４课程设计器材: (1)TKPLＣ－1型实验装置一台 (2)安装了STEP7－Ｍicro/ＷＩN32编程软件与组态软件得计算机一台。 (3）PＣ／PPI编程电缆一根。 （4)连接导线若干。 1、５ PLC得介绍 可编程逻辑控制器(PｒogrａmmabｌｅＬoｇｉｃ Controller,PLC），它采用一类可编程得存储器,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得指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型得机械或生产过程。 1、5、1基本结构 PLC实质就是一种专用于工业控制得计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示： 1、５、2 PLＣ得特点