高低位水箱供水系统电气控制系统的设计与调试
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。
该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。
本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。
PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。
首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。
液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。
传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。
PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。
其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。
当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。
当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。
通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。
此外，本系统还将具备一定的保护功能。
当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。
同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。
为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。
程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。
同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。
最后，本设计将进行系统的仿真和调试。
通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。
在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。
通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。
同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。
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维持不变。
原理框图：三、系统结构1、控制模块：本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
高低位水箱供水系统电气控制课程设计
高低位水箱供水系统电气控制系统的设计一、基本设计思路供水系统是民用建筑的血液。
在现代高质量生活要求下，高质量的供水系统显得尤为重要。
而在高层民用建筑中，由于建筑之高，自来水厂的水压不能直接为大厦中高层的用户提供符合标准水压的生活用水。
所以，一般采用市网水先注入大厦地下或低层储水池，再用水泵把水输送至大厦高层水箱或天面水池，由高层水箱或天面水池向大厦的中高层用户供水的方式。
这种供水系统称之为高低位水箱供水系统。
在高层建筑当中，水泵及其设备控制室一般位于建筑物地下层，水箱通常设在大厦的顶部。
这样，将水箱中的水位信号传输到设备控制柜需要相当一段距离。
为了信号在传输过程中因为其他故障而引起继电器的误动作，信号控制回路常采用220V及以下电压。
另外，由于水位信号器为箱容量的继电器，其触点不适合直接控制接触器。
因此，需要通过中间继电器惊醒中间转换。
所以，为了线路的维护、管理，应将辅助线路分为信号控制回路和电机控制回路等几部分。
这样，分工明确，易于管理。
根据控制要求1，水泵电动机的起动和停止应受高位水箱水位信号器和低位水箱水位信号器发出信号控制。
当低位水箱水位为高水位，且高位水箱水位为低水位时发出起泵信号，当低位水箱水位为低水位，或高位水箱水位为高水位时发出停泵信号。
根据控制要求（2），工作泵不能正常运行时，备泵应能自动投入。
工作泵备用泵二者工况转换的关键是寻找一个合适的转换信号，即能反映工作泵不能正常运行的信号。
停机情况反映在接触器上即是接触器的触点机构不能动作，其常闭触点处于闭合状态，因此，接触器的常闭触点的闭合与否反映了电动机的工作情况。
故可利用接触器的常闭触点见识电动机的运行情况并作为备泵电动机的起泵信号。
为了判别工作泵是否是因为故障不能起动，同时为了消除干扰信号的影响，备泵自投信号应延时发出。
本设计延时时间为10秒。
根据控制要求（3），要有手动及自动工作方式，这两种工作方式的转换可通过旋钮来控制，当旋钮为转动时，两泵处于自动工作方式下;当旋钮旋转后处于手动工作状态。
水箱水位自动控制系统设计与实施——毕业设计说明书
广西电力职业技术学院毕业设计题目名称水箱水位自动控制系统设计与实施系（部）动力工程系专业检测技术及应用班级 1 1 1 5学号 109111540姓名谢城镔指导教师梁云岳广西电力职业技术学院教务科研处编制摘要随着科学技术的发展，电器控制技术在各领域，特别是在自动控制领域取得了长足的发展，有了越来越多的应用。
PLC以可靠性高、灵活性强、易于扩展、通用性强、使用方便等优点不断发展，在处理速度、控制功能、通讯能力及控制领域等方面都有新的突破，成为工业自动化领域最重要、应用最广的控制设备之一，对国民经济建设有突出的贡献。
近年来由于PLC与其他科学技术结合，使其在各个控制领域显示了较强的应用潜力和良好的应用前景。
本毕业设计采用PLC与继电器来实现水位的自动控制以及采用热电偶与压力变送器对温度、压力的监控，系统通过手自动控制，现场内控制与远程控制使其直观地表现出水箱水位自动控制系统的功能化与优良性。
关键字： PLC 水位自动控制热电偶压力变送器目录一前言 (3)二设计方案 (4)（一）系统说明 (4)（二）工作原理及原理图 (6)（三）设备清单及I/O分配表 (7)1 设备清单 (7)2 I/O分配表............................................ (8)（四）主要设备及编程软件介绍 (9)1 西门子PLC简介 (9)2 V4.0 STEP 7 Micro SP7编程软件简介 (10)3 组态王软件简介 (12)三实施过程 (14)（一）水箱制作 (14)（二）管路连接 (14)（三）控制设备接线 (14)（四）控制组态界面设计 (15)（五） PLC程序设计 (16)（六）系统调试 (22)（七）存在问题及解决方法 (22)四结论 (25)五心得体会 (26)致谢参考文献与附录前言可编程控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。
水箱水位闭环电子控制系统设计及应用
水箱水位闭环电子控制系统设计及应用水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用（三）水塔水位自动控制系统设计为了便于设计的实施和制作，计划设计制作一个水塔水位自动控制系统模型。
1、设计要求：（1）设计和制作一个水塔水位闭环电子控制系统的模型。
（2）能全真模拟水塔中水位的自动控制。
2、设计分析：（1）根据对设计要求的分析，要求当水塔水位达到高水位时要启动水泵供水，当水塔水位低到水塔低水位时能自动关闭水泵，因此必须对水位进行检测，并能反馈所测的结果，实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。
（2）根据水塔水位闭环电子控制系统方框图，设计出合适的输入、控制器（处理）、执行器、被控对象、检测装置的实用电路、电子元器件、设备等。
①输入由三根裸露的硬铜电线组成水位探头，如右图所示，其中A 是零水位探头，B 是低水位探头，用来探测水塔低水位，C 是高水位探头，用来探测水塔高水位。
调整探头位置，可以预置水塔中的高低水位位置。
②控制器（处理）它由集成电路等组成，根据预置的高、低水位和水位传感器反馈的水塔实际水位信号进行比较，再经判断，发出向水塔送水或停止送水的指令。
③执行器执行器由电磁继电器、水泵等组成，其中电磁继电器控制水泵的开和关，水泵将水池中的水送入水塔。
④被控对象被控对象是水塔及水塔中的水位。
⑤检测装置三根水位探头组成一个传感器，对水塔水位随时进行检测，并把信号反馈至比较器。
3、设计方案：（1）水塔水位闭环电子控制系统示意图（2）水塔水位闭环电子控制系统工作过程①接通整个系统的电源。
②当水位传感器中的低水位探头B探测到水塔中的水位处于低水位状态时，它立即把这个信号送入比较器，经比较器比较后，产生一个触发电压，控制器受到触发后，发出进水的指令信号，指令经输出接口电路放大后推动继电器动作，接通水泵电源，水泵开始向水塔供水。
③注水后的水塔水位不断升高，当水位升高到c时，水面与水位传感器的高水位探头C接触，立即产生一个电信号，并把信号反馈给比较器，比较器比较后产生一个触发电压，控制器发出停止进水指令，电磁继电器立即关闭电动机的电源，水泵停止供水。
毕业设计水箱液位控制系统的设计
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3 系统控制要求及指标
3.1 水箱液位控制系统的指标
液位 L=30cm(可任意设置) 稳态误差 ess（余差）≤±5mm 过度时间 ts≤4 分钟 衰减比 n＞4:1 当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出 现偏差，这种偏差称为稳态误差。稳态误差记作 ess（Steady-State Errors） 在规定条件下激励时，在继电器的组成和形式相同的触点中、动作最快的触点的最小 动作时间与动作最慢的触点的最大动作时间之差叫过渡时间。 衰减比 n 是衡量过度过程稳定性的动态指标，它是指过度过程曲线第一个波峰值与同 相位第二个波峰值之比。
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（8）执行器是动力部件，它根据控制器送来的控制信号大小改变调节阀的开度，对 控制对象施加控制作用，使被控参数保持在给定值。
1.2 水箱液位控制系统结构原理
水箱尺寸：长×宽×高=25×20×40 cm 3 液位控制系统由被控水箱 1、蓄水箱 2 液位检测仪表差压变送器 LT、控制器 LC、执行器（调节阀）等组成。如图(1-2)所示。
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3.3 自动控制系统的基本控制方式
3.3.1 开环控制方式
开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有方向联系的控制过 程，按照这种防止组成的系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控 制作用发生影响。 开环控制系统可以按给定量控制方式组成， 也可以按扰动控制方式组成。 如工业1 过程控制系统的定义与应用
过程控制系统以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围 内的自动控制系统。这里“过程”是指生产装备或设备中进行的物质和能量的相互作用和 转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、也为、成分、浓度等。通过对过程 参量的控制，可使生产过程中产品的参量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系 统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。 过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。20 世纪 50 年代，过程控 制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60 年代，随着 各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70 年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80 年代， 过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。
水塔供水电气控制系统设计与调试概要
电气控制技术综合实验报告书（C）题目水塔供水电气控制系统设计与调试学院(部电控学院专业电气工程及其自动化班级320410002学生姓名胡道金学号320410021512 月10 日至12 月21 日共2 周指导教师(签字系主任(签字2012年 12 月 1 日目录设计内容及要求： 1设计原始资料： 1PLC可编程控制器简介： 2水塔供水系统简介： 2对设计要求做分析如下： 3水塔供水电气控制系统设计： 3》选型： 4》主电路设计： 4》控制电路设计： 5系统工作原理说明： 7程序调试： 8控制柜设计： 9接线安装设计： 9操作使用说明： 9参考文献： 10鸣谢： 10附录： 10》1、图表目录： 10》2、元件明细表 11》3、程序代码： 11设计内容及要求：通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，安装布置图、接线图和控制箱的设计，并进行模拟调试。
具有电气控制系统工程设计的初步能力。
根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统并进行联机调试。
设计原始资料：某生活小区内生活水塔，三台水泵供水。
水泵电机5.5KW。
1、三台电机起动时间错开，即上一台电机起动5秒后，下一台电机才能起动。
2、三台水泵正常情况下两运行一备用。
为防止备用泵长期闲置锈蚀，运行中，任一台电机出现故障，备用泵自投。
3、起动与停机条件：高低位水箱均设水位信号器。
高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。
4、设手动、自动工作方式。
手动方式下各台水泵不联锁，用按钮分别对水泵起停控制。
5、各种指示及报警。
PLC可编程控制器简介：可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
早期的可编程序控制器只能进行逻辑控制，随着技术的发展，可编程序控制器已经发展成为一种数字运算操作的电子系统，，可以说是现在的可编程序控制器是专为工业应用下而设计的。
基于51单片机的高低位水箱供水电气控制系统设计
空载损耗，即：P=P0=180kW3.2主变其他耗能由于小浪底水电站主变压器为三相油浸式水冷变压器，冷却方式为强迫油循环水冷却，程序内设定变压器高低压侧任意一侧断路器合闸时，其循环油泵开始工作，循环主变绝缘油至冷却器冷却，由此可知，当停3#、6#机组时，其主变仍在投运，油泵仍在运作，仍在消耗厂用电，经查，油泵功率约为3.7kW。
另外，由于主变冷却器为水冷，其冷却水流量大约为180m3/h，只要主变在运行，就一直有冷却水消耗。
而停其他机组时，对应主变停运，油泵停运，不消耗功率，不消耗水资源。
总体来说，2017年小浪底水电站3#、6#机组并网时间占比高于2016年，可知2017年运行人员在停机时优先选择停3#、6#之外的机组，减少了主变总体耗能，继而减少了厂用电率。
4结语作为河南省内重要的调峰调频电厂，小浪底水电站开停机频繁，运行人员在停机时一般是随机选择，保证每台机停机次数相近。
但当选择3#、6#机组停机时，其主变仍在运行，增加了主变总空载损耗，提高了厂用电量，造成了电能浪费。
所以，对电站机组进行停机操作时，运行人员可适当保留3#、6#机组在运行，优先停其他机组，减少主变总体运行时间，减少空载损耗，降低厂用电率，节省水资源，从而更好地实现电站变压器的经济运行，产生更大的经济效益。
［参考文献］[1]张树伟，鲁跃军，贡奎生.变电所主变压器最佳节能运行方式的探讨[J].黑龙江电力，2007，29（4）：286-287.[2]屈文斌.变压器空载损耗研究[J].陕西工业职业技术学院学报，2011，6（1）：26-29.[3]敖文生.变压器经济运行研究[J].电气技术，2007（S1）：49-58.[4]赵冰.浅谈变电所内变压器的经济运行[J].民营科技，2017（11）：41.[5]李瑞晨.变压器的使用及经济运行[J].河南科技，2015（21）：114.收稿日期：2018-04-02作者简介：陈健（1991—），男，河南人，助理工程师，主值班员，从事电站运行调度管理工作。
水箱水位控制系统的设计设计
目录1绪论 (1)1.1计算机模拟控制系统 (1)1.1.1系统的分类 (1)1.1.2系统的数学模型 (1)1.2计算机模拟控制系统 (1)1.3数学模型及其建立方法 (2)1.3.1数学模型的表达形式与对模型的要求 (2)1.3.2建立数学模型的基本方法 (3)2水箱水位系统概述 (5)2.1水箱水位控制系统硬件设计 (5)2.1.1有自平衡能力的单容元件 (6)2.1.2电动机的数学模型 (6)2.1.3减速器的传递函数 (7)2.2系统的传递函数 (8)2.2.1控制器的确定 (9)2.3控制器的正反作用 (9)3硬件电路 (11)3.1控制系统的校正 (11)3.2控制系统的稳态误差 (12)4仿真软件介绍 (14)4.1 MATLAB的启动和退出 (14)4.1.1MATLAB操作桌面简介 (14)4.1.2命令窗口菜单（Command Window）简介 (16)4.2变量 (17)4.3MATLAB的矩阵运算 (18)4.4仿真 (19)5结论 (20)6参考文献 (21)1绪论1.1计算机模拟控制系统计算机模拟控制系统是在自动化控制技术和计算机技术的飞速发展的基础上产生的，20世纪50年代中期，经典控制理论已经发展成熟，并在不少工程技术领域得到了成功的应用。
随着复杂系统的设计和复杂控制规律的实现上很难满足更高的要求。
现代控制理论的发展为自动控制系统的分析、设计与综合增添了理论基础，而计算机技术的发展为新型控制方法的实现提供了非常有效的手段，两者的结合极大的推动了自动控制技术的发展。
进而计算机模拟控制系统广泛的应用于工厂生产，逐渐融入于生产中，各类大型工厂均离不开计算机控制系统。
1.1.1系统的分类按系统性能分：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定系统和不确定系统。
1、线性连续系统：用线性微分方程式来描述，如果微分方程的系数为常数，则为定常系统；如果系数随时间而变化，则为时变系统。
水塔供水电气控制系统设计与调试
电气控制技术综合实验报告书题目水塔供水电气控制系统设计与调试学院(部）电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化班级2013320402学生姓名徐通学号20133204020512 月28 日至 1 月8 日共 2 周指导教师(签字）系主任（签字)摘要水塔是自动供水系统中的重要部分，在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
而且由于水塔很高，不易观察到水箱水位的状况，本设计旨在于通过所学电气方面的知识，设计一个简单的水塔供水电气控制系统 ,满足一些简单的基本功能.为了满足该设计中提出的基本功能的要求，本次设计在主电路上采用三台电动机，同时采用了三个电源线圈对电机进行工作的控制,采用热继电器和低压断路器对电机进行过载和短路保护。
控制电路上，为了简单灵活起见，采用华光PLC的SH-32RI进行控制.再加入必需的一些按钮、开关、指示灯等。
从而基本形成了一个简单的水塔供水电气控制系统。
本次设计旨在于学习和了解设计一个系统的流程和需要注意的问题，故在本设计中，主要进行的工作是设计系统原理图，画出系统的接线图和系统平面布置图,最后再进行控制柜大小的设计。
通过这些琐碎的工作,从而了解和掌握相关的设计方法和知识。
关键词：电动机PLC 原理图接线图布置图目录一设计内容及要求 (5)二设计原始资料 (5)三实验仪器设备............................................................................................. 错误!未定义书签。
四PLC可编程控制器简介 (7)五水塔供水系统............................................................................................. 错误!未定义书签。
5.1 系统简介............................................................................................ 错误!未定义书签。
建筑电气高低位水箱课程教学设计修正版
课程设计任务书（A）题目高低位水箱供水系统电气控制系统的设计学院(部) 电子与控制工程学院专业建筑设施智能技术班级2011320601学生姓名龚玉阳学号1412 月23 日至12 月30 日共 1 周指导教师(签字)系主任(签字)2013 12 月12 日（说明：以下所有绘图，都见图纸附录部分，编号一一对应）一、控制要求本设计为民用建筑生活水泵电器控制系统设计，采用继电器-接触器基本控制技术。
要设计出控制系统原理图、元件布置图及接线图。
通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，具有电气控制系统工程设计的初步能力。
二、设计原始质料1. 高低位水箱均设水位信号器。
高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。
2. 两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。
当工作泵出现故障时，备用泵自投。
水泵功率4.5KW。
3. 考虑到水泵的工作时间，让两台水泵轮番工作，及一台水泵工作24小时后，另一台水泵自动投入工作。
4 具有手动、自动工作方式。
5. 各种指示及报警。
三、电路设计1、主电路设计根据电动机的容量及电源对起动电流的要求，来确定电动机的启动方式，再根据电动机的运行要求是否要对其进行调速和制动控制，从而拟定主电路。
水泵的启动方案由变压器及电动机容量确定。
变压器容量不够时，生活水泵通常采用星-三角启动方案。
如图3.1中，隔离开关QS具有两个作用，分别是：a，用于控制柜电源保护。
b，控制柜检修时，QS打开形成明显断点，保证检修人员的安全。
（图见附录图纸部分）2、辅助电路辅助电路根据被控制电动机要求进行设计。
设计时采用“分解设计”的方法，对控制要求进行逐条满足。
水泵的控制回路一般由信号控制回路及电动机控制回路两部分组成。
(1)在高层建筑中水泵及其设备控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于建筑的顶部。
这样将水箱中的水位信号传送的设备控制柜需传输相当长的一段距离，为了避免信号传输过程中由于信号线中途接地等故障引起的继电器误动作，电源通常不易采用AC380V，而是采用AC220V及以下的电压。
上水箱(中水箱或下水箱)液位定值控制系统
第一节上水箱(中水箱或下水箱)液位定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环液位控制系统的结构与组成。
2．掌握单闭环液位控制系统调节器参数的整定。
3．研究调节器相关参数的变化对系统动态性能的影响。
二、实验设备1．THJ-2型高级过程控制系统装置2．计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根3．万用表 1只三、实验原理本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。
系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱的液位在稳态时等于给定值。
由图3-7 上水箱液位定值控制结构图反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。
图3-7为本实验系统的结构图，图3-8为控制系统的方框图。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下无静差，系统的调节器应为PI或PID。
图3-8 上水箱液位定值控制方框图四、实验内容与步骤1．按图3-7要求，完成系统的接线。
2．接通总电源和相关仪表的电源。
3．打开阀F1-1、F1-2、F1-6和F1-9，且把F1-9控制在适当的开度。
4．选用单回路控制系统实验中所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的相关参数。
5．设置好系统的给定值后，用手动操作调节器的输出，使电动调节阀给上水箱打水，待其液位达到给定量所要求的值，且基本稳定不变时，把调节器切换为自动，使系统投入自动运行状态。
6．启动计算机，运行MCGS组态软件软件，并进行下列实验：当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%～15%），观察并记录系统的输出响应曲线。
7．适量改变PI的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
五、实验报告1．用实验方法确定调节器的相关参数。
2．列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指标。
3．列表记录，在上述参数下求得系统在阶跃扰动作用下响应曲线的动、静态性能指标。
对系统的性能产生什么影响？4.变比例度δ和积分时间TI。
高低位水箱供水电气控制系统
一、控制要求本设计为民用建筑生活水泵电器控制系统设计，采用OMRON PLC为中心控制单元。
要设计出控制系统原理图、元件布置图，接线图。
其具体控制要求为：1．高地位水箱均设水位信号器，高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱达到高位或低位水箱达到低位时，水泵停止。
2．两台水泵轮番工作，一台水泵工作24小时后，另一台水泵自动投入工作。
当工作泵出现故障时，备用泵自投并报警。
3．具有手动，自动工作方式。
4．各种指示和报警。
二、控制系统设计2．1、基本设计思路在高层建筑中，水泵及其设备控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于建筑的顶部。
这样，将水箱中的水位信号传送的设备控制柜需传输相当长的一段距离。
为了避免信号传输过程中由于信号线中途接地等故障引起的继电器误动作，信号控制回路通常采用220V及以下的电压，本设计采用220V的交流电。
另外，由于水位信号器为小容量的继电器，其触点不适合于直接控制接触器，因此，需要通过中间继电器进行中间转换。
根据控制要求（1），系统电路共有主电路、信号电路和控制电路等三部分组成。
根据水泵控制要求1，水泵电动机的起动和停止应受高位水箱水位信号器和低位水箱水位信号器发出信号控制。
当低位水箱水位为高水位，且高位水箱水位为低水位时发出起泵信号，当低位水箱水位为低水位，或高位水箱水位为高水位时发出停泵信号。
根据控制要求（2），工作泵不能正常运行时，备泵应能自动投入。
工作泵与备用泵二者工况转换的关键是寻找一个合适的转换信号，即能反映工作泵不能正常运行的信号。
一般情况下，水泵不能正常运行的原因为：（1）运行继电器的衔铁卡住，触点不能正常吸合;(2) 水泵运行过程中，电动机因过载或线路发生短路等故障而保护停机。
这两种停机情况反映在接触器上即是接触器的触点机构不能动作，其常闭触点处于闭合状态，因此，接触器的常闭触点的闭合与否反映了电动机的工作情况。
故可利用接触器的常闭触点见识电动机的运行情况并作为备泵电动机的起泵信号。
基于PLC的高低位水箱自动控制系统
第二章案的论证及方案确定........................................5
第三章系统各部分的设计...........................................6
3.3.1手动、自动的工作方式选择..................................7
3.3.2机组的启动条件及操作使用..................................7
3.3.3备泵自投功能的实现........................................8
参考文献..........................................................13
鸣谢..............................................................13
附录..............................................................13
3.3.4信号灯的指示..............................................8
3.3.5指令语言程序..............................................9
第四章元器件的选择及依据......................................10
2
4.7端子排的选择..................................................11
水箱水位控制系统PLC设计要点
摘要本设计针对目前水箱水位控制系统存在的集成自动化程度低、可靠性差和运行效率低下的不足，结合目前工业领域的应用技术，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化的程度较高的水塔水位控制系统。
本文针对水箱水位控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于水塔水位控制系统上，同时对问题进行了较深入的研究。
本文阐述了水箱水位控制系统的PLC控制、自动计数、数码显示的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了三菱可编程控制器系列的FX2N系列PLC控制器主要功能模块及应用。
FX不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。
然后设计了水箱水位控制系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。
最后程序分析测试论证水箱水位控制的设计。
关键词：PLQ水箱水位；FX C250计数器。
1PLC 简介.............................................................................................................................................. 1..1.1PLC的产生、定义及现状 ............................................................................................................. 1.1.2过程控制的发展................................................................................................................................2.1.3本文研究的目的、主要内容.......................................................................................................... .3 2FX2系列PLC和控制对象介绍 ....................................................................................................... 4.2.1三菱PLC控制系统.......................................................................................................................... 4.2.2过程建模 ........................................................................................................................................... 5.. 3PID调节及串级控制系统............................................................................................................... 9.3.1PID调节的各个环节及其调节过程 (9)3.1.1比例积分调节 ............................................................................................................................... 1.0 3.2串级控制 ......................................................................................................................................... 1.1 3.3三菱FX2系列PLC中PID指令的使用....................................................................................... 1 4 3.4在PLC中的PID控制的编程. (15)4控制方案设计.................................................................................................................................... 1.7 4.1系统设计 (17)4.2硬件设计 (18)4.3软件设计 (19)5运行 (21)5.1上水箱液位比例调节 (21)结论 (23)致谢.................................................................................................................. 错误！未定义书签。
水箱液位控制系统的设计及实物调试
自动控制系统课程设计1、设计题目：水箱液位控制系统的设计及实物调试2、设计目的1、加强对自动控制原理这门课程的认识，初步认识工程设计方法。
2、通过对水箱液位控制系统的设计，进一步理解书本知识，提高实践能力，增强分析问题，解决问题的能力。
3、学习并掌握Matlab的使用方法，学会用Matlab仿真。
4、学会对仿真结果进行分析，计算，并应用到实践设计中去。
3、设计设备1、ACCC—Ⅰ型自动控制理论及计算机控制技术实验装置2、数字式万用表3、示波器4、MATLAB软件4、设计任务（1）复习有关教材、到图书馆查找有关资料，了解水箱液位控制系统的工作原理。
（2）总体方案的构思根据设计的要求和条件进行认真分析与研究，找出关键问题。
广开思路，利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，作出合理的选择。
画出其原理框图。
（3）总体方案的确定可从频域法、跟轨迹法分析系统，并确定采用何种控制策略，调整控制参数。
（4）系统实现搭建系统上的硬件电路，实现开环控制，记录实验数据。
引入闭环控制，将设计好的控制策略实现其中，根据实际响应效果调整参数直至最优，并记录数据5、设计要求1．分析系统的工作原理，进行系统总体设计。
2．选择系统主电路各元部件，进行主电路设计，并完成系统调试。
3．构成开环系统，并测其动态特性。
4．测出各环节的放大倍数及其时间常数。
5．分析单闭环无差系统的动态性能。
6．比较开环时和闭环时的动态响应。
7．构成水箱液位闭环无静差系统，并测其动态性能指标和提出改善系统动态性能的方法，使得系统动态性能指标满足s t s t s r 5.0,2.0%,5%<<≤σ。
6、MATLAB 软件仿真6．1 软件仿真部分设计要求1、参考文献【1】完成对电机的数学建模，拉普拉斯变换后得到系统的传递函数；2、带入表中的水箱液位系统参数，求出系统的开环传递函数；3、绘制出系统的开环传递函数的单位阶跃响应，分析系统的单位阶跃响应，得到相关性能指标；4、分步骤实现系统的PID 校正，分别进行比例控制（P ）校正，比例微分控制（PD ）校正，比例积分控制（PI ）校正和比例积分微分控制（PID ）校正；5、运用《自动控制原理》知识分析系统的性能特征，从阶跃响应性能指标，频域特性等角度分析系统校正前和校正后的性能；6、设计后的系统满足如下性能指标：s t s t s r 5.0,2.0%,5%<<≤σ；7、改变输入信号，将阶跃信号分别换成方波信号，信号的周期设置为4s ，幅值为5V 。
水箱水位控制系统的设计与制作
实验板
囝 ●
直 流 小 水 泵 ＵＬ ０ ３ Ｎ２ ０ ＡＮ集 成 块 电 磁 继 电 器
继 电器 达到 控制 的 目的。 继 电器 的触点 有 ３种基本 形式 ：
① 动合 型 （ 型 ） Ｈ 。线 圈 不 通 电 时 两 触 点 是
断开 的 ， 电后 ， 通 两个触 点就 闭合 。 以合 字 的拼音
在本控 制 系统 中 ， 我们 可 以选 用 Ｄ型或 ｚ型
小 型 电 磁 继 电器 。
・
１ ８ ・
Ｅ ｕ ａｉｎ ｌＥ ｕｐ ｎ ｎ ｘ ｅｉ ｎ １２ ｄ ｃ ｔ ａ ｑ ｉｍｅ ｔＡ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔＶｏ． ７，Ｎ ． ｏ ２，２ １ ０ １
２ 工 作 原 理
来 处理 的数据 。 Ｕ Ｎ ０ ３ Ｎ在 各种 控 制 电路 中常作 为驱 动 Ｌ ２０ Ａ
③ 转换 型 （ ｚ型 ） 。这 是 触 点 组 型 ， 种触 点 这
组 共有 ３个 触点 ， 中间是动 触点 ， 即 上下 各一个 静
触 点 。线 圈不通 电时 ， 触 点 和其 中一 个 静触 点 动
关 键 词 闭环 控 制 系统
苏教 版普通 高 中课 程 标准 实 验教 科 书 《 术 技 与设 计 ２ 在 “ 》 控制 与设计 ” 这一 单元 中 ， 两个案 有 例 分析 《 供水 水 箱的水 位 自动 控制 系 统》 抽 水 和《 马桶 的 自动控制 系 统 的设计 》 都跟 水 位 控制 系 统 有关 。本人 结 合教 材 内容 自己动 手设 计 、 作 了 制
由 ７个硅 Ｎ Ｎ 达林 顿 管 组 成 的驱 动芯 片 。每 一 Ｐ
对 达 林 顿 管 都 串联 一 个 ２ ７ Ｑ 的 基 极 电 阻 ， ．ｋ 在
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《建筑电气控制技术》课程设计
题目高低位水箱供水电气控制系统设计与调试学院(部) 电子与控制工程学院
专业电气工程及其自动化
班级
学生姓名
学号
月日至月日共周
指导教师(签字)
系主任(签字)
年月日
一、设计任务书
1、设计内容及要求
通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。
根据系统的控制要求，采用PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统。
2、设计原始资料
1、高低位水箱均设水位信号器。
高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水
泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。
2、两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。
当工作泵出现故障时，
备用泵自投。
水泵功率7.5KW。
3、具有手动、自动工作方式。
4、各种指示及报警。
3、设计完成后提交的文件和图表
1、计算说明书部分：
1）系统工作原理说明
2）程序调试
3）操作使用说明
2、图纸部分：
1）电气原理图：主电路、控制电路、梯形图、指令系统
2）电气箱面板布置图，电气箱内部布置图
3）接线图。
（相对编号法）
4）元件明细表
5）控制箱尺寸
4、进程安排
1、第1周完成主电路、控制电路、梯形图设计及元件选型
2、第2周完成元件布置图、接线图的设计，并完成综合实验报告书
3、第1周 1-20号完成程序的调试
4、第2周 21-43号完成程序调试
5、主要参考资料
1、建筑电气控制技术王俭建筑工业出版社
2、建筑电气控制技术马小军机械工业出版社
3、各种电器元件产品样本
二、分析设计
在高层建筑中，水泵及其控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于大厦的顶部。
这样，将水箱的水位信号传输到控制柜需要相当长的距离。
为了避免信号在传输过程中因为各种干扰而引起继电器误动作，信号控制回路通常采用220V的电压。
另外，由于水位信号为小容量的继电器，其触点不适合于直接控制接触器，因此，需要通过中间继电器进行中间转换。
总体来说，为了便于线路的维修，管理等，应将辅助线路分为信号控制回路和电动机控制回路等几部分，这样，才能使控制线路的分工更加明确，可读性更强。
本系统能过实现自动和手动的控制水泵供水，在自动模式下，系统能过自动见识高低位水箱水位情况，并根据水位信号器采集到的信号来决定是否启动水泵。
同时本系统设置了两台水泵，当其中一台水泵出现了故障时，另一台水泵能过及时的投入到使用中，保障了高层的供水。
同时在使用前应对系统进行检验，检查的主要能容包括：检查线路的连接是否正确，连接是否可靠；检查信号灯是否损坏，若损坏要及时更换；检查PLC的接线是否正确；对水泵进行空载试验观察其各项指标是够合格；同时在使用时，要经常的对高低位水箱进行清洁，以免影响水位信号开关的性能。
1、主电路设计
根据控制要求及水泵的功率,经计算可确定两台水泵电机均可直接启动，如图原理图2-1所示，每个电机分别用1个接触器控制其电源,1个热继电器进行过载及1个低压断路器进行短路瞬时保护.
2、PLC选择及 I/O分配
根据本系统设计只用到20个口（由原理图看以看出），但是考虑的系统在将来可能会改进，这里用了32点的华光PLC。
I/O口的分配如下表所示。
I/O分配表
图2-2 I/O分配表
3、PLC接线图设计
根据I/O分配表即可将连接电路,如原理图2-3所示.输入、输出各点共用交流220伏电源.
三、系统工作原理
系统具体控制过程如下，如原理图所示。
自动部分：当水位条件满足高位水箱达到低位且低位水箱达到高位时，当旋钮SA在A1档时，M1泵为工作泵，M2泵为备用泵，M1泵得电运行，M1泵运行指示灯亮。
同理，当旋钮SA在A2档时M2泵为工作泵，M1泵为备用泵，M2泵得电运行，M2泵运行指示灯亮。
当高位水箱达到高位或低位水箱到达地位时，系统停止工作。
手动部分：当旋钮在手动档时，两泵工作在手动方式状态，当按下SB1时启动M1泵，
M1运行指示灯亮,按下SB3 M1泵停止运行,指示灯灭。
按下SB2时启动M2泵，M2泵运行指示灯亮，按下SB4 M2泵停止运行,指示灯灭。
若工作泵出现故障，故障显示灯亮并有警报声，其热继电器常开触点闭合备用泵自投。
四、梯形图设计
梯形图设计如原理图3-1所示.
五、元器件选型
1、交流接触器
单个电机回路中的电流估算如下：
In＝Pn/(1.732×Un×cosφ)=7500/(380×1.732×0.9)≈12.7A.所以根据In =12.7A
且选接触器线圈的额定电压为220V，因此选择交流择接触器CJ10-20，数量为2个。
2 、热继电器
因为系统中电机为7.5KW，电源线电压为380V ，所以电机正常工作时应为三角形接法。
因为电机的额定电流约为12.7A，即热元件的动作电流约为12.7A，故选用的热继电器的型号为JR16-20/3D热元件的额定电流为16A，并将其整定为12.7A。
3、低压断路器
因为电机的额定电流约为12.7A，故额定电压为380V。
用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流Idz=（10-12）Ie=（10-12）X12.7=（127-152.4）A，故选用的低压断路器规格为DZ-20-160。
通过控制回路的电流比较小，所选低压断路器的型号为DZ-20-16。
4、按钮
为了实验简单易于操作我们选用半径为3mm，型号为LAY39的按钮，旋钮选用型号为LAY39--X的旋钮。
5、信号指示灯
为了使实验能够简单操作，我们选用开孔半径为2.25mm，灯罩半径为2.5mm，线圈电压为220V，运行灯为绿色，过载灯为红色，型号为ND16--22DS/4的指示灯。
6、端子排
经计算，端子排选择型号为TB-2510,规格为140mm8*19mm。
7、元器件明细表
六、指令语言程序及调试
七、用户操作说明
本系统为高低位水箱供水系统，请使用者务必按操作说明进行。
在使用之前请先打开控制箱门，合上低压断路器QF,检查PLC是否正常带电。
1、系统手动工作操作说明：把模式选择开关SA打在手动档，系统已进入手动工作状态。
按下按钮SB1时M1泵工作或按下按钮SB2时M2泵工作。
当某个水泵正常工作时，相应的水泵工作指示灯H1或H2将维持点亮直到相应的水泵停止工作。
需要停泵时，只需按下停泵按钮SB3或SB4即可。
2、系统自动工作操作说明：需要系统自动工作时，首先把模式选择开关打在自动A1档或A2档上，此时系统自动退出手动工作方式，进入自动工作模式。
若选择A1档则M1泵为工作泵，M2泵为备用泵，M1故障时M2就会自启动；若选择A2档则M2泵为工作泵，M1泵为备用泵，M2故障时M1就会自启动，使系统正常运行。
3、故障显示：当M1或M2故障时，即电机过载时，热继电器就会动作故障显示灯H3或H4就会报警，并且会有铃声报警提示。
4、注意事项：
（1）为了保证系统安全长久运行，本系统对手动工作方式有一定的限制：在高位水箱的水位达到高位或低位水位达到低位之前，如果使用者还没有停泵，则系统将自动停泵，这样可以有效的避免水泵的“干抽”和高位水箱水位的冒出；当高位水箱的水位达到低位且低位水位达到高位时才给出手动必须开机指示信号来通知操作人必须起泵。
（2）为了保证故障信号能够及时的让操作人员呢知道，当故障发生时，就会有铃声响起，同时有指示灯来说明哪个泵出现故障问题。
八、结束语
可编程控制器（PLC）作为一种新型的工业自动化装置。
因其功能强大，可靠性高，操作使用方便而得到了广泛的应用，它在民用建筑行业中的应用也日益广泛。
本设计以PLC 为中心控制单元设计一高低位水箱供水系统，具体要求见设计任务。
在本设计中，充分考虑到了设计方案的实用性，经济性以及用户操作的方便性。
在给出系统原理图的基础上，同时也附带了安装图，接线图及操作使用说明书；在保证设计要求及设计质量的基础上，通过分时复用启动按钮和认真修改梯形图，最终用华光实现所有功能，为用户提供了简单迅速的操作方式。
九、主要参考资料
1、《建筑电气控制技术》王俭建筑工业出版社
2、《建筑电气控制技术》马小军机械工业出版社
3、《可编程控制器原理及应用》常斗南李全力电子工业出版社
4、各种电器元件产品样本
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