液面自动控制装置

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3.连铸机长岗位作业制度

连铸机长岗位作业制度

岗位职责

职责

协助倒班作业长管理本机组人员，指导和安排工作。

1.1

1.2

负责本铸机本班设备、生产、质量、安全和现场定置管理。

负责本岗位交接班，并对机组交接班情况进行协调和确认。

1.3

1.4

负责开浇前、后设备检查确认，特别是结晶器确认，开浇前中包烘烤情况确认，停浇各项操作确认、生产准备工具材料检查确认。

负责组织当班生产并处理生产中发生的异常事故，召开生产事故分析会，对同类事故发生作1.5

出相应的预案。

协助倒班作业长对本机组人员进行业绩评价和考核，并及时发布。

1.6

按时参加厂调的班前会、班后会，及时了解当班生产情况。

1.7

负责按时组织本班的班前会，对本班当日生产、安全进行安排和交底；班后组织班后会，对1.8

本班生产、安全、质量、劳动纪律进行总结。

1.9

负责本机组班组建设及对外协调。

负责对本铸机本班所有岗位的标准化作业及技术水平的提高进行指导。

1.10

负责对台下金火焰外协人员管理。

1.11

完成上级交给的任务。

1.12

权限

考核与制止违规行为，维护现场环境卫生。

质量、安全、环保作业指导书

目的

为确保中间罐浇钢操作，保证人员、设备安全有效运行，消除或者减少对环境的影响，控制产品质量在控制环节造成的影响，保护环境卫生，特制定本岗位作业指导书。

合用范围

合用于连铸机长岗位作业。

工作程序

作业前准备

3.1

中间包、浸入式水口预热基准

3.1.1

烘烤前对中包塞棒的落位、水口的安装质量进行确认、检查，正常后方可进行烘烤。

3.1.1.1

3.1.1.2

中间包预热标准

～150

分钟。

铸机小火烘烤时间30

机械设备控制技术课件(中职机械)第八章

机、电、液联合控制系统的分析步骤
(1)弄清机械源自文库备的结构，清楚机械设备的工作情况。 (2)了解机械设备的工作过程和控制要求。 (3)弄清液压系统的工作原理，列出各元件的动作表。 (4)清楚机械设备对电气控制的要求。 (5)分析电气控制的控制过程。 (6)综合电气、液压和机械设备的工作原理，把三者联系起来综合分析。

活动1 组合机床动力滑台液压系统

组合机床是一种高效率的机械加工专用机床，它由通用部件和专用部件组成，加工范围较宽，自动化程度较高，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。动力滑台是组合机床上实现进给运动的一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削及攻螺纹等加工工序。
要求其工作循环为：立柱上升→伸臂→立柱顺时针转→ 真空吸头取工件→立柱逆时针转→缩臂→立柱下降。
电磁铁的动作顺序表

机械手在工作循环中各电磁铁的动作顺序表
气动机械手工作过程

任务分析气动机械手各个动作执行时，液压系统的工作流程（1）立柱上升（2）伸臂（3）立柱顺时针转（4）真空吸头取工件（5）立柱逆时针转（6）缩臂（7）立柱下降
活动2 液面自动控制装置气动系统

液面自动控制装置用于将容器中的液体保持在一定高度范围内。
液面自动控制装置气动系统特点

液位控制

摘要

液位控制器是指通过机械式或电子式的方法来进行高低液位的控制，可以控制电磁阀、水泵等，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据选用不同的产品而不同。液位控制器的探头产生高频超声波脉冲耦合到容器外壁。这个脉冲会在容器壁和液体中传播，还会被容器内表面反射回来。通过对这种反射特性的检测和计算，就可以判断出液位是否达到了液位控制器安装的位置。液位控制器输出继电器信号，来完成对液位的监控。主要用于监测储罐液面，实现上下限报警或监测管道中是否有液体存在，储罐材质可以是各类金属、金属或不发泡塑料。这种方式不受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度、沉淀等因素的影响，所以适用于医药，石油，化工，电力，食品等行业的各类液体液位工程控制，对于有毒的、强腐蚀危险品液体的检测，该产品更是理想的选择。

关键字：机械式；自动化；控制

ABSTRACT

Liquid level controller is controlled by mechanical or electronic to liquid level, can control the electromagnetic valve, water pump, so as to realize semi-automatic or fully automatic, there are a variety of methods, selected according to different products and different. Probe liquid level controller to generate high-frequency ultrasonic pulse coupled to the outer wall of the container. The pulse propagation in the vessel wall and the liquid in the container, will be back surface reflection. Through the detection and calculation of the reflection characteristics, can determine whether the liquid level reaches the level controller installation position. Liquid level controller output relay signal, to monitor the level of. Mainly used for monitoring the tank liquid level, whether liquid exist to achieve alarm or monitoring of pipelines, storage tank material can be all kinds of metal, metal or non foamed plastic. This mode is not affected by the medium density, dielectric constant, conductivity, reflection coefficient, pressure, temperature, precipitation and other factors, so it is suitable for pharmaceutical, petroleum, chemical, electric power, control food industry and various liquid level engineering, for the detection of strong corrosion liquid toxic, dangerous goods, the product is more the ideal choice.

水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图

水位控制开关是反馈液面位置信号，通知值班室中控台，水位是否到达指定水位，并可联动控制相关设备启动或关闭（如，水泵）。信号电压常为12V或24V安全电压。

水位控制开关--应用领域广泛应用于工业锅炉、民用建筑用水池、水塔、水箱，以及石油化工、造纸、食品、污水处理等行业内开口或密闭储罐，地下池槽中各种液体的液位测量，被检测的介质可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导电及非导电液体。与电动阀组成一套先进的液位显控设备，自动开、关电动阀。

水位控制开关原理--电容式电容式水位开关原理：是采用侦测水位变化时所引起的微小电容量（通常为PF）差值变化，由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理，可以输出多种信号通讯协议，如：IO，BCD，PWM，UART，IIC，电容式水位检测的最大优势在于可以隔着任何介质检测到容器内的水位或液体的变化，大大扩展了实际应用，同时有效避免了传统水位检测方式的稳定性、可靠性差的弊端，甚至在某些特殊领域不能检测的问题。该专用ADA电容检测芯片由于内置MCU双核处理，就可以实现很多特殊控制功能，甚至实现更多的集成化、智能化水位检测功能，诸如太阳能热水器、咖啡壶等应用中掉电后的水位变化也能可靠检测当前水位，电容式水位检测是目前水位开关中最有优势的检测方法。

水位控制开关原理--电子式电子式水位开关原理：（并不是电极式，不是靠通过水的导电性去判断水位，常规尺寸为15020mm）通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等，当判断到无水时，芯片输出0V。高低电平的信号通过PLC或其它控制电路板来读取，并驱动水泵等用电器工作。产品可以任意方向安装，当横向安装时，水位到达蓝线就动作，且精度较高。产品竖向安装时，水位到达红线就动作，有一定的防波浪功能。图中的BZ2401为普通型电子式水位开关，适用常温水体环境。产品用环氧树脂封灌，密封防水，可长期浸在液体中，外部无机械活动部件，寿命长。电子式水位开关适用行业：自来水厂、名贵水产养殖业、

实验16 利用传感器制作简单的自动控制装置

(选填“变大”“变小”或“不变”)。
解析:②由题图丙可知横坐标为光照强度,纵坐标为光敏电阻阻值,随着光照
强度的变大,光敏电阻的阻值变小,但二者不是线性关系。
答案:②变小
考点二
创新性实验
[例3] [实验器材的创新] 如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图。当罐中装满液体
百度文库
时,液面与出液口高度差为h,罐外有一竖直放置的管,管内一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻,另一侧有一列光
到题目要求。
kΩ,便可达
解析:(4)若光敏电阻被照亮时的阻值变为 1.2 kΩ,为使电压表满量程,则定值
电阻的阻值变为 Rx′,Rx′满足 U=
′
,解得 Rx′=1.8 kΩ。
′+×.
答案:
[例4] [实验原理的创新] (2023·广东广州模拟)某同学要探究光敏电阻阻值随
小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。
提升关键能力突破考点
考点一
基础性实验
[例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设
计的电路图。
(1)根据电路图,在图乙的实物图上连线。
解析:(1)根据实验原理图,依次连接如图所示。
答案:(1)图见解析
[例1] [温度传感器] 图甲是某同学研究热敏电阻阻值随温度的变化规律时设
解析:(2)当罐内装满液体时,3 个光敏电阻均受到光照射,电阻均为 1.0 kΩ,可

液位控制系统设计

本文主要设汁了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8031单片机和模数转换器等硬件系统和软件设讣方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显zjxo

本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等儿部分组成来实现液位控制。主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制，从而实现单片机自动控制液面的LI的。本设计用单片机控制，易于实现液位的控制，而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。

关键词：8051单片机；模数转换；水位控制；自动控制

1前言 (3)

1.1课题背景 (3)

1.2国内外研究的现状 (3)

1.3使用单片机实现水体液位控制的优点 (4)

2系统硬件设计 (6)

2.1核心芯片8051单片机 (6)

2. 2液位传感器设计 (9)

2.4 ADC0809A/D转换器 (13)

2.5键盘及显示接口 (16)

2.6自动报警电路 (17)

下列二种情况发生系统报警。 (18)

1）当水位达到上限极限水位时报警，水位到达上限极限水位时系统发出报警： (18)

2）当水位达到下限极限水位时报警，水位到达下限极限水位时系统发出报警 (18)

3系统软件的设计 (19)

anly 液面控制器AFS_AFR A61F-G 说明书

ANLY FLOATLESS RELAY

AFS / AFR / A61F-G 液面控制器

適用於控制任何導電液體之液面。(禁止使用於揮發性液體)使用於交流電源(A C )。

具有突波保護裝置，可有效防止突波干擾。

電極頭使用低交流電壓，可避免電解作用，並可增長壽命。具有兩只指示燈，可顯示供水及排水狀態。

具有排水或給水自動運轉，並兼具有異常加水警報器功能。*

註：有*號者表示只適用於A61F-G2。

型式分類：

功能特性：

D01

AFS-1AFS-GR

A61F-GP-N

A61F-G1A61F-G2

A61F-G

產品資訊若有變更時，將不另行通知。

規格：

接線圖：

AFR-1,AFS-1

AFR-G,AFS-GR

一般自動給水裝置

1時，幫浦啟動自動打水。

<排水時>

2以下時，幫浦自動停止打水。

1接至電源。

2時，幫浦啟動自動打水，水面

1時，幫浦自動停止打水。

1接至電源。

1不可接至電源)

預防抽水機空轉之自動給水裝置當抽水機不正常缺水可發出警報之自動給水裝置一般自動給水裝置

A61F-GP-N

A61F-G1

A61F-G2

A61F-G

註: 1.電源為110V時，請連接至S0-S1 ，如為220V時，則連接至S0-S2。

2.E3要確實接地。

A61F-G系列

A61F-G1系列

AFR系列：使用 8PFA座

外形尺寸：(mm)

AFS系列：使用 PF085A座及FH-3，A61F-GP-N系列：使用 PF113A座

安良電氣有限公司

公差: ±0.1

水箱自动控制系统设计原理图及程序.

课程：创新与综合课程设计

电子与电气工程学院实践教学环节说明书

题目名称水箱水位自动控制装置

学院电子与电气工程学院

专业电子信息工程

班级

学号

学生姓名

起止日期13周周一~14周周五

水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。

本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

一、设计题及即要求

1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：

2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。

（1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长

×宽×高为40×30 ×

40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。

（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，

误差≤1cm。

（3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；

（4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。

3、发挥部分：

（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，

误差≤0.3 cm。

（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。远程控

制器上能够同步实现超限报警显示。

（3）其他创新。

二、设计思路：

以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本

机械化澄清槽液面调节器工作原理

机械化澄清槽液面调节器是一种常用的自动控制装置，用于实时监测和调节澄清槽中液面的高度。它通过感知液位信号，并根据设定的参数进行自动调节，以保持澄清槽的液位稳定。

澄清槽是一种用于分离液体混合物中悬浮物的设备，常用于水处理、化工、石油等工业领域。在澄清过程中，液位的控制是至关重要的，因为液位过高或过低都会影响澄清效果和设备运行。

机械化澄清槽液面调节器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：

1. 液位传感器检测：调节器通过安装在澄清槽中的液位传感器来感知澄清槽中的液位高度。传感器通常采用浮球式或压力式的设计，能够准确地监测液位变化。

2. 信号转换：液位传感器将检测到的液位信号转换为电信号，传递给液位调节器的控制系统。控制系统根据接收到的信号来判断液位的高低，并进行相应的控制动作。

3. 控制算法：液位调节器的控制系统内置了一套控制算法，根据液位信号和设定的参数进行计算，并生成控制指令。常见的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制等。

4. 控制执行：控制指令通过控制器输出到执行机构，执行机构对澄清槽的进料或排液进行调节，以实现液位的控制。常见的执行机构

包括阀门、泵或电机等。

5. 反馈调节：调节器通过不断地感知液位信号和执行机构的动作，进行反馈调节。如果液位偏离设定值，控制系统会自动调整执行机构的动作，使液位回归到设定值附近。

机械化澄清槽液面调节器的工作原理基于自动控制技术，能够实现液位的精确调节和稳定控制。它具有响应速度快、操作简便、稳定可靠等优点，被广泛应用于工业过程中的液位控制系统。

液体混合装置plc控制

液体混合装置在工业生产中扮演着重要的角色，保障液体混合装置安全、可靠的运转，并提高该系统的自动化水平是本次设计的首要目标。随着PLC 技术的日益完善以及PLC 在实际工程自动化控制领域中所表现出来的高可靠性、高稳定性等优点逐渐显现，其在自动化控制领域的应用也越来越广泛。将PLC 应用于工业混合搅拌设备，使得搅拌过程实现了自动化控制、并且提升了搅拌设备工作的稳定性，为搅拌机械可靠、安全、有序的工作提供了强有力的保障。本文所介绍的两种液体混合装置的 PLC 控制程序可进行连续自动循环工作，在设计的过程中充分进行了设备运行的可靠性分析，并辅助以高分辨率的光电液位传感器严格控制所注入的两种液体的比例，严格保证混合溶液的质量，为后续工序的进行奠定良好的基础。同时， PLC 所具有的高稳定性和高可靠性可确保该装置长期连续运行，减少了路线检修和维护的时间，大大提高了生产效率。

PLC；液体混合装置；自动化控制

1---1.1 设计内容---------------------------------------------------------------------------------------------------------1.2 控制要求----------------------------------------------------------------------------------------------------- ---

-----------------------------------------------------------------------------------------2.1 总体方案论证---------------------------------------------------------------------------------------------- ---2.2 系统硬件配置-------------------------------------------------------------------------------------------------2.3 系统可靠性设计----------------------------------------------------------------------------------------------

结晶器液面自动控制系统的应用与实践

宋志刚;陈世超;陈至坤

【摘要】为了提高连铸机的铸坯质量，提高生产作业率，唐钢第二钢轧厂改造了3#连铸机的自动化系统，开发了结晶器液位自动控制系统。在介绍了系统设备组成的基础上，论述了控制原理和算法，控制系统通过Profibus-DP网实现变频器的PLC控制，分析了存在的问题及解决方法。实际运行结果表明该系统控制性能好、可靠性高，满足了连铸机生产高品质高精度的要求。%In order to improve billet quality & increase productivity of CCM,the mould level automatic control system of modified 3# continuous casting in No.2 steel making & rolling works of Tangshan iron & steel company is developed.Structure of the system,control principle&algorithm ,control of frequency converter by PLC with Profibus-DP was discussed based on the equipment composition.The existential problems and its solutions were analyzed.The system has the advantages of good control property and high reliability,and meets the needs of high quality & high precision of CCM.【期刊名称】《电气传动》

水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图

多种液体自动混合装置的PLC控制

摘要

随着经济的发展和社会的进步，各种工业自动化的不断升级，对于工人的素质要求也逐渐提高。各种机械的自动化控制逐渐融入了产品的制作与加工中，其中多种原材自动混合加工，是其中最为常见的一种。

在工艺加工最初，把多种原料在合适的时间和条件下进行混合和加工一直都是在人监控和操作下进行的，不但耗费人力而且浪费时间，导致不会有很高的效率和产出。但是随着时代的发展，这种方式已经不能满足工业生产的实际需要。实际生产中需要更精确、更简单、更快捷的控制装置。

我设计的题目是“多种液体自动混合装置的PLC控制”。此次设计的主要内容包括：工作过程的分析，设计梯形图，I/O分配，指令表，接线图，电气原理图及工作情况说明。

由于第一次设计PLC题目设计，其中不免出现一些不足和瑕疵，但我也会尽最大努力来将自己的设计表达和阐述清晰合理。

关键词：初始化移位控制开关循环

摘要 (1)

一、课题背景 (3)

1、课题背景 (3)

2、研究目的和意义 (4)

3、本文的主要工作 (4)

二、控制要求、设计要求 (5)

1、设备基本情况 (5)

2、控制要求 (5)

3、设计要求 (6)

三、总体设计思路 (7)

四、程序设计及调试 (8)

1、PLC的I/0口接线图 (8)

2、P L C的I/O口分配表 (8)

3、梯形图 (8)

4、指令表 (9)

五、工作原理的叙述 (11)

六、后期工作 (12)

1、操作过程简要说明 (12)

2、编写并提交（课程）设计说明书 (12)

七、课程设计总结 (13)

八、致谢 (13)

九、参考文献 (14)

多种液体自动混合装置的PLC控制

动液面自动控制技术在螺杆泵采油工艺中的研究及应用

动液面自动控制技术在螺杆泵采油工艺中

的研究及应用

李拥军孙森傅剑辉

新疆油田公司采油一厂

摘要：螺杆泵采油工艺是一项节能型综合配套机械采油工艺技术，与机采井相比有很多优点，但在应用中经常出现定子与转子抱死、定子橡胶脱落、杆柱断脱和举升能力不足等问题，并造成螺杆泵早期失效。该论文通过把油井动液面作为被控参数，应用油井动液面自动控制技术，自动改变地面驱动装置的转速，使地层的供液能力与螺杆泵的排量相匹配，以达到智能控制的目的。

现场实践证明，该项技术有如下优点：（1）有效的控制了泵的正常工作沉没度；（2）解决了供液不足给螺杆泵造成的不利影响，保证了井泵之间工况的合理匹配；（3）减少了抽空磨损，延长了螺杆泵的使用寿命；（4）提高了泵效；（5）为供液能力不足以及井泵匹配不合理的井，提供了一种科学采油的地面管理技术手段。

该装置的推广应用将有效解决井泵匹配不合理给生产造成的不良影响，使采油技术达到一个新的高度——数字化智能采油自动控制系统。

关键词：螺杆泵；动液面；控制技术；研究应用

1.概述

螺杆泵采油工艺是指利用地面驱动装置，通过抽油杆柱传动扭矩，带动井下单螺杆泵工作，来开采高粘度、高含沙和高含气原油的节能型综合机械采油技术。

该技术具有装机功率小，运动部件少，没有阀件和复杂流道，水力损失少，介质连续吸入和排出，不易砂卡的优点。不足之处是：机械磨损快，寿命短。

1992年我厂先后在二西区、四2区、红浅等区块进行了螺杆泵采油的前期试验。1998年以来，针对高粘稠油和出沙井，我们筛选引进了四种型号的螺杆泵，分别应用于红浅高粘

液位自动控制系统工作原理

液位自动控制系统是根据液体的实际液位情况，通过传感器将液位信息转化为电信号，并经过信号处理后，控制执行机构对液位进行调节。

该系统的工作原理如下：首先，传感器监测液体的液位并将其转化为相应的电信号。传感器可以采用浮子式、阻抗式、超声波式等不同类型。接下来，电信号经过处理器进行放大、滤波等处理。处理器可以根据实际需求，设置合适的放大倍数和滤波方式，以保证输出稳定可靠的液位信号。

处理器输出的电信号随后传送给控制器，控制器根据设定的液位设定值和液位信号之间的差异进行比较，并计算出控制执行机构的操作指令。控制器可以根据设定值和信号之间的差异调整指令的大小和方向，以确保液位在设定值范围内保持稳定。

最后，操作指令通过控制执行机构实现对液位的调节。控制执行机构可以通过开关阀门、泵、电机等方式实现对液位的控制。根据操作指令的含义，控制执行机构会相应地调整设备的开启或关闭状态，以达到调节液位的目的。

总的来说，液位自动控制系统通过传感器获取液位信息，经过信号处理器和控制器的处理以及控制执行机构的调节，实现对液位的自动控制。这种系统具有高度可靠性和稳定性，可以广泛应用于各种液位控制场景中。

油井动液面智能控制系统[发明专利]

专利名称：油井动液面智能控制系统专利类型：发明专利

发明人：李晓巍

申请号：CN201310405503.2

申请日：20130909

公开号：CN104420856A

公开日：

20150318

专利内容由知识产权出版社提供

摘要：一种油井动液面智能控制系统，其特征在于：所述的油井动液面智能控制系统包括油井动液面自动控制仪、机械次声波发讯装置、声压传感器、电控机械变速器、信号线、电磁式发动机、减速箱、油井套管阀门；其中：抽油机传动链中的电磁式发动机和减速箱之间安装有能测量和高、低位限速的电控机械变速器，在油井套管阀门上安装一套能用计算机控制的机械次声波发讯装置和传感器，用信号线将其与油井动液面自动控制仪连接起来构成一个闭环。本发明的优点：本发明所述的油井动液面智能控制系统能实现油井动液面人工采集升级为智能管理，减少人工费，简单成本，操作简单。

申请人：李晓巍

地址：110167 辽宁省沈阳市浑南新区文溯街16号科技创新服务大厦B座2楼

国籍：CN

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液位自动控制装置

摘要

本系统采用分布式微机控制系统，通过测量传感器的信号频率来获取液面高度。系统采用主从式结构，主站和从站都采用以“8051系列单片机+电容式液面高度传感器”模式。并通过电磁阀来调整液面高度，构成了一个闭环控制系统。可通过键盘设定所需液面高度，范围为0～25cm，误差不超过±0.3 cm。并可实时显示当前液位高度和瓶内液体重量以及阀门状态。当液面超过25cm或液位低于2cm时，可进行声光报警。

主从站之间通过RS232C总线构成串行通讯星型网络。主站可对8个从站进行定点或巡回监测，查询各从站的实时状态，并可显示其从站传输过来的从站号和液位讯息，并可控制从站液位。并且在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。当收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号，可自动调整从站液位为20cm。从站能够输出从站号、液位讯息和报警信号，并且能对主站设定的液位控制信息相应。

该系统布局合理，运行平稳，控制精度较高，完全达到了题目基本部分的要求，并基本实现了发挥部分要求。

一、总体方案的设计

1、主站的整体设计：

以单片机为控制核心，通过液位传感器实时获取储液瓶B的液面高度，并通过显示器实时显示液面高度、重量。当键盘有输入时，单片机根据键盘输入的功能要求，单片机通过控制电磁阀1、2来提升或降低液面高度达到设定值，根据题意整体规划主站的系统如图（1）

图（1）

2、主站和从站整体设计

主从站之间通过RS232C总线构成串行通讯网络，主站定期查询液面信息，并对液面信息进行控制。

图（2）二、系统模块的确定和设计

分析题目要求，系统为一个主从式测控系统。由通讯网络把主站和多个从站连成一个系统。通讯网络可采用RS232C 等接口组成。液位监测与控制装置的功能可有多种方案实现，但一般都都由控制单元、执行机构和检测单元单元三部分组成。

下面具体论述一下液位监测与控制装置的各个部分模块的方案确定和设计。 1、检测元件的选择（1）传感器的选择

检测液面高度有多种元件可选，如超声波传感器和电容传感器等。

方案—：使用超声波传感器。超声波具有不受被测液体的浓度和导电性能影响的特性，因此精度比较高，但价格比较贵。

方案二：使用电容式传感器。电容式传感器在测量高频信号时，精度较高。但要求液位

变化速度较为缓慢，而且距离不能太远，本题采用的进出水管较细，进出水速度合适，由于只要求测量范围最大为0～25cm ，距离较小，此传感器正好符合条件，而且该传感器比较经济，考虑到液体流速和测量范围、精度以及价格，故从实用性和经济性角度考虑选择电容式传感器。

我们选择第二种方案，由于采用了电容式传感器，所以我们需要对电容信号进行采集。（2）电容信号采集方案的选择和设计

方案—：将电容信号转换为电压信号。由于输出电压信号比较微弱，采用该方案时，采集信号的灵敏度不高，误差一般较大，难以控制，而且电压信号要通过A/D 转换后才能被单片机处理，比较复杂。原理图如图（3）所示：

图（3）

方案二：将电容信号转换为频率信号。压感电容传感器对由液面高度变化引起的水压变化的检测灵敏比较高，对由于液位高度的变化而引起的水压的微小变化，通过传感器中的压控电容的变化，得到的输出的信号的频率变化非常明显。我们通过采集信号的频率就能得出对应的液位的高度，从而通过控制单片机，来进行设置所对应的液面的频率就能对所要求的高度进行任意控制，这样的系统能满足题目所要求的基本要求。

综合考虑我们选择第二个方案，接着我们需要考虑如何将电容信号转换为频率信号。（3）电容信号处理方案

方案—：用FPGA来测量频率。虽然它的测量频率范围广泛，实现简单，但对信号控制能力比较弱。

方案二：传感器外接一个单片机来检测信号频率。单片机处理信号操作简单，对信号处理和控制能力强，能够达到题目要求的精度，所以我们采用这种方案，信号处理电路如图（4）所示。

图（4）

经过反复检测得知在0～25cm范围内，信号频率在23～25KHz左右，而且经过反复测试，发现单片机处理的误差在要求范围内，大约在1mm左右，完全满足题目要求（小于3mm）。我们设定单片机的定时器1记数，定时器0定时，每秒产生225个定时中断，单片机每秒测一次信号频率。经过反复检测发现频率和液位高度的关系接近线性，1mm液位变化对应着的频率变化接近7Hz左右，这样可以通过控制频率差来控制液面上升或下降。

2、键盘方案的选择和设计

方案—：采用矩阵式键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，缺点为电路复杂且会加大编程难度。

方案二：采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O 口数目较多，优点为电路设计简单，且编程相对比较容易。

综合考虑两种方案及题目要求，考虑到系统资源有限，故采用第一种方案。原理图如图（5）所示：

图（5）

3、数码管显示器的设计

根据设计要求，我们采用四个双数码管串联方式，能显示8位数字。由于数码管的原理图相同，现就用双数码管原理图来进行说明，如图（6）所示：

图（6）

4、电源设计

由于我们使用的单片机系统的电源为+5V,所以我们设计制作+5v稳压电源，其原理图如图（7）所示，电磁阀的+24V电源同理可设计。

图（7）

5、声光报警器的设计

图（8）

当液面高度大于25cm或小于2 cm时，单片机发出信号使V2出现高电平，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声，其原理图如图（8）所示。

6、电磁阀的驱动装置的设计

电磁阀驱动电路由光电隔离器件TLP521-4和达林顿驱动电路组成。光电隔离器件把TTL 电平的来自8051单片机的I/O管脚的控制信号转换成电平为24V左右的控制信号，再经过达林顿驱动后控制电磁阀的闭合和断开，为了吸收电磁阀闭合时的反向尖峰电流，电路中还使用了两个二极管。

电磁阀的驱动装置的原理图如图（9）所示：

1N4007

图（9）

四、系统软件设计

1、主程序流程

图（10）

2、频率测量子程序