水位数字控制电路(1)
水位自动控制电路要点
**大学信息学院数字电路课程设计报告题目：水位自动控制电路专业、班级：电子信息科学与技术学生姓名：学号：指导教师：指导教师评语：成绩：教师签名：一．任务书二．目录目录1 设计目的 (4)2 设计目的要求 (4)3 设计方案选取与论证 (4)4 仿真过程及结果 (5)1 设计思路 (6)2 现有设计方案 (6)3 总体设计框图 (7)5 结论故障分析及解决 (14)6 参考文献 (15)附录 (16)三．内容1. 设计目的通过这次设计熟练对电子设计的动手技能，，提高电子设计的能力，同时也培养学生收集、整理、分析和刷选利用资料及各类信息的能力，也使得学生通过这次的设计对所学的数电和模电知识及各种电路、电路元件的功能更好的理解和运用。
2. 设计任务要求功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。
2、当高于最高点时，电路能自动停水。
3、该电路的直流电源自行设计。
（可采用W78××系列）要求：1、选择适当的元器件，设计该电路。
以实现上述功能。
2、利用Proteus绘制其电路原理图并进行仿真。
3. 设计方案选取与论证3.1设计方案的选取：（1）继电器式自动上水控制装置继电器式水位控制装置工作原理是通过接入220V继电器控制电路的3个探测电极来检测水位高低，使继电器闭合或开启，控制水泵电动机的开停，达到控制水位的目的，控制电路较简单，但要注意以下几点:1)在维修水塔中的水位探测电极时，须断开主回路和控制回路电源开来使N线带电，造成维修人员的触电危险。
2)在水塔的低水位探测电极C的引线端，必须进行N线的重复接地。
接地电阻要求小于4Ω，使C点水位探测电极保持良好的零电位，以利于继电器的可靠吸合，使自控电路运行稳定。
3)在水泵向水塔供水时，由于水流的冲击，使水塔内的水位波动起伏，容易导致继电器吸合、断开的频繁跳动，影响自控电路的正常稳定运行。
为了解决这个问题，我们可以在水塔中放置一木排浮漂，使水塔的水位上升平衡稳定。
水位控制电路
水位控制电路
最简单的水位传感元件是采用两个电极，当水面淹没电极时，利用不纯净水的导电性使电极之间导通，但导通电阻值较大，约50kΩ，不能代替光敏电阻器直接驱动如图4所示的光控电路，需要灵敏更高的控制电路。
水位自动控制电路如图5所示。
它是在图4电路的基础上，增加了一级前置放大管VT1，在其基极输入很微弱的电流（10μA）就可以使VT1～3皆饱和导通。
控制开关S可以用大头针做成两个电极，当其被水淹没而导电时，小电动机会自行运转。
C1为旁路电容器，防止感应交流电对控制电路的干扰。
VT1选用低噪音、高增益的小功率NPN硅管9014。
根据上述电路水位控制的功能，能否设计成一个感知下雨自动关窗、自动收晾晒衣服绳索的自动控制器。
下偏置水自动控制电路见图 6 。
图中，将两个电极改接在VT1下偏置，R1仍为上偏置电阻器。
当杯内水面低于两个电极时，相当于下偏置开路，R1产生的偏置电流使电动机起动。
当水位上升到淹没电极时，两个电极之间被水导通，将R1产生的偏置电流旁路一部分，使VT1～3截止，电动机停转，与图5控制效果恰好相反。
基于proteus水位自动控制系统的设计
72 | 电子制作 2020年01月约水资源。
为此，本文研究设计一种水位自动控制系统。
该系统采用电极检测水位，通过单片机控制电路[3]，性能稳定，成本低等特点。
1 电路的设计本文采用STC89C52RC 为主控制器，多电极精确检测水位，自动控制水位并声光报警。
系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图■1.1 硬件设计(1)水位检测电路通过设计电极的长短，检测水位的高低。
多电极水位检测如图2所示。
接通电源，系统开始实时检测水箱水位情况，若水箱中无水，声光报警，电磁阀吸合[4]，开始进水，数码管显示“L”。
水位上升过程中，水位达到一级水位时，报警停止，数码管显示“1”，继续进水；当水位达到二级水位时，数码管显示“2”，继续进水。
当水箱水位到达高水位时，报警电路再次工作，电磁阀关闭，停止进水，数码管图2 多电极水位检测（2）电磁阀控制电路本系统用内部驱动和电磁阀组成，利用继电器实现弱电控制强电，通过单片机的P1.3控制电磁阀的工作。
当P1.3为低电平时，继电器吸合，电路闭合，电磁阀工作；当P1.3为高电平时，继电器断电，电磁阀不工作。
与此同时，单片机P1.4口控制发光二极管指示电磁阀工作状态。
（3）声光报警电路声光报警电路由蜂鸣器和发光二极管组成，单片机控制蜂鸣器工作，当P2.0为低电平时，蜂鸣器工作；当P2.0为高电平时，蜂鸣器停止工作，采用延时函数，使蜂鸣器发出“滴、滴…”声。
（4）显示电路本系统采用共阴极LED 数码管，功率低，性能稳定。
单片机P0的四种不同电平状态对应四种水位。
P0=0x38数码管显示“L”，为无水状态；P0=0x06数码管显示“1”,为一级水位，P0=0x5b 数码管显示“2”,为二级水位；P0=0x76数码管显示“H”为高水位。
（5）直流稳压电路本系统通过变压器降压、全波整流电路、电容滤波、稳压模块7812、7805，输出直流电压+12V、+5V。
为整个电路提供直流电源。
西门子S7-200系列PLC控制水塔水位(含程序)概要
一、水塔水位1、系统描述及控制要求1.1 国内外发展现状调查1.1.1 PLC及西门子S7-200系列PLC介绍20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
西门子S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
西门子S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
水塔水位自动控制电路设计-毕业设计说明书
水塔水位自动控制电路设计-毕业设计说明书四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计(论文)题目:________________________水塔水位自动控制电路设计专业: 应用电子技术班级:学号:姓名:指导教师:二〇一三年十二月五日目录摘要 (1)绪论 (2)第1章方案论证与分析 (3)1.1系统功能要求 (3)1.2整体方案 (3)1.2.1方案比较与论证 (3)1.2.2方案论证 (5)第2章硬件设计与分析 (6)2.1单片机最小系统 (6)2.1.1芯片介绍 (6)2.1.2单片机时钟电路设计 (8)2.1.3单片机复位电路设计 (9)2.2超声波测水位电路 (10)2.3指示电路 (11)2.3.1显示电路 (11)2.4报警电路 (12)2.5交流接触器工作原理 (12)2.6整机电路工作原理 (13)第3章软件设计 (14)3.1主程序流程图 (14)3.2中断流程图 (14)第4章系统仿真与调试 (16)4.1常用调试工具 (16)4.1.1Keil 软件 (16)4.1.2Proteus软件 (16)4.2系统调试 (17)第5章实物制作与调试 (18)5.1PCB板的制作 (18)5.2元件的装配 (19)5.3调试与性能检测 (20)参考文献 (22)附录1 整机电路原理图 (23)附录2 源程序 (24)附录3 元器件清单 (27)摘要采用低功耗单片机为控制核心、辅以超声波水位状态采集模块、二极管指示模块、电源供电模块、扬声器报警模块设计的自动水塔水位控制系统，通过一只中间继电器来接通大功率的交流接触器，控制水泵的运行成功实现水塔水位控制功能，它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济、实用的自动水塔水位控制系统。
硬件部分主要由单片机指示灯、继电器、蜂鸣器等基本外围电子电路组成。
它设计的优点是当水位达到一定的位置时报警器开始报警。
因此在生活实践应用中具有一定的价值。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
水塔水位PLC自动控制系统
摘要随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。
PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。
PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。
目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。
利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。
后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。
因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。
本课题设计和实现了一种采用可编程序控制器为主控制机的供水控制系统。
该控制系统是一种PLC控制的自动调节控制系统，在传统水塔供水的基础上，采用PLC为控制核心、变频器等器件组成，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，同时具备开启和全部停止功能，能够实现水塔水位的供水，应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。
[关键词] 水位控制、PLC fx2n 自动控制目录摘要1第一章绪论 (3)1.1概述 (3)1.2可编程序控制器(PLC)简介 (3)1.3PLC工作原理 (3)1.4PLC特点 (4)1.5PLC选择 (5)第二章水塔水位系统PLC硬件设计 (6)2.1水塔水位控系统构成及其控制要求 (6)2.1.1水塔水位系统控制装置图 (6)2.1.2 水塔水位系统的输入/输出设备 (6)2.2水塔水位系统电机控制电路的设计 (7)2.3水塔水位系统水位传感器的选择 (8)2.4水塔水位系统PLC的输入/输出分配 (10)2.4.1水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 (10)2.4.2水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口接线图 (11)2.5水塔水位系统的元件器件 (12)第三章水塔水位控制系统PLC软件设计 (13)3.1工作过程 (13)3.2程序流程图 (14)3.3梯形图 (15)第四章总结 (16)参考文献 (17)第一章绪论1.1 概述在工业生产中，电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数。
PLC-水塔水位自动控制-
（2）常数
在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字， 在机器内部旳数据都以二进制存储，但常数旳书写能够用二进制、 十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种 常数形式分别如表3.9所示。
CPU旳存储区
1. 输入映像寄存器（I）（I0.0~I15.7），每个扫描周期采样。 2．输出映像寄存器（Q）（Q0.0~Q15.7），每个扫描周期末尾 3. 变量存储器（V） 4.位存储器（M）区（M0.0~M31.7） 5.定时器（T）存储器区 6.计数器（C）存储器区 7.高速计数器（HC） 8.累加器（AC） 9. 特殊存储器（SM）标志位 如SM0.0，SM0.1，SM0.4，SM0.5
CPU旳存储区
10.局部存储器（L）区 11.模拟量输入映像寄存器（AI） 12.模拟量输出映像寄存器（AQ） 13.顺序控制继电器（S）
三、寻址方式
1. 直接寻址方式
按位寻址 存储区内另有某些元件是具有一定功能
旳硬件，因为元件数量极少，所以不用 指出元件所在存储区域旳字节，而是直 接指出它旳编号。 按字节、字或双字寻址
返回本节
PLC编程语言旳国际原则
1.顺序功能图 2.梯形图 3.功能块图 4.语句表 5. 其他编程语言
图3.4 顺序流程图
1. 顺序功能图
T0 S1
T1 S2
S T2 S3
S
T3 T8
S8 S
T9
2. 梯形图（LAD）
图3.2 梯形图举例
3. 功能块图（FBD）
功能块图（FBD）旳图形构造与数字电子电路旳构 造极为相同，如下图3.3所示。
必须指定存储器标识符、字节地址和位号，如 图3.8 所示。图3.8中MSB表达最高位，LSB表
液位控制电路识图
液位控制电路识图液位控制是很实用的技术，液位控制无处不在，例如水位控制、油位控制等。
液位控制系统是指其控制系统工作状态完全取决于液面高低。
这类控制系统的明显表示就是液位计。
液位计提供的信号有两大类，第一类是液位计提供开关信号，第二类液位计提供模拟(电压或电流)信号。
目前最常见的液位L1为浮子式液位计、电极式液位计和压力式液位汁。
这三种类型液位计采样元件各不相同。
下面介绍浮子式液位计组成的控制电路。
浮于式液位计’最常用的浮子式液位计实际上就是一种接近开关。
目前最常见的是干接管浮子式液位计。
这种液位计主要由干簧管和磁钢组成。
磁钢被压制在浮子内部，另外还有一个是装干簧管及其连接线的绝缘圆管。
浮子中心有一个圆孔，恰好能套在绝缘管上，并能上下自力移动。
干簧管浮子式液位计的实物示意图和电气符号如图1所示，2．用干簧管浮予式液位计组成控制电路干簧管浮子式液位计，因其干簧管通电能力和结构的不同，它所提供的通电电流和触点方式也就不同。
有的干簧管结构为三线式，即有一条公用线，另外两条线，一条为常开触点引线，另一条为常闭触点引线。
如何正确接线确有技巧。
干簧管实物示意图如图2所示。
高位水箱供水系统控制电路之一(干簧管传感器与晶体管组成液位控制电路) 楼房建筑必不可少的是供水系统。
供水方式分为高位水箱供水和低位水箱供水两种。
高位水箱供水，就必须通过水泵将水从低位常压水箱提升到高位水箱。
这里所介绍的就是这种供水系统的控制电路。
用于簧管液位计与晶体管组成的高位水箱控制电路如图3所示，其中(a)为主电路，(b)为辅助电路。
干簧管和浮子在高位和低位水箱的示意图如图2所示。
在图5—19所示电路中1KR、2KR及3xR是干簧管http://www.cdindustries.hk子传感器三组干簧管开关。
LKR干笛管开关设冒在高位水箱的钽电容http://www.cdindustries.hk接近底部位置(即低水位点)，而2KR设置在高水位点，3KR设置在超高水位点。
水塔水位控制PLC系统设计
水塔水位控制PLC系统设计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示，使水位保持在适当的位置。
关键词：水塔水位控制、PLC、程序设计一、可编程控制器的产生可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。
计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。
因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。
可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。
为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。
可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。
继电器—接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。
对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。
但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。
智能水位监测系统控制电路的设计
ｉ
二＝＝：
一 ／
图４ ＴＣＰ ￣ ２２串 口模 块 电路 图 ４ ＲＳ ３
＼ 二 二二 ＿ ！ 一 一 ！ … 二 二 一 。 一 … 一
图 Ｉ系统 原理 框 图
ｆ 焉
：
一 ～１ ］
３ 控 制 电 路 设 计
２ 硬 件 设 计 与 实现
（ ） １ 数据 采集模 块 。该模 块使用 的是收Ｔ Ｃ ５ ９ Ｌ １ ４ 的具有 串行控 制 、１） 、开关 电容 、逐次 逼近模 数转换器 。Ｔ Ｃ１ ４ 的三个控 制 （位 Ｌ ５９ 管 啷与 单片机 Ｐ 口的Ｐ ． 数 字信号 的输 出端 ）、 Ｐ ． 时钟 ）、 ｌ １ ５（ １ ７（ Ｐ 片选 ） １ ６（ 三个通 用Ｉ 相连 ，构成串行接 口，由单 片机 内部 程序 ／ ０ 产生时钟 ，控制单片机与Ｔ Ｃ ５ ９ Ｌ １ ４ 的数据传送 。
图２单 片 机 与 Ｔ Ｃ１ ４ 的接 ０ Ｌ ５９
。一 士 ｒ 。
。 一
：
（ ） ２ 采集端 口的设计 。本监 控仪 中Ｔ ＰＩ转换模块 是将 计算机 ｃ／ Ｐ （ 主机 ）通过ｍ ｄ ｕ总 线协议 与控制器连接 的桥梁 ，实际上 是完成 ｏｂｓ 计算 机 串 口 电平 到 单 片机 Ｒ ２ ２ Ｓ ３ 电平 的 转换 电平 ，而 本 监 控 仪有 ＲＳ ８ 连接 端 口，及 支持有Ｒ ４ ５ 口的采 集模块 。若 采用这 些端 口 ４５ Ｓ ８接 和 采 集 模 块 连 接 进 行 其 它 水 文 信 息 的 采 集 ，需 要 将 Ｒ ４ ５ 换 Ｓ８转
（ ） １ 语音录放模块 电路 。本监控 仪提供语音播 放功能 ，当出现 某个 水文信 息超过 设定的上限或下限时 ，监控仪将 自动控 制闸门 电机 的 运 转 ，同 时 启动 语 音 播 放 系 统 ，进 行 广 播 告 警 。 系 统 采 用 ＩＤ ０ ３ 放芯 片。ＩＤ４ ０ 单片录 放音 时间４ 分 钟 ，音质好 ，该 Ｓ ４０录 Ｓ ０３ 至８ 器件将声音以原始的模拟 形式直接存储 片内的Ｅ Ｐ ＯＭ存储器 中，不 ＥＲ 需要进行Ａ Ｄ ／ 转换盒压缩处理 ， 这样 可大大提高录放质 量 ，并且具有 抗 断电 、音质好 、使用方便 、可反复录放 、不需要专用的开发工具 、 能随意修改内容和低功耗等优点。但是该器件的音频信号的输 出功率 很小 ，不能够直接驱动扬声器工作 。因此 ，本系统 中增加 了音频功率 放大单元 ，设计中采用了Ｌ ８ 。 Ｍ４ ６
水位报警器
数字电路实验作品报告学院：应用科技学院班级：2009级电子信息工程姓名：学号：设计题目：水位报警器2010-2011学年第二学期6月1日水位与缺水报警器一、设计初衷：用一个水位自动控制器同时对多个楼顶水池进行供水时，常常会出现一些水池缺水或一些水池溢水现象，利用本报警器可在水池出现缺水和溢水时均能发声报警和灯光提示，以告知管理员。
二、工作原理：如下电路原理图：整个电路由一块四二输入与门集成电路CD4011、三极管和继电器等构成。
图中的U1A、Q1和RL1等组成缺水报警控制部分;U1B、U1C、Q2、RL2等组成溢水报警控制部分；D2、D3、D6组成蜂鸣器声响部分。
如果水池有水时，Switch1和switch2之间通过水电阻导通，使U1A的一脚为高电位，2脚通过R3的链接也为高电位，则3脚维持低电位，经R4耦合到Q1的基极，是Q1截止，RL1亦停止吸合，灯断电不亮，蜂鸣器断电不响。
当水池里缺水时，A与B之间失去水电阻而不能导通，UA1的1脚由高电位变成低电位，则3脚变为高电位，经R4耦合到Q1的基极，使Q1导通，RL1亦吸合，即RL1的常开触点闭合，让缺水指示灯得电发光报警，同时，D4导通，使Q3也导通，蜂鸣器通电发出报警声。
缺水控制与溢水控制电路原理相同，只是溢水控制电路中增加了一个反相器，使溢水控制刚好与缺水控制相反。
当水池产生溢水时，switch1与switch2连接在一起（通过水电阻导通），使得4脚为高电平，5脚通过R7的连接也为高电位，则6脚为低电位，经反相器反相，10脚为高电位，有R8耦合到Q2的基极，使Q2导通，RL2吸合，即RL2的常开触点闭合，让溢水指示灯得电发光报警。
同时，D2导通，使Q3也导通，蜂鸣器通电发出报警声。
三、元器件的选择：1）CD4011;2)8050型和8550型三极管；3）1N4007和1N4148二极管；CD4011芯片的功能说明：管脚功能：1A 数据输入端2A 数据输入端3A 数据输入端4A 数据输入端1B 数据输入端2B 数据输入端3B 数据输入端4B 数据输入端VDD 电源正VSS 地1Y 数据输出端2Y 数据输出端3Y 数据输出端4Y 数据输出端VDD电压范围：－０.5V to 18Ｖ功耗：双列普通封装700mW 小型封装500mW工作温度范围：CD4011BM -55℃ - +125℃CD4011BC -40℃ - +85℃作品展示：实验心得：通过此次的实验，让我了解了许多关于元器件的检测，以及电路的一些基本设计。
(完整版)水位控制电路图水位控制器原理
水位控制电路图水位控制器原理1.本电路能自动控制水泵电动机，当水箱中的水低于下限水位时，电动机自动接通电源而工作；当水灌满水箱时，电动机自动断开电源。
该控制电路只用一只四组双输入与非门集成电路(CD4011)，因而控制电路简单，结构紧凑而经济。
供电电路采用12V直流电源，功耗非常小。
控制器电路如图1所示。
指示器电路如图2所示。
图1是控制器电路图，在水箱中有两只检测探头"A"和"B"，其中"A"是下限水位探头，"B"是上限水位探头，12V直流电源接到探头"C"，它是水箱中储存水的最低水位。
下限水位探头"A"连接到晶体管T1(BC547)的基极，其集电极连到12V电源，发射极连到继电器RL1，继电器RL l接入与非门N3第○13脚。
同样，上限水位探头"B"接到晶体管T2的基极(BC547)，其集电极连到12V电源，发射极经电阻R3接地，并接入与非门N1第①、②脚，与非门N2的输出第④脚和与非门N3的第○12脚相连，N3第①脚输出端接到N2第⑥脚输入端，并经电阻R4与晶体管T3的基极相连，与晶体管T3发射极相连的继电器RL2用来驱动电动机M。
当水箱向水位在探头A以下，晶体管T1与T2均不导通，N3输出高电平，晶体管T3导通，使继电器RL2有电流通过而动作，因而电动机工作，开始将水抽入水箱。
当水箱的水位在探头A以上、探头B 以下时，水箱中的水给晶体管T1提供了基极电压，使T1导通，继电器RLl得电吸合N3第○13 脚为高电平，由于晶体管T2并无基极电压，而处于截止状态，N1第①、②脚输入为低电平，第③脚输出则为高电平，而N2第⑥脚输入端仍为高电平，因而N2第④脚输出则为低电平，最终N3第11脚输出为高电平，电动机继续将水抽入水箱。
当水箱的水位超过上限水位B时，晶体管T1仍得到基极电压，继电器RLl吸合。
PLC水塔水位控制实验报告
中国矿业大学机电学院机电综合实验中心实验报告课程名称机电综合实验1.11.2（1（2进和创造性。
（3）认真阅读实验要求，分析并进行流程分析，画出流程图。
（4）应用PLC设计控制装置的控制程序。
（5）设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。
（6）绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP7-Micro/Win32编程软件编写梯形图。
1.3实验内容（1）当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时；（2）阀Y打开4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障；（3）S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。
当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。
1.6组态王软件的介绍组态王软件加密锁分为开发版、运行版、NetView、Internet版和演示版。
我们使用的是演示版，它支持64点，内置编程语言，开发系统在线运行2小时，支持运行环境在线运行8小时，可选用通讯驱动程序。
1.6.2特点第三章水塔水位控制系统PLC软件设计3.1流程图根据设计要求控制流程图如下3.2梯形图设计：梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又加入了许多功能强而又使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器一接触器控制系统的人来说，易被接受。
继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。
1)接，使用PLC2)3)4)梯形图中信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。
5)继电器线圈在一个程序中不能重复使用：而继电器的触点，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。
6)PLC在解算用户逻辑时，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案2
稳态误差 e(∞) = r − y(∞) = 800℃-810℃= −10 ℃
衰减比： n = B1 = 40 = 4 :1 B2 10
最大超调量： δ
=
y(t p ) −
y (∞ ) ⋅100% =
850 − 810 ⋅100% =
4.938%
y(∞)
810
过渡过程时间 ts ：大概在 17min 左右
⋅10 s
= 12.5s3
79.92 + 2.5s +11.96s
经过反拉氏变换之后可得出：系统干扰响应
TF (t) = −6.682 ⋅ e−0.1t ⋅ cos(0.9730t ) − 0.6867⋅e−0.1t ⋅ sin(0.9730t )+ 6.682 b) 同理可得出当 ∆F = 10 ， Kc = 0.48 时，则（1）式为：
， HL
=
(− lnV
⎢ ln 19.2 ⎥
⎢
⎥
⎢⎣ ln10.1⎥⎦
⎡ − ln 54.3 1⎤
⎢ ⎢
−
ln
61.8
1⎥⎥
1)
=
⎢ ⎢ ⎢
− −
ln ln
72.4 88.7
1⎥ 1⎥⎥
，θ
=
⎡α ⎢⎣ln β
⎤ ⎥ ⎦
⎢− ln118.6 1⎥
⎢
⎥
⎢⎣− ln194.0 1⎥⎦
( ) 则由公式：θˆ =
r(t ) +
−
e(t ) 控制器PID
u(t) 气动执行器
测量变送TT
加热器
y
第四章 被控过程的数学模型
2-（1）如下图所示， q1 为过程的流入量， q2 为流出量， h 为液位高度， C 为容量系数。
水位控制电路
带水位指示的水位控制电路一般水塔自动抽水控制电路均没有水位指示功能，使用中总有美中不足之感，为此，我们设计制作了一控制器，其特点是：增设了水位指示功能以及采用555电路作末级控制，使抗干扰能力和可靠性大大提高．并且直观明了，很适合水塔距机房较远的场合使用。
本电路分传感、控制两部分组成。
传感电路是由六根插入水中的电极测出水位的高低，经ICl MN4069转换成电流信号，驱动电流表实现水位指示。
其工作原理如下(如图1)：当，KJO降至A极以下时，Fl—F6均输出低电平，负载电阻R7-R12中均无电流，表头指示为零，同时，D1导通，使B线电压拉至1/3V，以下，IC2置位，⑧脚输出高电平，J吸合，水泵起动，随后，水位不断上升，F1-F5输出逐—由低变高，分别在其负载电阻上耗去一定的电流，使电流表指针逐步偏转，当水位升至F极时，F6也为高，D2导通，指针进一步偏转达到满刻度，B线电压升至接近VDD，IC2复位，J释放，由此完成一次循环控制。
电路中R12为F6的负载电阻，并与R13构成分压器，为IC2②⑥脚提供分压，C3为抗干扰电容．又是IC2上电置位电容，作用是遇有电网停电，在送电时及时起动水泵补充塔内水源。
元件选择：表头选用廉价的4X4cm，0—300VAC小表头，型号为91l16；但需改制，先拆开面罩，焊掉内部的降压电阻和整流二极管，即成为一只电流表，实测灵敏度为2mA，内阻约270 为满足设计要求，需并上：分流电阻扩展为6mA，为使选取电阻方便，可用220 Ω可调电阻把阻值调在135 左右代之；因该表为非线性刻度．低端偏转幅度大，在选择R7—R12时，不要等值选取，经试验按0.8、0.8、1、1、1、1.2mA(共5．8mA)计算取值。
继电器选用JZC—21F，DCl2V/400 。
图2为印刷线路板图。
调试：将电极全部脱离水面，表头应无指示，J吸合，否则应检查焊接是否有误，或更换lCl(1C1静态电流在数十微安以内)，再把电极全部插入水中，J释放，表头满刻度指示，若有偏差，微调W校正，最后重新标上刻度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
华南农业大学珠江学院水位数字控制电路实训报告院系：信息工程系专业：电气工程及其自动化班级：1202班姓名：***201225180211组员：*** 201225180235赖梓聪201225180242指导老师：***2013年11月20日第一章绪论 (3)1.1 摘要 (3)1.2 课题研究的目的和意义 (3)第二章系统总体设计及方案认证系统 (4)2.1 设计内容 (4)2.2 电路原理 (4)2.4方案认证 (5)第三章硬件电路设计设 (6)3.1 利用multisim绘制原理图 (6)第四章硬件电路安装及调试 (7)4.1 手工焊的工具 (7)4.2 焊接原理 (7)4.3 焊接注意事项 (7)4.4 元件清单及其功能 (9)4.5 调试要点 (11)4.6 问题讨论 (11)第五章总结 (12)第六章后记 (12)参考文献 (13)第一章绪论1.1 摘要在日常生活及工农业生产中，往往需要对水位进行监测并加以控制，时下市场上有一些采用浮球来控制水位的球阀和简单水位控制开关，这些产品价格不高，但是没能做到自动控制水位的高低，下面介绍一款性能稳定的全自动水位控制器;该控制电路简单，使用灵活，可独立运作，也可作大型数字控制系统的外围控制器件。
1.2 课题研究的目的和意义研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。
同时我们也希望这次的研究能让同学进一步了解照明灯，而不是仅局限于课本知识以内。
从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高，为现代教育科学尽一份力量！研究意义：随着电子技术的发展，人类越来越脱离纯手工的检测，特别是水位检测的发展，更是迅猛发展。
本报告介绍的是模拟水位数字控制电路。
依靠水位，来控制水泵的运行，适时对河水进行加水控制，达到用户用水安全。
适合于水利工厂适时控制水源，达到合理利用水源，保护环境。
第二章系统总体设计及方案认证系统2.1 设计内容本课程设计的内容：水位控制水泵的运行，当水位在B点以下时，水泵运行：当水位在B与C之间时，绿灯亮，水泵照常运行：当水位到达C时，红灯亮，水泵停止运行。
任务要求：设计一个回路，运用一个开关装置来充当水位的BC两点，通过操作开关来控制红绿灯的亮暗情况，其中水泵用黄灯来表示。
2.2 电路原理利用水位数字控制来控制水塔的水位，让其自动加水。
当水塔无水时，B、C点均为低电平，IC1-1输出高电平，IC1-4输出低电平，VT饱和导通，继电器KR吸合，其常开触点闭合使水泵运行，开始给水塔加水。
当水升至探针B点时，B点位高电平，C点仍为低电平，由于IC1-1的D点仍为低电平，电路不翻转，水泵仍在运行，给水塔继续加水。
这是IC1-2输出低电平，低位指示灯VD3亮。
当水位上升至探针C点时，IC1-1输出高电平，D点变为高电平，电路翻转，IC1-4输出高电平，一路使VT1截至，使水泵停转；另一路通过VD2使D点嵌位在高电平，同时IC1-3输出为低电平，高位指示灯VD4亮。
由于D点嵌位在高电平，当水面低于探针C点时，VD1反转截止，D点仍为高电平，水泵仍不启动。
只有当水位低于探针B点时，电路才会翻转，水泵重新开机运行。
2.3 设计原理电路图如下2.4方案认证控制电路主要由与非门、多个二级管、三极管、继电器、电阻、等元件构成。
逻辑门电路的主要作用是判断探针传来的水位信息，二级管采用IN4007型用于稳压，用三极管来控制继电器工作。
本设计通过电子探头对液位进行检测，再由液位检测专用芯片对检测到的信号进行处理,当被测液体到达动作点时，芯片输出高或低电平信号，再配合水位控制器，从而实现对液位的控制。
第三章硬件电路设计设3.1 利用multisim绘制原理图1、新建一个工程文件。
2、在库面板中按下相应按钮，打开查找库对话框。
3、查找所有有关的器件。
4、将查到的器件在原理图纸中绘制成声光控原理图。
5、将绘制的原理图保存.第四章硬件电路安装及调试4.1 手工焊的工具1、电烙铁：是电子制作和电器维修必备工具，主要用途是焊机元件及导线，按结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。
内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。
一般电子制作都用20W-30W的内热式电烙铁。
当然有一把50W的外热式电烙铁能够有备无患。
内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。
2、焊锡：是在焊接线路中连接电子元器件的重要工业原材料，广泛应用于电子工业、家电制造业、汽车制造业、维修业和日常生活中。
4.2 焊接原理目前电子元器件的焊接主要采用锡焊技术。
锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料，在一定温度下焊锡熔化，金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合，形成浸润的结合层。
外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的，实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙，熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散，形成焊料与焊件的浸润，把元器件与印刷板牢固地粘合在一起，而且具有良好的导电性能。
锡焊接的条件是:焊件表面应是清洁的，油垢、锈斑都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性，对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料，可以借助于助焊剂，先对焊件表面进行镀锡浸润后，再行焊接；要有适当的加热温度，使焊锡料具有一定的流动性，才可以达到焊牢的目的，但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。
4.3 焊接注意事项1、某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路，应该注意：(1).被焊件必须具备可焊性。
(2).被焊金属表面应保持清洁。
(3).使用合适的助焊剂。
(4).具有适当的焊接温度。
(5).具有合适的焊接时间。
2、尽可能缩短低频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
3、输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。
4、焊点质量及检查对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械结合牢固和美观三个方面。
保证焊点质量最重要的一点，就是必须避免虚焊。
应该注意：（1）．虚焊产生的原因及其危害虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的，它使焊点成为有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现连接时好时坏的不稳定现象，噪声增加而没有规律性，给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。
（2）.对焊点的要求 a.可靠的电气连接 b.足够的机械强度 c.光洁整齐的外观。
（3）．典型焊点的形成及其外观在单面和双面（多层）印制电路板上，焊点的形成是有区别的。
4.4 元件清单及其功能代码名称规格型号数量IC1 四2输入与非门CD4011 1 VD1,VD2 二极管1N4148 2VD3 发光二极管2EF551(R) 1VD4 发光二极管2EF551(G) 1VD5 二极管1N4001 1VT 三极管9012 11、1N4148是开关二极管，是为了防止继电器断开时线圈产生的反向自感电压击穿继电器的驱动电路。
2、发光二极管（LED）是一种由磷化镓等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。
当其内部有一定电流通过时，它就会发光。
3、1N4007 是封装形式为 DO-15 的塑料封装型通用硅材料整流二极管。
广泛应用于各种交流变直流的整流电路中。
4、三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基级输入，从集电级输出，发射级接地），当基极电压UB与一个微小的变化时，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大是真。
5、各类电阻主要作用是发热，跟其它元件并联时，电阻可以分流。
跟其它元件串联时，电阻可以分压。
6、继电器是一种电子控制器件，是具有隔离功能的自动开关元件，可以将电动机的干扰有效的隔离。
它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
本设计继电器采用固态继电器，以降低功耗。
固态继电器是一种没有机械，不含运动零部件的继电器，但具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小，能以微小的控制信号直接驱动大电流负载等优点。
7、电位器是一个连续可调的电阻器，当调节电位器的转柄或滑柄时，动触点在电阻体上滑动。
此时在电位器的输出端可获得与电位器外加电压和可动臂转角或行程成一定关系的输出电压。
电位器用作变阻器时，应把它接成两端器件，这样花电位器的行程范围内，便可获得一个平滑连续变化的电阻值。
当电位器作为电流控制器使用时，其中一个选定的电流输出端必须是滑动触点引出端。
4.5 调试要点1、检测电源两端直流电压是否为12V。
2、接入电源，观察电路板上的黄色二极管是否亮着。
3、将电路板接入电源，闭合和打开开关，观察电路的绿色跟红色发光二极管是否对应相对的开关亮着。
4.6 问题讨论实验调试过程中出现的故障及解决方法：1．灯泡一直不亮：这种情况可能是灯泡断路．也可能是电源或控制电路出现故障。
在确认灯泡正常的情况下先检查与非门是否烧坏，电源正负极是否接反，电源的电压是否足够或者电压过大等等，这些都可能导致这种情况发生。
若是上诉的东西都正常的话，就再检查下三极管跟继电器，要是都正常的，就检查下是否开关的问题。
．2．灯泡长亮不熄：这种情况表明故障主要在控制电路．可先检查电路是否短路。
若正常，再查三极管跟继电器是否能正常工作。
第五章总结这次课程设计历时四个星期，通过这四个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
刚开始看见课题时大脑里一点思路都没有，只记得老师好像提到过，但却不知道从何处下手来完成这项设计工程，然后就按照人无数里提供的资料进行查找。
渐渐的思路逐渐清晰，再根据自己对电路的理解，画出了电路图。
可以说，电路图的成功画出，意味着工程就完成了一半了。
然后对电路图进行绘画。
最后进行仿真。
虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。