水位遥测自动控制系统设计_毕业论文正文

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水位控制系统论文

水位控制系统论文

电路计算机辅助设计班级:测控1142姓名:车军贤学号:22指导教师:张立新冯璐于静撰写日期:2013年11月22日MCGS水位控制系统设计与制作摘要: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要示,使水位保持在适当的位置。

关键词:水位控制、MCGS、PLC目录第一章引言 (3)第二章水位控制系统设计 (5)1.1设计任务和目的 (6)1.2监控系统分析和总体设计 (6)第三章运用MCGS实现系统动画 (6)3.1实时数据库组态 (6)3.2虚拟对象组态设计 (6)3.3窗口界面组态 (7)3.3.1用户窗口设计 (7)3.3.2定义数据对象 (7)3.4运行策略组态 (9)3.5控制策略组态设计 (10)3.5.1控制要求 (10)3.5.2脚本程序编辑 (10)3.6历史报表与实时报表数据 (11)3.7实时和历史报警记录报表设计 (12)3.8系统菜单组态 (13)第四章总结 (14)参考文献 (15)附录 (16)第一章引言在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量和控制。

但是,在一般的情况下,往往需要测量的水箱或水塔和控制室都有相当长的距离,常常需要架设在上百米或者上千米的输电和控制线路,很显然上述性的工作如果是人工完成的话无论从时间和资金上都将造成很大的浪费。

给测量和控制带来了一定的麻烦和不便,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。

水位检测仪系统设计毕业设计论文

水位检测仪系统设计毕业设计论文

目录摘要 (3)一、绪论 (4)(一)单片机高塔水位控制系统 (4)(二)设计的技术要求和设计任务 (4)(三)设计背景 (4)二、单片机基础 (5)(一)单片机概述 (5)三、硬件设计 (6)(一)单片机最小系统电路设计 (6)(二)水位检测传感器的选用 (7)(三)稳压电路的设计 (7)(四)光报警电路的设计 (8)(五)继电器控制水泵加水电路 (9)(六)电源电路 (10)四、设计语言及软件 (11)(一)汇编语言介绍 (11)(二)wave6000软件介绍 (11)(三)Proteus软件介绍 (13)五、软件设计 (15)(一)系统原理 (15)(二)系统结构图 (15)(三)系统组成及原理 (16)(四)系统总原理图 (17)(五)系统总程序如下 (18)(六)低水位的程序设计 (19)(七)中水位程序设计 (19)(八)高水位程序设计 (19)(九)故障程序设计 (19)毕业设计总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)摘要随着社会和科技的进步,以及人们的生活标准水平逐步的提高与发展,方便的全自动控制系统生活开始逐步进入到我们的生活,单芯片微型计算机发展是其中的一个重要分支,具有高可靠性,高性能价格比,低电压,低功耗等优点,以单片机为核心的自动化控制系统已经赢得了广泛的应用范围。

本设计是基于单片机的水位检测仪系统设计。

设计系统的目的在于应用单片机的自动运行技术,使得水塔中的水位始终保持在一定范围内,以保证连续正常的供水。

本设计是以AT89C51单片机为核心部件的水塔水位检测控制仿真系统设计的,用以检测水位并进行控制、处理以及报警功能,并在Proteus仿真软件环境中仿真测试。

结果表明,设计的系统具有良好的检测和控制功能,方便移植性和可扩展性。

关键词:水位控制单片机报警一、绪论(一)单片机高塔水位控制系统在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位,即低水位,正常水位,高水位。

水位自动监测系统设计

水位自动监测系统设计

水位站的水位监测系统设计本文实现对大坝水位进行多点水位采集,然后通过远距离传输,并且有数据显示和越线报警功能,单片机作为下位机,负责大坝现场各水位点的选通和采集,作为上位机的PC机,则负责大坝水位的集中显示和记录管理,而PC机与单片机之间的通讯方式主要采用了RS-485总线技术。

本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统,主要由硬件部分和软件部分组成。

软件部分主要是传感器主要是超声波传感器,数据采集部分采用多路开关方式进行,利用超声波传感器进行模拟数据采集,为了满足生产中多通道的要求,设计了8个模拟数据采集通道。

传感器将非电量信号变为电信号,经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838,数据处理部分采用AT89S52单片机为核心控制及器件,当AT89S52单片机接到控制软件发出的通道采集指令,采集的信号通过串行接口送入单片机,由显示芯片HD7279八驱动LED数码管进行现场显示,再通过RS—485通信总线上传至上位机,由上位机进行显示。

软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。

针对电磁干扰对系统的干扰,本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施,以增加系统的稳定性。

1Design Of Automatic Monitoring System of the Water LevelIn Hydrological StationAbstractThe paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine , is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record , but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, it designs eight analog-data acquisition system. The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modulus transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown.It designs much program like data-display and data-communication Etc , using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance, to steady the system.Key word : Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC2目录第一章绪论 (1)1.1国内外的发展概况 (1)1.2 目的和意义 (1)1.3 主要内容 (2)第二章数据采集的硬件设计 (3)2.1 单片机数据采集系统 (3)2.1.1基本组成 (3)2.1.2 采集方式 (3)2.1.3 硬件组成 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1水位传感器的选择 (5)3.1.1 浮子式水位传感器 (5)3.1.2 压力式水位传感器 (5)3.1.3 气泡式水位传感器 (6)3.1.4 超声波水位传感器 (6)3.2 传感器检测电路 (8)3.2.1 超声波发射电路 (9)3.2.2 超声波接收电路 (10)3.3 A/D转换电路设计 (10)3.3.1 A/D转换器工作过程 (10)3.3.2 A/D转换单元电路设计 (11)3.4 单片机最小系统 (13)3.5 LED 显示电路 (14)3.6 报警电路 (16)3.7 串行通信电路设计 (16)3.7.1RS—485通信总线 (17)13.7.2 串行通信电路设计 (18)3.8 电源电路设计 (19)第四章软件设计 (20)4.1 数据处理程序设计 (20)4.2 数据采集处理 (21)4.3 数据显示 (22)4.4 报警程序设计 (22)4.5 数据通信 (23)第五章系统的抗干扰及可靠性设计 (24)5.1 电磁干扰对系统的干扰 (24)5.2 系统抗干扰设计 (24)第六章总结 (26)谢词 (27)参考文献 (27)附录A外文翻译—原文部分: (41)附录B外文翻译—译文部分 (41)附录C总体接线图 (42)附录D 主要源程序1.A\D 转换子程序2.动态扫描显示子程序3.控制报警电路连续鸣音30ms的控制子程序的清单第一章绪论1,1 目的和意义水情水位测量一直是水文、水利部门的重要课题。

基于单片机的水位控制系统设计毕业论文

基于单片机的水位控制系统设计毕业论文

基于单片机的水位控制系统设计毕业论文目录河系学院本科生毕业论文(设计)诚信声明 ........................................................ 错误!未定义书签。

河西学院本科生毕业论文(设计)开题报告 ........................................................ 错误!未定义书签。

摘要 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。

ABSTRACT ............................................................................................................... 错误!未定义书签。

1. 绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2研究现状 (2)2.设计任务及要求分析 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.1.1 设计任务 (3)2.1.2 设计要求 (3)2.1.3 要求分析 (3)3. 系统方案论证与选择 (3)3.1方案设计 (3)3.2 系统整体方案 (5)3.2 各单元电路方案论证 (5)3.3 主要模块简介 (7)3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7)3.3.2 1602液晶显示器 (9)4. 硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小硬件系统电路 (13)4.2水位显示电路 (13)4.3 水位调整及其报警电路 (15)4.4初值设置按键电路 (15)5. 程序设计 (16)5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16)5.2 水位控制系统主程序 (16)6. 实物调试与测试 (16)6.1实物图 (17)6.2 测试结果分析 (17)7. 结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录 (21)河西学院本科生毕业论文(设计)题目审批表 (29)河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (30)河西学院毕业论文(设计)指导教师评审表 (31)河西学院本科生毕业论文(设计)答辩记录表 (36)1. 绪论1.1 研究背景水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。

水位自动控制系统设计-参考模板

水位自动控制系统设计-参考模板

华南师范大学增城学院课程论文题目:水位自动控制系统设计课程名称《微型机控制技术》考查学期2013/2014 学年第 2学期考查方式课程论文姓名学号专业应用电子成绩指导教师摘要 (2)一、设计内容: (3)二、硬件电路设计 (3)2.1 系统框图设计 (3)2.2 单片机最小系统 (4)2.4 水位传感器的电路 (7)2.5 液晶1602显示设计 (8)2.6 键盘功能设计 (11)2.7 电机驱动电路 (11)2.8 报警电路设计 (12)三、软件程序设计 (13)3.1 主程序流程图 (13)3.2 键盘控制流程图 (15)3.3 显示流程图 (15)3.4 水位测量流程图 (16)3.5 PWM 电机驱动程序 (17)3.6 水位报警程序 (18)四、调试过程 (18)五、心得体会 (19)六、参考文献 (21)七、附录 (22)摘要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,而水塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。

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。

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关键词:水位控制;单片机;模糊PID控制一、设计内容:这设计课程是为了确保水位在水塔的允许的范围内浮动,采用了水位传感器测量水位变化,从而控制电动机,保证水位正常。

汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计(毕业设计论文)

汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计(毕业设计论文)

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

水位控制器毕业设计

水位控制器毕业设计

水位控制器毕业设计水位控制器毕业设计毕业设计是大学生在校期间的一项重要任务,它既是对所学知识的综合运用,也是对学生能力的全面考核。

在我的专业领域中,我选择了设计一个水位控制器作为我的毕业设计项目。

水位控制器是一种能够自动监测和调节水位的装置,广泛应用于水处理、工业生产和生活用水等领域。

首先,我将介绍水位控制器的原理和工作方式。

水位控制器主要由传感器、控制器和执行器三部分组成。

传感器用于感知水位的变化,常见的传感器有浮球传感器和电容传感器。

控制器是水位控制器的核心部件,它接收传感器的信号并根据设定的水位值来控制执行器的动作。

执行器可以是电磁阀、水泵或者排水泵等,用于控制水的进出。

接下来,我将详细讲解水位控制器的设计和实现过程。

首先,我需要选择合适的传感器。

浮球传感器是一种常见且简单的传感器,它通过浮球的上升和下降来感知水位的变化。

然而,浮球传感器的使用受到水质和浮球材料的限制,因此我决定采用电容传感器。

电容传感器利用水的介电常数与水位之间的关系来测量水位,具有较高的精度和稳定性。

在控制器的设计中,我将采用微控制器作为控制核心。

微控制器具有较强的计算和控制能力,可以实现水位的精确控制。

我将使用C语言编程,编写相应的控制算法和逻辑。

同时,为了提高系统的可靠性和稳定性,我将设计合适的电路保护和故障检测机制。

在实际的应用中,水位控制器需要考虑多种情况和需求。

例如,对于水处理系统,水位控制器需要能够自动调节水的进出,保持水位在设定范围内。

对于工业生产中的液位控制,水位控制器需要能够实时监测液位,并根据需求控制液体的注入或排出。

对于生活用水,水位控制器可以用于自动控制水箱的进水和排水,提供便利和节约资源。

最后,我将进行实验验证和性能评估。

通过搭建实验平台,我将测试水位控制器在不同水位变化和负载条件下的性能。

同时,我还将对水位控制器的精度、稳定性和可靠性进行评估,并与市场上的其他产品进行比较。

综上所述,水位控制器毕业设计是一个涉及多个领域的综合性项目。

液位自动控制系统的研究_毕业设计论文1 推荐

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液位自动控制系统的研究摘要水位控制系统设计是模拟工业生产过程中对水位、流量参数进行测量、控制、观察其变化特性,研究过程控制规律的课题,它主要研究过程控制中动态过程的一般特点——大惯性、大时延、非线性,难以对其进行精确控制,从而使其成为控制理论与控制工程、过程控制教学、试验和研究的理想对象。

本课题首先对水位控制系统做了整体的分析并简单介绍了水位控制系统的控制平台;然后详细介绍了PLC可编程控制器并详细分析了基于PLC的PID控制和串级PID控制,对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容水箱串级水位控制系统,并根据4:1衰减曲线法对PID参数进行整定;最后根据理论分析进行水位控制系统实验,实验结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性。

关键词:水位自动控制系统,PLC技术,PID控制,串级控制The Research of The Water Level Automatic Control SystemAbstractThe water level control system design is a topic, which allows study of the principles of process control as the process variables, for example the level and flux, to be measured, controlled and observed for its variability during the simulation process of modem industrial manufacture. It has the common characteristic of dynamic process in process control such as great inertia, larger delay, nonlinear and difficult to be controlled precisely, so that it becomes a perfect object in the field of control theory and control engineering, process control teaching, testing and study.This topic first has made the whole analysis to the water level control system and simply introduces the water level system control platform, then introduces the PLC programmable controller in detail and amply analyses the PID control and the cascade PID control which based on PLC.It introduces the cascade control system characteristic and the host vice-return route design in detail. The two-tank water level cascade control system has been designed. Then it carries on the PID parameter by 4:1 decay curve law; finally the water control system experiment has been done by the theoretical analysis.The experimental result indicates the system has the fine control precision and the stability.Key words: water level control system, PLC, PID control, cascade control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2水位控制当前的研究动态 (1)1.3PID调节器概述 (2)1.3.1PID控制特点 (2)1.3.2PID 控制中尚需解决的问题 (3)1.4本文的主要工作 (4)2 水位控制系统的整体分析 (5)2.1水位控制系统的整体设计 (5)2.2控制平台介绍 (5)2.2.1电源控制屏 (5)2.2.2交流变频调速器 (6)2.3被控对象介绍 (7)3 可编程序控制器PLC 概述 (8)3.1PLC的基本结构 (8)3.1.1 CPU 模块 (8)3.1.2 I/O 模块 (9)3.1.3 编程装置 (9)3.1.4电源 (10)3.2西门子S7-200PLC简介 (10)3.2.1 西门子 S7-200 PLC 的功能概述 (10)3.2.2 西门子 S7-200 PLC 的特点 (11)3.2.3 西门子 S7-200 PLC 的硬件结构 (11)3.2.4 西门子 S7-200 PLC 的工作原理 (12)3.3西门子S7-200PLC的编程语言 (14)3.4S TEP 7-M ICRO/WIN编程软件简介 (15)3.5西门子S7-200PLC的程序结构 (15)4 PID控制器的设计 (16)4.1PID算法概述 (16)4.2 串级控制系统 (18)4.2.1 串级控制系统的特点 (18)4.2.2 串级控制系统的设计 (19)4.3基于PLC的串级控制 (19)4.3.1控制系统框架 (19)4.3.2串级系统的参数整定 (21)5 控制结果 (22)5.1控制软件简介 (22)5.1.1控制界面 (22)5.1.2 控制软件的主要功能 (22)5.2实验结果及分析 (23)结束语 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录A(英文文献) (30)附录B(中文译文) (36)1 绪论1.1引言随着现代工业的进步,水位控制技术迅速发展,但与国外相比仍有很大的差距,当国内还在对水利采取笨拙的排水、泄水方式时,国外便开始通过先进的测控设备,对水利资源进行合理的疏导。

智能水位控制系统毕业设计

智能水位控制系统毕业设计

智能水位控制系统毕业设计一、水位智能检测系统设计原理实验证明,纯净水几乎是不导电的,但自然界存在的以及人们日常使用的水都会含有一定的Mg2+、Ca2+等离子,它们的存在使水导电。

本控制装置就是利用水的导电性完成的。

如图1所示,虚线表示允许水位变化的上下限。

在正常情况下,应保持水位在虚线范围之内。

为此,在水塔的不同高度安装了3根金属棒,以感知水位变化情况。

图1 水位检测原理图其中B棒处于下限水位,C棒处于上限水位,A棒接+5V电源,B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。

水塔由电机带动水泵供水,单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。

供水时,水位上升。

当达到上限时,由于水的导电作用,B、C棒连通+5V。

因此,b、c两端均为1状态,这时应停止电机和水泵工作,不再给水塔供水。

当水位降到下限时,B、C棒都不能与A棒导电,因此,b、c两端均为0状态。

这时应启动电机,带动水泵工作,给水塔供水。

当水位处于上下限之间时,B棒与A棒导通,b端为1状态。

C端为0状态。

这时,无论是电机已在带动水泵给水塔加水,水位在不断上升;或者是电机没有工作,用水使水位在不断下降。

都应继续维持原有的工作状态。

二、基于单片机控制的水塔水位控制系统1 单片机控制电路水塔水位控制的电路如图2所示。

2 前向通道设计图2 水塔水位控制电路由于所采用的信号是频率随水位变化而变的脉冲信号(开关量),因此电路设计中省去了A/D 转换部分,这不仅降低了硬件电路的成本,而且由于采用数字脉冲信号通信,提高了系统的抗干扰能力、稳定性和精度。

输入的可变脉冲信号送到8031的P10和P11脚电平,当接收到信号时,输入脉冲使其输出高电平,而无信号输入时,无触发脉冲,此时翻转为低电平。

程序控制8031周期性地对P11和P10脚电平进行采样,达到控制的目的。

3.微机控制数据处理部分在电路设计中,充分利用8031已有端口的作用,同时也考虑扩展,做到尽可能节省元件,不仅可降低成本,而且提高可靠性。

水位站的水位自动监测系统设计

水位站的水位自动监测系统设计
In Hydrologicห้องสมุดไป่ตู้l Station
Abstract
The paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine , is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record , but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.

水温水位控制系统毕业论文

水温水位控制系统毕业论文

摘要为了实现高精度的水温水位控制,本文介绍了一种以AT89C51单片机为控制核心、以一种新型的可编程温度传感器(DS18B20)为温度采集器件来实现水温水位控制系统。

文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路及软件的设计。

AT89C51单片机完善的内部结构、优良的性能和强大的中断处理能力,决定了该控制系统的特点:电路结构简单、程序简短、系统可靠性高等。

水位以AT89C51单片机检测缺水溢流,实现自动控制,温度检测采用新型的可编程温度传感器(DS18B20),不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路,能直接与单片机完成数据的采集和处理,采用LCD1602液晶实时显示温度值,实现方便、简单。

本系统根据不同需要可用于各种场合。

【关键词】单片机 DS18B20 LCD1602 控制AbstractIn order to realize high precision temperature level control, this paper introduces an AT89C51 as control core, with a new type of programmable temperature sensor (DS18B20) for temperature gathering device to achieve water level control system. This article mainly introduces the selection, the core component parts circuit and software design. AT89C51 perfect internal structure, excellent performance and powerful interrupt handling ability, decided the control system has the characteristic of simple structure, procedures, circuit short, system reliability higher. Water shortage by AT89C51 detection, the realization of automatic control, overflow temperature detection using new programmable temperature sensor (DS18B20), not in need of sophisticated signal regulate circuit and A/D circuit, can work directly with the single-chip commputer completes data collection and processing, the temperature LCD1602 LCD display, realize the convenient and simple. This system can be used according to different requirements on various occasions.【Keywords】microcontroller DS18B20 LCD1602 control目录目录 (3)引言 (4)第一章.系统方案设计 (5)1.1水温水位控制系统的设计任务和要求 (5)1.2系统总体方案的选择 (5)1.3温度传感器的选择 (6)第二章.元器件介绍及硬件电路设计 (6)2.1元器件介绍 (6)2.1.1温度传感器 (6)2.1.2 AT89C51的特性 (9)2.1.3 LCD1602液晶 (9)2.1.4继电器 (10)2.1.5键盘 (10)2.2硬件电路设计 (10)2.2.1温度采集电路 (11)2.2.2 LCD1602液晶显示电路 (11)2.2.3水位监测电路 (11)2.2.4输出驱动电路 (12)2.2.5键盘电路 (13)2.2.6蜂鸣报警电路 (13)第三章系统软件设计 (14)3.1程序结构说明 (14)3.2程序流程图 (14)3.2.1主程序 (14)3.2.2 LCD1602显示程序流程图 (15)3.2.3温度采集处理程序 (16)3.2.4键盘程序 (17)3.3操作指引 (18)第四章. 实验测试 (19)4.1 LCD1602显示“ABCD1234” (19)4.2键盘及数字显示结合 (19)4.3整机调试 (19)第五章设计总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)引言自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是在电子技术的迅猛发展,以及自动控制理论和设计方法的推动下,国外温度控制系统发展迅速,并在智能化自适应参数自整定等方面取得了优异成果。

基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文)

基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文)

基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文)基于PLC的水塔水位自动控制系统设计摘要:本论文设计了一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的水塔水位自动控制系统。

该系统通过PLC对水塔水位进行实时监测和控制,实现了水塔水位的稳定控制和节约水资源的目标。

本论文详细介绍了系统的硬件组成、软件设计和系统调试,为读者提供了一种实用的水塔水位自动控制方案。

一、引言水塔是城市供水中重要的基础设施之一,它起到了调节和储存水的作用。

传统的水塔水位控制主要依靠人工操作,存在着很多问题,如操作不及时、水资源浪费等。

因此,设计一种基于PLC的水塔水位自动控制系统,可以提高水塔的运行效率和水资源利用率。

二、系统需求分析本系统需要实现以下功能:1.实时监测水塔水位;2.根据水位自动控制水泵的启停;3.实现水塔水位的自动调节;4.防止水泵过载和干运转等异常情况;5.实现远程监控和管理。

三、系统设计1.硬件组成2.本系统主要由PLC、水位传感器、水泵、电动阀门、通信模块等组成。

其中,PLC作为核心控制单元,负责数据处理和控制输出;水位传感器监测水塔水位;水泵和电动阀门负责水流的控制;通信模块实现数据传输和远程监控。

3.软件设计4.本系统的软件设计主要包括PLC程序设计和上位机监控软件设计。

PLC程序主要实现数据采集、逻辑控制和水泵启停等功能;上位机监控软件则通过组态软件实现数据的实时显示、参数设置和远程控制等功能。

5.系统调试6.在系统调试过程中,我们进行了硬件和软件的测试,验证了系统的稳定性和可靠性。

同时,我们还对系统的节能效果进行了评估,结果表明本系统可以有效地节约水资源。

7.系统功能完善与优化8.针对实际应用中出现的问题和不足,我们提出了相应的改进措施:首先,增加了水泵的故障检测功能,提高了系统的安全性;其次,优化了控制算法,提高了水塔水位的控制精度;最后,完善了上位机监控软件的功能,提高了系统的可操作性。

9.经济效益分析10.本系统的应用带来了显著的经济效益。

水位自动检测与控制系统的设计

水位自动检测与控制系统的设计

1 引言1.1 研究背景在社会经济飞速发展的今天,水在人们生活和生产中起着越来越重要的作用。

一旦断水,轻则给人民生活带来极大的不便,重则可能造成重大的生产事故及损失。

因此,对水位的自动检测及控制的研究,有着极其重要的地位。

任何时候都能提供足够的水量,平稳的水压,合格的水质,是对供水系统的基本要求。

就目前而言,多数工业生活供水系统,都采用水塔,层顶水箱等基本储水设备,由一级二级水泵从地下市政水管补给,因此如何建立一个可靠安全又利于维护的给水系统是值得我们研究的课题。

现今社会,自动化装置无所不在,在控制技术需求的推动下,控制理论本身也取得了显著的进步。

水塔水位的监测和控制,再也不需要人工进行操作。

实践证明,自动化操作,具有不可替代的应用价值。

在工农业生产以及日常生活应用中,常常会需要对容器中的液位(水位)进行自动控制。

比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量,生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。

虽然各种水位控制的技术要求不同,精度不同,但基本的控制原理都可以归纳为一般的反馈控制方式,就是利用传感器对于信号的提供通过单片机对数码显示、电机控制、报警控制部分的控制[1]。

本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手,主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,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。

这是个简单而灵敏的监测报警电路,操作简单,接通电源即可工作。

因为大部分电路采用数字电路,所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。

该系统设计新颖、简易,灵敏度高,工作稳定,能够自动检测与显示当前水位、高低水位报警等功能水位自动控制电路是通过水位传感器将水位高度转换为0~10V的直流电压,再经过A/D转换后,将转换所得的数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动控制的目的。

水位遥测自动控制系统设计-毕业论文正文

水位遥测自动控制系统设计-毕业论文正文

1。

1 研究的目的和意义在社会经济飞速发展的今天,水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。

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.因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一.任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。

就目前而言,多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备,由一级或二级水泵从地下市政水管补给[1]。

因此,如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。

水位自动测报系统属于应用现代遥测、通信、计算机技术,是完成江河流域降雨量、蒸发量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量(流速)、风向风速、水质、闸坝的闸门开度、渗压、土壤墒情等数据的实时采集、报送和处理应用的信息系统,属于非工程性防洪措施[2]。

它能将某一流域或区域内的水文气象、水资源信息在短时间内传递至决策机构,以便进行洪水预报和水资源优化调度,减少水害损失,提高水资源的利用率,可以产生巨大的社会效益和经济效益.水位自动测报系统多用在重点防洪地区及大型水利工程上,特别是在流域性、区域性的水位数据采集、传输和处理、应用的自动化方面起到了积极作用。

水位自动测报系统包括三种工作制式:自报式、查询应答式和混合式。

(1)自报式工作制式:在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔,即向中心站发送所采集的数据,接收端的数据接收设备始终处于值守状态。

现在已经对传统的自报式工作制式进行了改进,使自报式工作制式有了较大发展。

改进后自报式也是双向通信方式,不是过去的纯单向工作方式.在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔,即向中心站发送所采集的数据,中心站收到数据后,给遥测站发送“确认"信息,告知遥测站这组数据接收正确或是接收错误。

自报式只有采用“确认”机制,才可以实现双信道的自动切换。

水位检测系统的设计 论文

水位检测系统的设计 论文

第1章引言水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用。

本设计采用的是一种低成本的数码管显示驱动方案。

在对成本较敏感的小型系统中,该方案有着一定的参考价值。

1.1 设计背景键盘和显示器是单片机系统中人机对话不可缺少的一部分。

在许多智能仪表的设计中,多用LED数码管来显示。

这是因为LED数码管驱动简单,成本较低并且能适应恶劣的环境。

用于数码管显示驱动的芯片有很多种,常见的有MAX7219、MAX7221、ZLG7290、IMC7218B以及8279等。

这些专用芯片使用方便、功能教强,但价格偏高。

本设计中采用的循环扫描的方式,充分利用单片机快速的处理能力对各显示单元分时选通,只需普通的串行移位芯片,就可以达到显示驱动的目的。

这种方法对单片机的CPU占用率相对较高,不适宜于CPU任务繁忙的场合,但是对那些功能相对简单,CPU相对空闲的中小型系统非常实用,能够大大降低系统成本。

1.2 系统主要功能该装置对偏离零点的水位进行检测,然后将带符号的水位值(低于或高于零点)用数码管显示出来,并通过双色发光二极管LED阵列对水位高度进行模拟显示。

整个装置主要包含水位检测和显示两个部分,现将每部分功能说明如下:(1)水位检测:在0mm、±10mm、±25mm、±50mm、±80mm、±120mm、±160mm、±240mm共15点基础上,检测水位偏离零点的大小。

(2)水位显示:将上一步检测结果用数码显示出来,显示值以比实际水位小的最近点为准,例如:水位实际高度为35mm,则数码管显示25mm。

同时,用15个竖直排列的双色LED阵列直观的模拟当前水位高度,当水位没有达到某点相应的LED显示红色,达到或超过则显示绿色。

当水位低于-240mm时报警灯显示绿色,高于+240mm时报警灯显示红色,当水位恢复正常值时报警灯熄灭。

第2章硬件设计基本原理与实现方法2.1 水位检测与数据采集本设计采用电接点水位检测方法,在每一个预定水位检测点处,将两个电极安装在容器壁,使其一端能够与没过该点的水充分接触,另一端引出到容器外面同检测电路相连,两个电极等高度并间隔一定距离。

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1.1 研究的目的和意义在社会经济飞速发展的今天,水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。

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。

因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。

任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。

就目前而言,多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备,由一级或二级水泵从地下市政水管补给[1]。

因此,如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。

水位自动测报系统属于应用现代遥测、通信、计算机技术,是完成江河流域降雨量、蒸发量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量(流速)、风向风速、水质、闸坝的闸门开度、渗压、土壤墒情等数据的实时采集、报送和处理应用的信息系统,属于非工程性防洪措施[2]。

它能将某一流域或区域的水文气象、水资源信息在短时间传递至决策机构,以便进行洪水预报和水资源优化调度,减少水害损失,提高水资源的利用率,可以产生巨大的社会效益和经济效益。

水位自动测报系统多用在重点防洪地区及大型水利工程上,特别是在流域性、区域性的水位数据采集、传输和处理、应用的自动化方面起到了积极作用。

水位自动测报系统包括三种工作制式:自报式、查询应答式和混合式。

(1)自报式工作制式:在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔,即向中心站发送所采集的数据,接收端的数据接收设备始终处于值守状态。

现在已经对传统的自报式工作制式进行了改进,使自报式工作制式有了较大发展。

改进后自报式也是双向通信方式,不是过去的纯单向工作方式。

在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔,即向中心站发送所采集的数据,中心站收到数据后,给遥测站发送“确认”信息,告知遥测站这组数据接收正确或是接收错误。

自报式只有采用“确认”机制,才可以实现双信道的自动切换。

(2)查询应答式:由中心站自动定时巡测或随机呼叫遥测站,遥测站响应中心站的查询指令,将所采集的数据发送给中心站。

定时自动巡测的时间间隔可根据数据处理和预报作业的需要确定。

(3)混合式:系统兼容自报式和查询—应答式两种工作制式。

现在被广泛运用。

特别是采用公网组网(包括VSAT)的水文自动测报系统,为了保证数据的时效性,又节省运行费用,采用混合式工作制式组网比较合理。

在汛情不紧、数据量小的时间段用查询—应答式;当出现暴雨或水位变化较快时以自报方式加报。

随着无线通信技术的发展,遥测及遥控技术已经深入人们的生活与工作当中,在工业与生活中水位的测量与控制是经常要测控的一个因素。

仪器自动一体化,短距离无线抄表技术已经成为下一代无线技术发展的一个重要分支。

应此势要求,本设计就以一水位遥测自动控制系统,对于无线技术的研究只是作个抛砖引玉。

1.2 国外水位测量的发展我国的水位自动测报系统从70年代末起步,在省浦流域首先应用。

80年代初期为引进阶段,先后在淮河王家坝区间、长江流域汉江丹江口水库、黄河的至花园口建成进口设备的水情自动测报系统。

1985年以后为国产设备研制、定型阶段,有淮河关以上流域水位自动测报系统、黄河流域陆浑小区自报式水情自动测报系统、长江流域汉江的黄龙滩水库水情自动测报系统等[3]。

90年代后为推广应用阶段。

从上世纪90年代以来,随着现代科技的飞速发展,越来越多的新技术运用于各行各业,人们对信息传递的要求越来越高,尤其是在水文监测方面。

以长江上游为例,该区域以山区性河流为主,有三大暴雨中心,灾害性洪水较多。

测报系统除了为国家防总、市防汛办、长江防总、三峡工程及沿江省、地、市的46个防汛部门提供水情信息外,还为航运、航道、供水、港务、码头等70余个企事业单位提供水情服务。

在这些大量的监测、预报任务中,原始数据的实时传输并汇总上报是一大难题。

为了提高水文监测预报的实时性、可靠性,采用先进科技手段对现有水文监测管理进行系统改造已势在必行。

根据水文自动测报系统规模和性质的不同,可将其分为水文自动测报基本系统和水文自动测报网两部分。

水文自动测报基本系统由中心站、遥测站(包括监测站)、通信系统(包括中继站)组成[4]。

水位自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道,把若干个基本系统连接起来,组成进行数据交换共享的水文自动测报网络。

1.3 水位测量的优缺点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,值班人员全天候地对水位的变化进行监测,用有线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。

水塔很高,水位高低位不便于观察,水多会溢出来,可用以下方法来解决这个问题,改进供水装置就能实现供水自动化,供水系统中的水塔和高位水池等设备由于所处地势高,上下极为不便,有时水即将用完也不知道,造成需用水时却无水可用的情况。

此外,在向池中注入水的过程中,由于不知道水位的情况,也就无法控制注水量的多少,这会严重影响正常的工作效率。

为此需要对水位进行自动显示、监测和报警。

传统的水位检测系统一般通过有线方式与监控中心取得联系,这种方式不但维护起来困难,而且在很大程度上限制了其在时空上的拓展性[5]。

1.4 课题的主要工作本研究的主要容是设计一种利用单片机的无线测量和自动控制系统。

不需要架设电缆,而且可以实现水位的远程自动控制和遥测[6]。

采用无线传输模块与单片机构成的系统则能够解决以上的问题。

通过单片机可以很方便的实现水位的显示功能,还可以通过这种无线通信的方式以实现远程终端监控和报警的功能。

此外,这次设计还有以下任务:(1)通过这次课程设计,加深对单片机理论方面的理解。

(2)掌握单片机的部模块的应用,如中断、控制、I/O口、串行口通讯等。

(3)了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现,为以后设计和实现单片器应用系统打下良好基础。

(4)通过简单的设计,了解必须提交的各项工程文件,也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。

2 水位遥测自控装置的设计方案2.1 系统总体结构设计水位遥测自控装置从功能上看需要实现以下几点:水位的测量,水位信息的远程传输,水位的自动控制。

系统由水位测量模块、无线发送接收模块、微控制器模块、显示模块、报警模块、阀门控制模块和键盘模块组成,总体结构框图如图2.1所示。

图2.1 水位遥测自控系统结构框图水位测量模块测量出水位信息,由微控制器将水位信息写入无线数据发送装置,无线数据接收装置接收到的水位信息通过微控制器进行显示,当接收到的数据超过警戒水位的上限或低于警戒水位的下线时,微控制器控制报警模块及阀门控制模块进行相应的动作。

2.2 系统设计思路水位遥测自控系统设计方案的选择主要包括两方面:水位测量方案的选择和远程数据传输方案的选择。

2.2.1 水位测量方案方案1:压力传感器压力传感器测量水位原理:不同的水位产生净水压强是不同的,测量出水压,就可以计算出水位值。

一般选择输出信号为4~20mA。

水质对采集精度的影响:投入压力传感器是通过测量水的静压力来间接的测量水位,其基准是以净水压力来核算的,在多泥沙的水质中,必须考虑水质对水位值的影响,一般要根据实际情况设定一个水质系数进行弥补[7]。

实际水位值=测量水位值*水质系数(水质系数小于等于1)方案2:电容传感器运用两根一端封闭的导线,将距离固定制作成简单的平行板电容器即电容传感器。

水位的变化直接影响导线间的介质多少变化,从而引起电容值的变化。

一般,电容的计算公式如式2.2。

C=Q/U平行板电容器的电容:理论和实验表明,平行板电容器的电容C跟介电常数ε成正比,跟正对面积成反比,跟极板间的距离d成反比,有式2.3。

C=εS/4πkd式2.3中:k为静电力常量,介电常数ε由两极板之间介质决定,圆周率π=3.1415926。

方案2与方案1比较:一般工农业上进行水位测试的装置多采用方案1的压力传感器,然而对于本次的设计,方案2的电容传感器相比之下更经济,可操作性更强,更能达到现场模拟的目的,因此传感器采用方案2。

为提高水位测量的精度,一般要对数据进行滤波,水位测量装置常用的滤波算法有:(1)取平均值:同时采集多个值,取其平均值作为实际的数据。

(2)一阶滞后滤波法:一般取a=0~1。

本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果2.2.2 远程数据传输方案方案1: GSM无线短信芯片GSM无线短信模块G100A是由捷麦公司推出的,该模块采用全SMT组装,工艺先进、可靠性高,工作电压围为5~15 v[8]。

其置的德国西门子公司GSM模块TC35使得模块操作简单,无须学习复杂的GSM模块AT指令集。

G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半双工三种形式,标准配置为RS232。

采用GSM模块与单片机构成的系统通过单片机的并行I/0口可以很方便的实现水位的显示功能。

现有的GSM网络在全国围实现了联网和漫游,采用GSM模块时,就可以通过一种无线通信的方式以实现远程终端监控和报警的功能。

方案2:无线收发器nRF905NRF905无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段,由一个完全集成的频率调制器,一个带解调器的接收器,一个功率放大器,一个晶体震荡器和一个调节器组成,可以通过一种无线通信的方式实现远程终端监控和报警的功能[9]。

单片的NRF905可以实现无线接收和发送功能,它具有低功耗ShockBurst模式,工作电源电压围1.9-3.6V。

NRF905无线收发器用户无需另外组网,为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。

方案2与方案1比较:方案1的GSM模块受到网络信号的限制,对于一些信号强度较弱的区域,同时受到通信协议等各方面因素的限制,无法保证正常工作。

方案2的nRF905模块更方便应用于本次设计,因此本设计无线传输方案选择方案2。

3 水位遥测自控装置硬件设计根据设计要求,采用MC9S08AW60单片机为核心的智能控制器系统的硬件接口电路包括:控制器实时时钟接口电路、水位测量电路、无线传输接口电路、报警电路、显示接口电路以及继电器输出接口电路等。

其中MC9S08AW60为核心控制器件,水位测量运用电容传感器及555频率计算器组成,无线传输运用NRF905模块,数码管为显示器件,继电器为控制器件[10]。

下面将对各个电路与其核心器件的工作原理做详细介绍。

3.1 单片机的概述本设计利用的是MC9S08AW60单片机,它是一个低成本、高性能 8 位微处理器单元(MCUs)HCS08 家族中的成员。

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