毕业论文---液位控制系统设计
液位系统的控制器设计__毕业设计论文 精品
毕业论文（设计）题目：液位系统的控制器设计系部名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：201 年月日摘要液位是工业过程生产中经常遇到的控制对象之一，对所需的液位控制对象进行精确的控制，关系到产品的质量，是保障生产效果和安全的重要问题。
因而，液位的控制具有重要的现实意义和广泛的应用前景。
近年来，随着控制理论的深入研究，出现了许多新的控制算法。
但是，以PID 为原理的各种控制器仍是过程控制中不可或缺的基本控制单元。
根据液位系统的特点，设计合适的PID控制器对其进行液位控制，不仅成本低，而且控制效果很好，具有较高的实用价值。
本文通过实验的方法，确立的被控对象的数学模型。
并采用多种方法确定被控对象的传递函数。
主要完成了以下工作：首先，通过实验测试法对水箱进行数学建模，并用MATLAB进行仿真，验证其数学模型的正确性。
接着，分析对比作图法和计算法分别得出的数学模型，通过仿真比较，确立最接近的数学模型。
然后对PID控制器的参数进行整定。
采用基于Ziegler－Nichols法,C-C工程法，稳定边界法对液位系统进行PID控制器参数的整定，并用MATLAB进行仿真。
分析对比了几种方法的性能。
关键字：液位系统，PID控制器，参数整定，MATLAB仿真Parameters Design of Liquid Level ControllerAbstractT he liquid level is one of the control objects which is often encountered in industrial production process. Giving the precise level control to the control objects, is related to the quality of the product, and is a guarantee of production and the important problem of safety. Thus, the liquid level control has important practical significance and broad application prospect.In recent years, with the in-depth research of the control theory , appeared a lot of new control algorithm. However, with PID as the principle of various controller is an indispensable basic process control control unit. According to the liquid level system characteristic, to design the appropriate PID controller for the liquid level control, not only the cost is low, but also has the good control effect and high practical value.In this paper, through the experimental method, established the mathematics model of the controlled object, and use a variety of methods to determine the transfer function of the controlled object. Mainly completed the following work: firstly, the mechanism of model analysis method. Through the experimental test on the tank for mathematical modeling, and using MATLAB simulation, verified the correctness of the mathematical model. Then, analysis and comparison of drawing and calculating method were derived by mathematical model, by simulation and comparison, the closest mathematical model establishment. Then the parameters of PID controller tuning. Ziegler based on the Nichols method, C-C engineering method, the stability boundary method for liquid level system PID controller parameter tuning, and using MATLAB simulation. Analysis and comparison of several methods for the performance.Keywords:Level system PID controller Parameter setting MATLAB simulation目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 研究的意义和目的 (1)1.3 PID控制算法的研究现状 (2)1.4 MATLAB简介 (3)2 液位控制系统的原理 (4)2.1 人工控制与自动控制 (4)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (5)3 被控对象的数学模型 (6)3.1 基本知识 (6)3.1.1 被控过程传递函数的一般形式 (6)3.1.2 建立过程数学模型的方法 (7)3.2 基于MATLAB的数字仿真 (12)3.2.1 利用MATLAB根据作图法建立一阶系统数学模型 (12)3.2.2 利用MATLAB根据计算法建立一阶系统数学模型 (15)4 控制系统参数的整定及MATLAB的数字仿真 (17)4.1 基本知识 (17)4.1.1 简单控制系统的设计 (17)4.1.2 简单控制系统的参数整定 (19)4.2 基于MATLAB的数字仿真 (26)4.2.1 C-C工程整定法对PID参数整定 (26)4.2.2 Z-N工程整定法对PID参数整定 (31)4.2.3 根据稳定边界法对PID参数整定 (33)5 系统调试、性能分析 (38)5.1 系统数学模型的确立 (38)5.2 几种参数整定方法性能分析 (39)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 引言液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，他在工业中的各个领域都有广泛的应用。
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。
液位控制系统设计
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...................................................... - 13 -4.1 延时子程序..................................................... - 13 -4.2 感应系统程序................................................... - 13 -4.3 指示系统程序................................................... - 14 -4.4 电机和警报系统程序............................................. - 14 -4.5 液位预选系统程序............................................... - 15 -4.6 系统主流程图................................................... - 17 - 第5章系统测试...................................................... - 18 -5.1 仿真测试过程................................................... - 19 -5.2 仿真结果....................................................... - 21 -总结................................................................ - 22 - 致谢................................................................ - 23 - 参考文献.............................................................. - 22 -附录1 系统仿真电路................................................... - 25 - 附录2 源程序......................................................... - 26 -第１章绪论21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文摘要：本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种液位控制系统，该系统能够实时监测液位，并根据设定值进行液位控制。
本文详细介绍了该系统的硬件设计、软件设计以及系统测试，并对系统的性能进行了评估和分析。
实验结果表明，该液位控制系统能够稳定可靠地实现对液位的控制。
关键词：PLC；液位控制；硬件设计；软件设计；系统测试1.引言液位控制是工业中常见的一种控制过程。
在各种工业领域，如化工、能源、水利等，在液位控制方面都有较高的需求。
随着自动化技术的不断发展，PLC技术成为液位控制的一个重要工具。
2.系统硬件设计在本系统硬件设计中，我们采用了PLC、液位传感器、电磁阀等关键元件。
PLC作为控制中心，接收传感器的信号，根据设定值来控制电磁阀的开启和关闭。
液位传感器负责实时监测液位的变化，并将信号传输给PLC。
电磁阀根据PLC的指令来控制液位的增减。
3.系统软件设计在本系统软件设计中，我们使用了PLC编程语言来实现液位控制的逻辑。
首先，我们定义了PLC的输入和输出信号，然后根据设定的逻辑进行编程。
具体来说，当液位高于设定值时，PLC会关闭电磁阀，减少液位的上升；当液位低于设定值时，PLC会打开电磁阀，增加液位的下降。
通过循环执行这些逻辑，系统可以实现对液位的控制。
4.系统测试为了验证系统的可行性和性能，我们进行了一系列的测试。
首先，我们针对液位控制器的输入输出进行了测试，确保其正常工作。
然后，我们使用液位泵和液位计进行了实际测试，记录了系统在不同液位变化条件下的性能。
实验结果表明，该液位控制系统具有良好的稳定性和可靠性。
5.结果和分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：该液位控制系统能够满足不同液位变化条件下的控制需求；系统响应速度较快，能够在短时间内完成液位的调整；系统具有良好的稳定性，能够稳定地维持设定的液位。
6.结论本文基于PLC技术设计了一种液位控制系统，并进行了详细的硬件设计、软件设计和系统测试。
液位控制系统研究与设计
液位控制系统的 设计
设计目标与要求
响应速度：提高系统对液位 变化的响应速度
稳定性：保证系统在长时间 运行中的稳定性
准确性：确保液位测量的准 确性
易操作性：设计易于操作和 维护的系统界面
安全性：确保系统在运行过 程中的安全性
成本控制：在满足设计要求的 前提下，尽量降低系统成本
设计方案选择与比较
液位设定值：设定液位控制的目标值
液位偏差：实际液位与设定值之间的差值
液位控制精度：液位控制系统的准确性和稳 定性
液位控制系统的 研究现状
国内外研究现状
国外研究现状： 液位控制系统在 欧美等发达国家 已经广泛应用， 技术成熟，产品 种类丰富，市场
占有率高。
国内研究现状： 液位控制系统在 国内起步较晚， 技术水平相对较 低，产品种类较 少，市场占有率
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控制算法：自适应、鲁棒性、实时 性
应用领域：工业、农业、环保、医 疗等
现有液位控制系统的优缺点
优点：能够实 时监测和控制 液位，提高生 产效率和准确
性
缺点：存在一 定的误差，可 能导致液位控
制不准确
优点：具有较 高的稳定性和 可靠性，能够 适应各种工作
环境
缺点：成本较 高，维护和维
较低。
研究热点：液位 控制系统的研究 热点主要集中在 传感器技术、控 制算法、系统集
成等方面。
发展趋势：随着 物联网、大数据、 人工智能等技术 的发展，液位控 制系统将向智能 化、网络化、集 成化方向发展。
研究热点和难点
传感器技术：高精度、高稳定性、 长寿命
系统集成：模块化、标准化、智能 化
添加标题
液位控制系统设计
液位控制系统设计
摘要：油箱液位控制系统通常用于检测油箱中液位的高度，并且可以
用于控制进油和放油的状态。
基于此，本文设计了一个油箱液位控制系统，该系统主要分为硬件和软件两部分，其中硬件部分负责进行液位检测和液
位控制，软件部分负责接收硬件传感器的信号并作出相应的控制反馈。
该
系统采用三传感器架构方式，分别是液位传感器、温度传感器和压力传感器，它们共同作用来检测液位并做出相应的控制反馈。
关键词:油箱液位控制系统，液位传感器，温度传感器，压力传感器
1 Introduction
油箱液位控制系统是一种常用的液位控制系统，有助于控制油箱内的
液位，从而提高工作效率和使用寿命。
它可以有效防止油箱液位过低，从
而降低设备的维护和使用成本。
为了解决这一挑战，在本文中，我们设计
了一种油箱液位控制系统，该系统可以有效地控制油箱内的液位，以避免
该设备发生故障。
2 System Design
2.1 Hardware Design
该系统采用三传感器架构方式，它们分别是液位传感器、温度传感器
和压力传感器。
液位传感器是该系统的关键部件，它的主要功能是检测油箱中的液位。
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。
基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
毕业设计-水箱液位控制系统设计
济南铁道职业技术学院毕业设计题目：水箱液位控制系统设计系别：电气工程系专业：电气自动化班级：0631班****：*******：**目录任务书 (2)摘要 (3)1 绪论 (4)1.1 过程控制的定义 (4)1.2 过程控制的目的 (4)1.3 过程控制的特点 (5)1.4 过程控制的发展与趋势 (5)2 水箱液位控制系统的原理 (6)2.1 人工控制与自动控制 (6)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (7)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (8)3 水箱液位控制系统的组成 (11)3.1 被控制变量的选择 (11)3.2 执行器的选择 (11)3.3 PID控制器的选择 (15)3.4 液位变送器的选择 (17)4 PID控制规律 (18)4.1 比例控制 (18)4.2 积分控制 (21)4.3 微分控制 (21)4.4 比例积分控制 (21)4.5 比例积分微分控制 (22)5 应用实例 (22)5.1 液位控制在厕所中的应用 (22)5.2 液位控制在汽车上的应用 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (25)济南铁道职业技术学院毕业设计（论文）任务书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, 溶液过滤, 化工生产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。
PID控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。
本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。
作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法，调节阀为电动调节阀。
毕业设计-基于PLC的液位控制系统设计-精品
无锡职业技术学院毕业实践任务书课题名称基于P L C的液位控制系统设计指导教师职称指导教师职称专业名称生产自动化班级学生姓名学号实习单位课题需要完成的任务：利用信捷PLC设计液位控制系统，完成如下任务：1、通过触摸屏、可变程序控制器变频器（PLC)、压力传感器、配电装置以及水泵实现液位控制系统的设计2、确定控制方案，选择PLC型号，定义输入/输出,画出PLC 端子接线图。
3、进行软件编程、完成控制梯形图并完成调试。
课题计划：10年2月26日——-—-10年3月10日确定毕业设计课题10年3月11日-——-- 10年3月22日调查参观、完成调研报告10年3月22日-----10年3月31日确定方案，完成方案论证10年4月1日-—-——10年4月20日设计电路，编制程序,完成论文计划答辩时间：10年4月21日-—---10年4月30日自动控制技术系系（部、分院）2010年4 月26 日PLCs -—Past, Present and FutureEveryone knows there's only one constant in the technology world, and that’s change. This is especially evident in the evolution of Programmable Logic Controllers （PLC） and their varied applications。
From their introduction more than 30 years ago， PLCs have become the cornerstone of hundreds of thousands of control systems in a wide range of industries。
At heart， the PLC is an industrialized computer programmed with highly specialized languages， and it continues to benefit from technological advances in the computer and information technology worlds。
毕业设计论文液位控制系统
毕业设计论文液位控制系统Newly compiled on November 23, 2020毕业设计基于S7-300的单容水箱液位控制系统设计Design of Liquid-Level Control System Based on S7-300 专业班级：自动化0x0x班学生姓名： x x x指导教师： x x x 副教授学院：自动化与电气工程学院2016年 6月摘要可编程逻辑控制器（PLC）作为现代工业自动化的三大支柱之一，以其可靠性、灵活性在工业控制领域得到了迅猛的发展。
PLC是微电子技术和自动控制技术相结合的产物，并受到计算机技术、通信技术的影响。
我国近年来工业自动化水平逐渐提高，PLC在许多行业得到了越来越广泛的应用。
西门子公司的S7-300系列PLC以结构紧凑，扩展能力强，高性价比的特点在许多行业受到青睐。
在本次设计中，就以S7-300作为控制器，设计一个运行稳定、安全可靠又经济的液位控制系统。
控制核心以S7-300系列的CPU313C-2DP为主，以电磁阀、压力变送器、水泵、上位机、分隔式水槽等为辅构成了单容水箱液位控制系统，对整个液位控制系统进行了硬件设计和软件设计。
在设计过程中，首先，进行硬件的选择、设计。
其次，针对S7-300PLC的进行模块化编程，实现数据的归一化等功能。
最后，利用组态王软件设计人机对话界面，通过上位机控制实现液位的自动控制，上下限参数的在线设置，及液位测量值的在线监控；达到液位控制系统的技术要求。
关键词：S7-300；组态王；液位控制ABSTRACTProgrammable Logic Controller (PLC), one of the three pillars of modern industry automation, has gained rapidly development at the industry control field for its high reliability and flexibility. PLC is the product of the combination of microelectronic technology and automatic control technology, and it can be influenced by computer technology and communication technology. Recent years, as the level of the industry automation increased in our country, PLC has been widely used in more and more fields. Siemens PLC of the s7-300 series has been the favor of many industries, with the characters of compacted structure, strong extensible ability, and high function/price ratio.This design is going to fulfill a liquid level control system, which is stable, safe, and affordable, using s7-300 as the controller. The core is CPU313C-2DP of S7-300 series and the auxiliary parts contain a solenoid valve, a pressure transmitter, a motor, PC, a separated-type tank and so on. In the design, software system and hardware system can be designed completely.During the designing process, first of all, hardwires are chosen and designed. Second, module programming can be done to get normalized data and Position Control. Third, HMI can be finished using King software, which is used to control the liquid level, adjust the top and bottom limitation parameters on-line, monitor measured value of the liquid level, and meet the technical needs of controlling liquid level.Key Word: S7-300；Kingview；Liquid level目录1 引言课题的提出过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。
本科毕业设计--基于plc的液位控制系统设计
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名：学号：系别：专业：年级班级：指导教师：2013年5月18日毕业论文（设计）作者声明本人郑重声明：所呈交的毕业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。
本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。
同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。
本毕业论文内容不涉及国家机密。
论文题目：作者单位：作者签名：年月日目录摘要 (1)引言 (1)1.研究现状分析 (2)1.1题研究背景、意义和目的 (2)1.2液位控制系统的发展状况 (3)1.3课题研究的主要内容 (4)2.控制方案设计 (4)2.1系统设计 (4)2.2单容水箱对象特性 (5)3.硬件配置 (8)3.1控制单元 (8)3.2检测单元 (8)3.3执行单元 (9)4.软件设计 (9)4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 (9)4.2参数设定及I/O分配 (9)5.程序编程和系统仿真 (12)5.1程序设计 (12)5.2程序仿真和分析 (12)6.结论 (16)参考文献 (16)附录 (18)致谢 (21)基于PLC的液位控制系统设计摘要：针对人工控制液位的准度低、速度慢、灵敏度低等一系列问题。
本文提出基于PLC的液位控制系统，系统通过将液位传感器检测到的电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换成水泵电机转速相对应的电信号送入水泵电机来控制水泵转速，最终达到控制液位的目的。
通过仿真和分析结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的，能够准确、快速地控制液位，克服了传统液位控制系统的很多弊端。
液位控制系统毕业论文
液位控制系统毕业论文液位控制系统毕业论文引言液位控制系统是工业自动化领域中常见的控制系统之一。
它的主要功能是根据液体的实时液位信息，通过控制阀门或泵等装置，实现对液体液位的精确控制。
液位控制系统在化工、石油、食品等行业中得到广泛应用，对提高生产效率、降低安全风险具有重要意义。
本篇论文将对液位控制系统的原理、设计与应用进行深入研究和分析。
一、液位控制系统的原理液位控制系统的原理基于液位传感器的测量技术。
常见的液位传感器包括浮球式、压力式和电容式等。
浮球式液位传感器通过浮子的浮沉来感知液位高低，压力式液位传感器则通过测量液体对传感器的压力变化来确定液位。
电容式液位传感器则是通过测量电容的变化来反映液位的变化。
液位控制系统的工作原理可以简单描述为：液位传感器感知液位的变化，并将信号传递给控制器；控制器根据设定的目标液位，通过控制阀门或泵等执行器来调整液位。
这一过程需要涉及到信号采集、信号处理、控制算法和执行器控制等多个环节。
二、液位控制系统的设计液位控制系统的设计需要考虑多个因素，包括控制精度、响应速度、稳定性和可靠性等。
其中，控制精度是指系统输出与设定值之间的偏差，响应速度则是指系统对液位变化的迅速程度。
稳定性是指系统在长时间运行中的抗干扰能力，而可靠性则是指系统在各种环境条件下的正常工作能力。
液位控制系统的设计需要根据具体的应用场景来确定。
在化工行业中，由于液体的性质多变，设计师需要考虑液体的温度、压力、粘度等因素对系统的影响。
在石油行业中，由于液位控制系统通常需要应对高温、高压等极端环境，设计师需要选择适合的材料和技术来保证系统的可靠性。
在食品行业中，设计师还需要考虑食品安全和卫生要求，确保系统不会对食品质量产生负面影响。
三、液位控制系统的应用液位控制系统在工业生产中有着广泛的应用。
在化工行业中，液位控制系统可以用于控制反应釜中液位的变化，确保反应过程的稳定性和安全性。
在石油行业中，液位控制系统可以用于储罐的液位控制，避免液位过高或过低带来的安全隐患。
液位控制系统设计
液位控制系统设计液位测量是液位控制系统设计的基础，常用的液位传感器有浮球式、电容式、超声波等。
浮球式液位传感器通过测量悬挂在容器内的浮球悬浮的高度来获取液位信息，适用于液位要求较低的场合。
电容式液位传感器采用电容原理进行测量，能够实现较高精度的液位测量，适用于液位要求较高的场合。
超声波液位传感器通过测量超声波在液体和气体界面之间传播的时间来获取液位信息，具有非接触式、测量范围大的特点，适用于对容器形状较为复杂的场合。
液位控制系统的控制方法分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指通过设定液位设定值，根据液位传感器测量值，直接调节控制阀门或启停泵等执行器的开度或启停，以实现设定的液位控制精度。
闭环控制则是在开环控制的基础上，将液位测量值与设定值进行比较，通过控制器调节执行器的开度或启停，使液位保持在设定值附近，从而实现闭环控制。
闭环控制相比开环控制具有更高的控制精度，但也更加复杂。
液位控制系统的控制策略有多种，常见的有比例控制、比例-积分控制和模糊控制等。
比例控制是指根据液位偏差与设定值之间的比例关系，调节执行器的开度或启停，以实现液位控制。
比例-积分控制在比例控制的基础上引入积分环节，用来消除永久性偏差，提高控制精度。
模糊控制则是通过模糊逻辑运算，根据液位偏差和变化率的大小，调节执行器的开度或启停，以实现液位控制。
模糊控制相比传统控制方法，在非线性、时变和多变量系统中具有更好的适应性和鲁棒性。
在设计液位控制系统时，需要综合考虑测量精度、响应速度、控制精度和系统稳定性等因素。
同时，还需要结合具体应用场景的要求，选择合适的液位传感器、控制方法和控制策略，以实现高效、稳定、可靠的液位控制。
总之，液位控制系统设计需要综合考虑液位测量、控制方法和控制策略等方面的要素，以实现对液位的精确控制。
在设计过程中，需要选取合适的液位传感器，确定控制方法和控制策略，并进行系统调试和优化，以实现系统的高效性、稳定性和可靠性。
液位控制系统的设计与研究毕业设计(论文)
毕业设计(论文)题目名称液位控制系统的设计与研究系别电气信息工程系专业/班级学生学号指导教师（职称）摘要本文设计的基于单片机的液位监控系统是一种利用超声波技术、电子技术、电磁开关技术相结合来实现非接触式液位测量和控制系统，能够在某些特定场合或环境比较恶劣的情况下使用，在工业监测和控制等方面得到了广泛应用。
近些年来，工业水平的不断发展对液位测量的精度、广度和抗干扰性提出了越来越高的要求，超声波测距技术本身也在不断的完善和发展，测距仪更趋向小型化和智能化，逐步实现了高精确度、高可靠性、安全性和多功能化。
本设计的主要任务是以单片机为主控制器，开发一个基于单片机的液位监控系统，可测量并显示液位，还可以通过单片机控制把液位限定在某一范围内，在单片机控制失效的情况下发出报警信号，提醒工作人员进行手动控制。
研究内容包括超声波测距的基本原理与方法、精度影响因素的分析与解决办法、单片机对阀门的控制方法、监控系统的整体方案设计、硬件设计、软件流程设计等。
设计完成之后提供一套可以使用的超声波测距仪，测量范围和测量精度满足一般工业应用需要。
设计完成之后应提供一套可以用于一般工业生产的液位监控系统。
通过毕业设计的整个过程，可以综合运用传感器、单片机、电子电路和程序设计方面的知识，锻炼和提高动手能力、参与科研工作的能力。
关键词：单片机；超声波；测距；液位监控AbstractThe monolithic machine-based liquid place supervisory control system the main body of a book is designed has been that one kind of the contact-type liquid making use of the ultrasonic technology , electron technology , electromagnetism switch technology to realize combining with coming each other place measures and controls system , has been able to be put into use under some specially appointed occasion or environment is comparatively very bad situation , has got extensive use in the field of industry monitoring and controlling and so on. Horizontal uninterrupted growth of industry has brought forward the more and more high request to accuracy , extent and anti-interference sex that the liquid place measures in recent year, self can't be in the ultrasonic distance measurement technology perfect ceaseless and developed, the range finder is incline to minaturized and intellectualized , step by step have realized high precision , high reliability , security and multifunctional-rization.This design's primary mission is by the monolithic integrated circuit primarily controller, develops one based on monolithic integrated circuit's fluid position supervisory system, measurable quantity and disclosing solution position, but may also through the monolithic integrated circuit control the fluid position define that in some scope, the situation which expires in the monolithic integrated circuit control after-crops the alarm, the reminder staff carries on the hand control. Research content including ultrasonic ranging's basic principle and method, precision influencing factor analysis and solution, monolithic integrated circuit to valve control method, supervisory system's overall plan design, hardware design, software flow design and so on. After the design completes, provides the ultrasonic wave distance gauge which a set may use, the measuring range and the measuring accuracy meet the general industrial application needs. After the design completes, should provide a set to be possible to use in the general industrial production the fluid position supervisory system. Through graduation project's entire process, may synthesize the utilization sensor, the monolithic integrated circuit, the electronic circuit and the programming aspect knowledge, the exercise and enhancement beginning ability, participation scientific effort ability.Keywords：Monolithic machine ；Ultrasonic ；Distance measurement ；The place monitors liquid目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论....................................................... - 1 -1.1课题的提出和意义........................................ - 1 -1.1.1 课题的提出........................................ - 1 -1.1.2 课题意义.......................................... - 1 -1.2 国内外液位监测技术的发展现状........................... - 1 -1.3 国内外超声波测距方面的研究现状......................... - 2 -1.4 本文的主要内容......................................... - 3 -2 超声波液位测量的理论基础..................................... - 4 -2.1 超声波的定义........................................... - 4 -2.2 超声波的物理特性....................................... - 4 -2.2.1 超声波的类型...................................... - 4 -2.2.2 超声波的传播...................................... - 4 -2.3 超声波液位测量原理..................................... - 4 -2.4 超声波测距原理......................................... - 5 -2.4.1 超声波回波检测法.................................. - 5 -2.4.2 发射脉冲波形...................................... - 5 -2.4.3 超声波渡越时间的计量方法分析...................... - 6 -2.5 超声波接收发射装置.................................. - 6 -3 超声波液位监控系统硬件设计................................... - 8 -3.1 系统总体方案设计....................................... - 8 -3.2 超声波测距系统的硬件设计............................... - 8 -3.2.1 超声波频率的选择.................................. - 8 -3.2.2 单双探头的选择.................................... - 9 -3.2.3 超声波发射电路.................................... - 9 -3.2.4 超声波的接收和处理单元........................... - 12 -3.2.5 温度补偿单元..................................... - 15 -3.2.6 显示电路设计..................................... - 18 -3.2.7 键盘电路设计..................................... - 19 -3.2.8 电磁阀控制电路设计............................... - 19 -3.2.9 报警电路设计..................................... - 20 -3.2.10 系统控制单元.................................... - 20 -3.3 电源电路的设计........................................ - 22 -3.3.1 直流稳压电源的组成............................... - 22 -3.3.2 直流稳压电源的分类............................... - 22 -3.3.3 系统供电电源的设计............................... - 23 -3.4 液位监控系统的软件设计................................ - 24 -3.4.1 系统软件总体想................................... - 24 -3.4.2 主程序流程设计................................... - 24 -3.4.3 测温子程序设计................................... - 25 -3.4.4 按键子程序设计................................... - 28 -3.4.5 显示子程序设计................................... - 28 -3.5 抗干扰设计............................................ - 30 -4 超声波测液位的误差分析...................................... - 32 -4.1 环境对测量的影响...................................... - 32 -4.1.1 温度对声速的影响................................. - 32 -4.1.2 湿度对超声波衰减程度的影响....................... - 33 -4.2 仪器电路对测量的影响.................................. - 33 -4.2.1 硬件电路引起的时间误差及修正..................... - 33 -4.2.2 触发时间引起的误差............................... - 34 - 参考文献...................................................... - 36 - 结束语........................................................ - 37 - 致谢......................................................... - 38 - 附图1 ........................................................ - 39 - 附图2 ........................................................ - 40 -1 绪论1.1课题的提出和意义1.1.1 课题的提出在日常生产和生活中常遇到液位的监测问题。
毕业设计论文_液位检测显示控制系统设计
毕业设计论文_液位检测显示控制系统设计毕业设计论文_液位检测显示控制系统设计摘要水位测量在日常生活和工业领域有着广泛的应用，比如江河湖泊，地下水，水电站等都需要进行水位监测，以此来了解水位的工作情况以方便工作。
水位监测系统目前在国里外都有广泛的应用。
水位检测就是水位数据的采集、存储、传输、处理等技术的集成。
水位检测的方法有很多种，如人工检测、传感器检测等等。
本文介绍的是基于压力传感器实现的液位控制器的设计方法，该控制器以STC89C51单片机为核心，并辅以外围硬件电路来实现控制要求。
本文首先介绍总体的设计方案，接着重点介绍各功能模块的作用及实现方法。
最后，介绍proteus 仿真软件。
关键词：水位检测单片机控制传感器摘要ABSTRACTWater level measurement in daily life and industrial fields have a wide range of applications, such as rivers, lakes, groundwater, hydropower, all these need water level monitoring , in order to understand the changes in the water level to facilitate the work. Water level monitoring system are widely used inside and outside currently. Level detection is the level of data collection, storage, transmission, processing and other technology integration. Level detection methods are many, such as artificial detection, sensor detection and so on. This article is based on a pressure sensor to achieve the level controller design method, the controller STC89C51 microcontroller as the core, supplemented by peripheral hardware circuit to achieve control requirements. This paper describes the overall design scheme, and then focuses on the role of various functional modules and implementation. Finally, proteus simulation software is introduced.Keywords: level detection single chip microcomputer control sensor目录第一章绪论 (3)1.1 液位自动检测的现状及发展趋势 (3)1.2 课题背景及研究意义 (4)1.3 方案规划 (4)第二章单片机最小系统设计 (7)2.1 单片机最小系统的功能 (7)2.2 51系列单片机 (7)2.3 单片机最小系统的结构 (10)2.3.1 时钟电路 (10)2.3.2 复位电路 (10)2.4 最小系统的电路设计 (11)第三章水位测量与显示模块的设计 (15)3.1 传感器的介绍 (15)3.2 0804模数转换器 (16)3.3 LCD液晶显示模块电路设计 (18)3.4 报警电路的设计 (20)3.5 控制电路的设计 (21)第四章软件的设计 (23)4.1 软件的整体结构设计 (23)4.2 LCD液晶显示程序设计 (23)4.2.1 LCD1602的基本操作时序 (23)4.2.2 LCD1602的初始化过程 (26)4.2.3 LCD1602的显示流程 (26)4.2.4 液晶显示部分子函数源程序 (27)4.3 4*1键盘程序设计 (29)4.3.1 按键的消抖 (29)4.3.2 按键部分源程序 (29)4.4 ADC0804程序的设计 (31)第五章Proteus仿真软件介绍 (37)5.1 仿真介绍 (37)5.2 Proteus的ISIS介绍 (37)5.3 利用Proteus绘制原理图 (40)5.4 Keil与Proteus的联调仿真 (41)第六章总结 (43)致谢 (45)参考文献 (47)附录1 电路图 (49)附录2 程序 (51)附录3 实物图 (59)第一章绪论1.1 液位自动检测的现状及发展趋势在现代化的工业生产中，液位测量几乎遍及生产工厂的各个环节。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)1.4 国内外研究现状 (5)1.5 论文结构 (6)2. PLC控制系统基础 (7)3. 液位控制系统需求分析 (9)3.1 系统概述 (10)3.2 系统功能需求 (11)3.3 系统性能指标 (12)3.4 系统设计约束 (14)4. 液位控制系统硬件设计 (15)4.1 硬件组成及连接方式 (17)4.2 传感器选型及安装方式 (18)4.3 执行器选型及安装方式 (20)4.4 PLC选型及安装方式 (22)4.5 电气接线及调试 (24)5. 液位控制系统软件设计 (24)5.1 软件架构设计 (26)5.2 控制算法设计 (28)5.3 PLC程序编写 (29)5.4 仿真与调试 (31)6. 系统集成与测试 (33)6.1 系统集成方案设计 (34)6.2 系统测试与验证 (36)6.3 结果分析与讨论 (37)7. 结论与展望 (38)7.1 研究成果总结 (39)7.2 进一步研究方向建议 (40)1. 内容概述本毕业设计论文旨在深入研究和探讨基于可编程逻辑控制器（PLC）的液位控制系统设计与实现。
通过系统化的设计流程，结合理论分析与实际应用，全面阐述PLC在液位控制中的关键作用及其优化策略。
随着工业自动化技术的不断发展，液位控制作为工业生产过程中的重要环节，其精确性和稳定性对于保障产品质量和生产效率具有至关重要的作用。
PLC作为一种高效、可靠的工业控制设备，在液位控制领域得到了广泛应用。
本研究将围绕基于PLC的液位控制系统展开深入研究。
PLC具有强大的数据处理能力，能够实时监控液位变化，并根据预设的控制算法输出相应的控制信号。
PLC的可靠性高、抗干扰能力强，能够在恶劣的工业环境下稳定运行。
PLC还具有易于扩展和维护的特点，便于用户根据实际需求进行系统升级和改造。
安徽工程大学毕业答辩毕业论文基于plc和组态软件的液位控制系统设计
1. 概 述
目的与意义
液位控制由于其应用极其普遍，种类繁多， 其中不乏一些大型的复杂系统。它主要有以下 几个特点:1、时滞性很大，2、时变性，3、非 线性。 这几个特点，都严重影响PID控制的效果，在 实际生产中而随着生产线的更新及生产过程控 制要求的提高，要求液位控制系统有高的控制 精度，即准确稳定的液位，一般的得自动化控 制方式已不能满足工业生产控制的要求，为了 使系统具有直观准确的显示功能，我们采用 PLC和组态软件对液位进行控制。
PLC 外部设备连接
I0.0
I0.1
液位变 送器
S7-200 PLC CPU226
扩展AI模块 EM235
扩展AO模块 EM232
高液位 报警 I0.2
低液位 报警 I0.3
变频器 MM420
10
3. 系统硬软件设计
变量分配表
11
3. 系统硬软件设计
M C G S 组 态 用 户 界 面
12
4. 结 论
和
变
频
器
的 链 接 线 路
SB3
SB2
KA K1 A K2 A 3KA 4启
动
停止 SB1
手 动
KA
KA
KA HL
2
3
4
~220 V 24V
NL
1L
I0.0
Q0.
I0.1
Q0 0.
I0.2
Q1 0.
I0.3
Q2 0.
I0.4
23L
I0.5
Q0.
I0.6
Q4 0.
I0.7
Q5 0.
1L+
Q650.
I1.0
14
目录
(完整word版)液位控制系统设计
基于单片机的液位控制系统设计姓名：系别：专业：学号：指导教师：2010年12月目录1 概述 (1)2 设计的基本任务和要求 (2)2。
1 基本功能 (2)2。
2 系统硬件总体方案 (2)2。
3 系统软件总体方案 (2)3 控制系统方案设计 (3)3。
1 系统总方案设计 (3)3。
2 硬件 (4)3.2。
1 核心芯片8051单片机 (4)3.2。
2 液位传感器设计 (5)3。
2.3光电式传感器的基本特性 (6)3.2.4 ADC0809A/D转换器 (9)3.2.5 键盘及显示接口 (10)3.2.6 自动报警电路 (11)3.3 系统软件的设计 (12)3.3.1软件设计流程图 (12)4 设计体会 (16)参考文献 (17)基于单片机的液位控制系统1 概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制，是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物，工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制有以下明显优势：1）直观而集中的显示各运行参数，能显示液位状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并修改系统的控制参数，可以方便的改变液位的上限、下限。
3）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋.单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文随着工业自动化水平的不断提高，液位控制系统在工业领域中得到了
广泛的应用。
液位控制系统是通过感知到液体的高度来实现对液位的控制，常用于储罐、水塔等场所，以确保液位在安全范围内。
本篇毕业设计论文将基于PLC（可编程逻辑控制器）设计一个液位控
制系统。
PLC是一种专门用于工和生产过程中的自动化控制的计算机控制
系统。
本设计将通过PLC来实现对液位的检测和控制，并结合开关、传感
器和执行器等设备实现自动液位控制。
在设计过程中，首先需要对液位控制系统的硬件架构进行规划。
本设
计将使用PLC作为控制核心，并结合液位传感器、执行器和HMI（人机界面）等设备来完成整个系统。
同时，需要对传感器和执行器的选型进行讨论，并确定合适的设备参数。
其次，将进行软件编程工作。
通过PLC的编程软件，将液位传感器与PLC进行连接，并设置液位控制的逻辑程序。
根据液位高度的变化，PLC
将实时采集并处理液位信号，然后通过输出信号控制执行器，实现液位的
自动控制。
同时，将设计一个简单直观的人机界面，能够实时显示液位的
变化情况，方便操作和监控。
最后，需要进行液位控制系统的测试和验证。
通过模拟液位的变化情况，测试液位控制系统的响应速度和准确性。
根据测试结果，进行相应的
调整和改进，使其达到设计要求。
综上所述，本设计将通过PLC实现液位控制系统的设计和开发，并通
过对硬件和软件的完善，使其具备良好的稳定性、响应速度和准确性。
该
设计具有一定的实用价值，可在工业领域中得到广泛的应用。
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毕业论文目录摘要 (3)1 前言 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 国内外研究的现状 (4)1.3 使用单片机实现水体液位控制的优点 (5)1.4 系统的总体研究方案 (5)1.4.1 系统硬件总体方案 (5)1.4.2 系统软件总体方案 (6)1.4.3 设计的研究进程 (6)2 系统硬件设计 (7)2.1 核心芯片8051单片机 (7)2.2 液位传感器设计 (10)2.3 光电传感器的基本特性 (13)2.4 DAC0832 D/A 转换器和ADC0809 A/D 转换器 (16)2.4.1 D/A转换基本原理及特征 (16)2.4.2ADC0809转换芯片 (18)2.5键盘及显示接口 (19)2.6 报警装置 (21)3 软件的设计 (22)3.1 软件设计流程图 (23)3.2 水位检测的主程序 (24)4 结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)摘要本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示。
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、故障报警等几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目的。
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1.1 课题背景液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。
3) 具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。
单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。
一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。
1.2 国内外研究的现状目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。
在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。
上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。
一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上,已积累了很多经验,奠定了基础,进入了国际市场。
我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困难,并在不断的摸索中前进,有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平,这是发展趋势。
1.3 使用单片机实现水体液位控制的优点使用单片机实现水体液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。
采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位，可有效保证水位的自动控制，能更好地对水体水位进行自动化控制,避免了工作人员在现场进行检测操控,方便了人员对液位系统的控制,控制方便且系统稳定性能好；单片机不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现给水系统的自动控制与调节，维持稳定系统，保证安全经济运行。
本文就是采用8051单片机为核心芯片的一种水体水位控制系统，具有较高的实用价值和优越性。
本系统与PLC控制系统相比大大降低了使用成本,提高了控制运行速度。
根据仿真模拟运行的结果表明,该系统能很好的运行,将液位控制在给定的范围内,对过高和过低进行安全报警,稳定性能好,容易操作和控制,保证了生产的正常进行。
1.4 系统的总体研究方案本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。
1.4.1 系统硬件总体方案系统的原理是采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器对液面进行控制,通过四对传感器分别安装在现场的四个不同的位置，由上至下测量水体的液位值,。
并把这四个液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中,在通过3位七段LED显示器显示出液位的四种状态及报警安全提示。
用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵,需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。
本设计主要运用了液位传感器测液位,第三章将着重介绍。
1.4.2 系统软件总体方案水位检测是通过四对由高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对水位进行检测。
当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。
由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开始加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。
本系统所使用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机与组态软件技术对工业生产过程进行自动控制有着重要的意义。
其优越性主要在于：首先，通过对水体液位进行的简易方便的操纵，可以准确得控制水泵进行添加水或放水以适应工作的需要，操作简单，经济效益好。
其次，水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。
随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业以及其他方面的微机控制必将得到更加广泛的应用。
1.4.3 设计的研究进程本设计第二章对系统进行硬件分析,主要介绍了本设计所使用的核心芯片8051,重要对其端口进行介绍,介绍其功能与用途,还介绍了液位传感器、数模转换ADC0809、执行设备、LED显示和报警装置,介绍了他们的原理、结构和电路连接，另外我着重介绍了本设计所使用的传感器,因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用,尤其对检测精确度起着重要的作用。
第三章我介绍了整个系统的软件设计。
2 系统硬件设计广泛的液位控制系统包括对水体的液位，压力等的控制，本系统只侧重于介绍液位的控制。
液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器，把液位的状态转换成模拟信号,再通过模数转换器ADC0809把输出状态直接接到单片机的I/O 接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接LED 进行显示,实现液位的报警和键盘的显示与控制；下图即是液位控制系统：图2-1 基于单片机的液位控制系统由上图可观察到传感器通过对液面进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过8051单片机的运算控制，在通过LED 进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现对水体的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是电动机。
2.1 核心芯片8051单片机计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。
它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。
所出的系列产品有8051、8031、8751。
其代表就是8051。
其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。
CPU 是它的核心设备,从功能上看,CPU 包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。
整个系统电控部分以ATMEL 公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。
这种芯片内置4KEPROM ，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM 程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED 数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。
系统的原理是采用液位式传感器测量液体的液位值,通过单片机的转换与分析在LED 上显示及输出控制;根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。
E A/VP 31X119X218RE SE T 9RD 17W R16INT 012INT 113T 014T 115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSE N29AL E /P 30T XD 11RXD 108051口，另外也作为模数转换的数据传输口,P2口为程序存储器扩展口的高八位地址总线口，P1口为输入/输出口。