课设：水塔水位控制器设计
单片机课程设计水塔水位控制设计
单片机课程设计题目：水塔水位控制设计一引言本设计为一个实际应用系统的水塔水位控制部分。
在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注的应用广、发展快。
而MCS-51单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。
水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免空塔” 溢塔”现象发生。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，这里给出以Atmel公司的80C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
本次设计以8031芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的水塔水位控制系统，它由5V直流电源供电。
在硬件方面，除了CPU夕卜，使用了2732芯片对8031的ROM进行4K扩展，并且使用74LS07芯片对外部电路驱动。
软件方面采用汇编语言编程，整个水塔水位控制系统能根据水塔水位的高低来决定水泵电机的运转状态，并且在发生故障时由外部电路的LED发光管点亮报警。
水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。
而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
简易水塔水位控制电路课程设计
目录第一章. 课程设计任务书 (2)第二章. 摘要 (3)第三章. 系统组成图 (4)第四章. 主要单元电路设计 (5)1.电源电路 (5)2.水位监测电路和范围控制电路 (6)3.水泵开关电路和显示电路 (8)4.集成电路管脚图 (9)第五章. 电路原理图 (10)第六章. 器件清单 (11)第七章总结 (12)参考文献 (13)第一章课程设计任务书主要内容、基本要求、主要产考资料等：主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习protel软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。
假定水位范围是S1～S2(S1<S2)，S为实际水位。
当S<S1时，两个水泵都放水；当S1<S<S2时，仅一个水泵放水；当S>S2时，两个水泵都关闭。
2.电路在S1、S2处不能出现跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。
3.电路能够显示出水泵的状态。
4.电路能够手动调节水位控制的范围，即可以调节S1、S2的大小。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001，62．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20053，康华光，电子技术基础，高等教育出版社，20034．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，山东大学出版社，1999，10 5．姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001，10 完成期限：2009年6月24日指导老师签章：业负责人签章：2009年6月17日第二章摘要本次课程设计要求设计一个简易的水塔水位控制电路，该系统具有水位上下限手动控制、电机运转指示等功能.使用过程中，可以手动选择一组上、下限的水位组合，低于下限两个电机同时运转；水位在上、下限之间，一个电机运转；高于上限，两个电机都停止运转，电路还设计了防止上、下限出现跳闸现象的功能。
plc课程设计(水塔水位控制模拟)
成绩：可编程控制器原理及应用课程设计报告设计题目：水塔水位控制模拟学生姓名：黄博新班级：机械电子工程082学号：200810834209指导老师：刘芹设计时间：2011.01目录1. 系统描述及控制要求 (3)1.1 系统描述 (3)1.2 控制要求 (3)2. 控制系统分析与实现 (4)2.1 I/O分配表 (4)2.2 I/O接线图 (4)2.3 流程图 (5)2.4 梯形图和指令表 (6)2.5 程序仿真........................................ 错误!未定义书签。
2.6 程序调试 (8)2.7时序图 (12)3. 心得体会 ............................. 错误!未定义书签。
4. 参考文献 ............................. 错误!未定义书签。
1系统描述及控制要求1.1系统功能描述在水塔水位控制实验区完成本课程设计，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，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，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。
面板中S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y为水阀。
图1S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，M为抽水电机，Y为水阀。
1.2控制要求（1） S4为ON时，Y灯亮，四秒后，Y灯闪烁，闪烁频率为0.5秒，其中：四秒延时用定时器T2控制，0.5秒闪烁用定时器T1控制（2） S3为ON时，Y灯熄灭（3） S4为OFF且S2为ON时，M灯亮（4） S1为ON时，M灯熄灭2 控制系统分析与实现2.1 I/O 分配表表12.2 I/O 接线图图2X001X002X003X004COMY001Y002COM✞✞S1 S2 S3 S4MYFX1S2.3 流程图图32.4 梯形图和指令表图4图52.5 程序仿真（1）打开GX Developer软件，并新建一个工程，选择FXCPU系列中FX1S的PLC类型，接着单击“确定”按钮；（2）根据自己编写的程序，写入程序；（3）写完程序，单击鼠标右键，选择“程序编译”选项，使程序由“写入状态”进入“读出状态”；（4）单击工具栏中“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，进入仿真界面。
水塔水位控制系统设计毕业设计
目录第1章概述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 设计要求及意义 (3)第2章系统方案的设计 (4)2.1 总体设计方案 (4)2.2 系统组成 (6)第3章硬件设计 (6)3.1 单片机的简要介绍 (6)3.2 水位检测电路 (8)3.3 水质检测电路 (9)第4章软件设计 (10)4.1 水位控制程序 (10)4.2 水质检测程序 (12)第5章系统调试及说明 (15)5.1 软件调试 (15)5.2 硬件调试 (19)5.3 使用说明和注意事项 (20)第6章总结 (21)第7章致谢 (22)第8章参考文献 (23)第9章附录 (24)9.1 源程序清单 (24)9.2 总电路原理图 (29)第1章概述1.1 背景介绍随着科学技术的发展, 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统, 智能仪器和家用电器中得到广泛使用。
在实时检测和自动控制的单片机使用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。
水塔水位控制系统的基本要求是能够在无人监控的情况下自动进行工作, 在水塔中的水位到达水位下限时自动启动电机, 给水塔供水；在水塔水位达到水位上限的时候自动关闭电机, 停止供水。
并能在供水系统出现异常的时候能够发出警报, 以及时排除故障, 随时保证水塔的对外的正常供水作用。
水塔是在日常生活和工业使用中经常见到的蓄水装置, 通过对其水位的控制对外供水以满足需要, 其水位控制具有普遍性。
不论社会经济如何飞速, 水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。
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, 从而对供水系统提出了更高的要求, 满足及时、准确、安全充足的供水。
如果仍然使用人工方式, 劳动强度大, 工作效率低, 安全性难以保障, 由此必须进行自动化控制系统的改造。
从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。
该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。
水塔水位控制系统电子课程设计全文.
水塔水位控制系统电子课程设计全文.一、水塔水位控制系统的概述水塔水位控制系统是一种自动水位控制系统，主要应用于水塔的水位管理，它可以自动检测水塔的水位，并根据预设的设定值来控制水塔的水位。
系统中的核心部分为水位传感器，用于实时监测水箱的水位，上位机通过水压变送器和电磁阀控制水箱水位。
水塔水位控制系统可以有效控制低水位、高水位等水位状况，提高水塔供水效率，减少水质污染。
水塔水位控制系统主要由以下组成：1.水位传感器：水位传感器安装在水塔内，用于实时检测水塔内水位，传感器将水位数据转换成信号，供上位机控制体系读取。
2.水压变送器：水压变送器通过水压变频器把信号转换成变动的阀门控制电流，用于控制水塔水位，保持在安全范围。
3.电磁阀：电磁阀用于控制水塔内水位，当水位过高时，电磁阀自动开阀引水排出；当水位过低时，电磁阀自动关阀，停止水位控制。
4.上位机：上位机主要用于控制系统的数据采集和参数设置，实时显示水位变化，记录水塔的水位变化，���便用户管理。
水塔水位控制系统的工作原理主要是通过水位传感器实时检测水塔水位，把水位高度数据转换成信号，由上位机控制，再经过水压变送器，控制电磁阀的开关，一旦水位超过预设的范围，系统将自动打开阀门，排出多余的水，当水位低于设定值时，阀门将自动关闭，以保持水位在安全范围内。
1.可实现自动控制，减少人工介入，安全性高。
2.系统运行可靠，采用传感器及计算机控制技术，精准可靠，运行稳定性高。
3.采用智能及精确控制技术，精确度高，水位控制精度可达0.1米。
4.可扩展性强，系统布线简单，无需增设其他电源，可根据实际需要，自动添加检测和控制元件。
五、安装工作1.根据实际水位检测点的位置安装水位传感器。
2.安装及调试水压变送器。
3.根据需要设置水位控制器参数，包括水位上、下限及低压保护阈值等。
4.安装电磁阀，并完成接线，确保系统的正常运行。
5.对控制系统的基本功能进行检测和调试，确保控制系统的性能达到设计要求。
水塔水位plc课程设计
水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在水塔水位控制中的应用；2. 学生能够掌握水塔水位控制系统的设计流程，包括传感器的使用、PLC编程以及执行机构的控制；3. 学生能够解释水位控制中涉及到的物理概念，如液位、压力、浮力等，并与实际控制系统相结合。
技能目标：1. 学生能够操作PLC编程软件，设计并实现简单的水位控制程序；2. 学生能够运用问题解决策略，对水位控制系统进行调试和故障排除；3. 学生通过小组合作，能够协同完成一个综合性的水塔水位PLC控制项目。
情感态度价值观目标：1. 学生将培养对自动化控制技术的兴趣，认识到其在工业和日常生活中的重要性；2. 学生通过实践活动，培养创新意识和工程思维，增强解决实际问题的信心；3. 学生在小组合作中学会尊重他人意见，培养团队协作精神和责任感。
课程性质分析：本课程属于技术应用型课程，结合物理原理与工程技术，强调理论与实践的结合。
学生特点分析：考虑到学生处于高年级，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，能够理解较为复杂的控制系统，并具备初步的PLC操作能力。
教学要求：课程需以学生为中心，采用项目驱动教学法，鼓励学生动手实践，通过实际操作达到知识的内化和技能的提升。
通过具体的学习成果分解，教师可以有效地进行教学设计和评估，确保学生在知识掌握、技能应用和情感态度价值观形成方面均能取得实质性进步。
二、教学内容1. PLC基础原理- PLC的结构与工作原理- 常见输入/输出设备的使用2. 水塔水位控制系统组成- 液位传感器的种类及原理- 执行机构（如水泵、阀门）的控制方法3. PLC编程技术- PLC编程语言（梯形图、指令列表等）- 水位控制程序设计步骤及技巧4. 系统调试与优化- PLC程序的下载与上传- 系统调试方法及故障排除5. 综合项目实践- 小组合作设计水塔水位控制项目- 项目实施与评价教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
水塔水位控制系统PLC设计
水塔水位控制系统PLC 设计1、水塔水位控制系统PLC 硬件设计 1.1、水塔水位控制系统设计要求水塔水位控制装置如图1-1所示图1-1 水塔水位控制装置水塔水位的工作方式：当水池液位低于下限液位开关S4，S4此时为ON ，水阀Y 打开（Y 为ON ），开始往水池里注水，定时器开始定时，4秒以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时（S4还不为OFF ），则系统发出报警（阀Y 指示灯闪烁），表示阀Y 没有进水，出现故障；若系统正常，此时水池下限液位开关S4为OFF,表示水位高于下限水位。
当水位液面高于上限水位，则S3为ON ，阀Y 关闭（Y 为OFF ）。
当S4为OFF 时，且水塔水位低于水塔下限水位时（水塔下限水位开关S2为ON ），电机M 开始工作，向水塔供水，当S2为OFF 时，表示水塔水位高于水塔下限水位。
当水塔液面高于水塔上限水位时（水塔上限水位开关S1为OFF ），电机M 停止。
（注：当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动）1.2 水塔水位控制系统主电路水塔水位控制系统主电路如图1-2所示：M 3~L1L2L3SQFUKMFRS1---表示水塔的水位上限，S2---表示水塔的水位下限，S3---表示水池水位上限， S4---表示水池水位下限，M1为抽水电机，Y 为水阀。
图1-2 水塔水位控制系统主电路1.3、I/O 接口分配水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配如表1-1所示。
表1-1 水塔水位控制系统PLC 的I/O 接口分配表符号地址 绝对地址 数据类型 说明 1 S1 I0.1 BOOL 水塔上限水位 2 S2 I0.2 BOOL 水塔下限水位 3 S3 I0.3 BOOL 水池上限水位 4 S4 I0.4 BOOL 水池下限水位 5 START I0.0 BOOL 控制开关 6 Y Q0.1 BOOL 水阀 7 M1 Q0.2 BOOL 抽水电机 8 Q0.3 BOOL 水池下限指示灯 9 Q0.4 BOOL 水池上限指示灯 10 Q0.5 BOOL 水塔下限指示灯 11 Q0.6 BOOL 水塔上限指示灯 12 Q0.7 BOOL 报警指示灯 1.4、水塔水位控制系统的I/O 接线图这是一个单体控制小系统，没有特殊的控制要求，它有5个开关量，开关量输出触点数有8个，输入、输出触点数共有13个，只需选用一般中小型控制器即可。
水塔液位控制系统课程设计
集美大学机制专业课程设计论文（机电方向）基于FX1N– 60MR可编程控制器的水塔液位控制系统专业：机械设计制造及其自动化（09级）姓名：陈剑民班级：机械0995（机电方向）学号： 2009934139指导教师：弓清忠雷慧集美大学机械专业（机电方向）课程设计任务书目录第一章绪论 (5)1.1PLC简介 (5)1.2水塔液位控制系统简介 (9)第二章控制系统设计 (10)2.1 设计题目及方案分析 (10)2.2控制流程图 (11)2.3主电路控制图 (12)2.4 I/O (13)2.5梯形图 (15)2.6指令表 (17)第三章系统调试 (18)3.1调试过程 (18)3.2出现问题及解决方法 (18)结论 (19)致谢语 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1PLC简介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。
课程设计-单片机水塔水位控制
目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (11)第七章设计总结 (13)参考文献 ..................................................... 错误！未定义书签。
附录. (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。
在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。
检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。
现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。
因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。
从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。
本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。
水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，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，用有线电话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，我所设计的就是这方面的课题。
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。
水塔水位控制器课程设计
机械与车辆学院《单片机原理及接口技术课程设计》设计报告（2011-2012学年第一学期）设计题目：水塔水位控制系统姓名：学号：班级： 09机械电子工程2班指导老师：设计时间： 2011年12月5日—2011年12月16日《单片机原理及接口技术课程设计》考查评分表目录一、课程设计的目的 (3)二、课程设计用的仪器和器件 (3)三、课程设计的具体内容 (3)1、总体报告 (3)2、硬件设计 (4)3、软件流程和程序 (6)4、调试结果 (7)四、课程设计的体会和发生的问题 (7)五、参考文献 (8)一、课程设计的目的1、对关于《单片机原理及接口技术》课程设计所选的题目《水塔水位控制》紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。
2、通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的计算机控制应用系统的设计能力。
二、课程设计用的仪器和器件三、课程设计的具体内容1、总体报告(1)单片机应用系统设计、开发与调试单片机应用系统是指以单片机为核心，配一定的外围电路和软件，能实现某种或几种功能的应用系统。
单片机应用系统的设计主要包括硬件系统和软件系统两大部分。
为保证系统能可靠工作，在软、硬件的设计中，还要考虑其抗干扰能力。
设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤：①需求分析、方案论证和总体设计阶段②器件选择、电路设计制作、数据处理、软件编制阶段③系统调试与性能测定④文件编制(2)水塔水位控制要求①水塔水位下降至下限水位时，启动水泵上水。
②水塔水位上升至上限水位时，关闭水泵。
③水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。
④供水系统出现故障时，自动报警，蜂鸣器不断在响的同时，发光二极管不断闪烁。
(3) 电路要求○1电路板的设计需简洁大方，元器件的摆放要合理；○2电路板的焊接要整齐，不能出现虚焊及焊接错误的情况。
○3电路板在运行过程中需工作性能良好。
水塔水位控制系统可编程控制器技术 课程设计
目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (2)1.4 课程设计要求 (3)第2章课程设计内容 (3)2.1系统分析与I/O分配................................................................................................2.2系统电路图设计........................................................................................................2.3 软件程序设计........................................................................................................... 第3章课程设计的考核..................................................................................................3.1 课程设计的考核要求...............................................................................................3.2 课程性质与学分....................................................................................................... 参考文献 ................................................................................................................................第1章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计实际是楼宇智能化专业学生学习完《电气控制设备》《传感器与数据采集》《可编程控制器技术》等课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对PLC控制系统开发与设计的基本方法的掌握。
【精品】课设：水塔水位控制器设计
【精品】课设：水塔水位控制器设计
水塔水位控制器是一种用于控制水塔容器中水位的装置，它的主要功能是通过检测、比较水塔的水位值，来准确地控制水塔容器中水位的高度。
搭配水塔水位控制器可以使用户节约水量，提高水塔容器使用效率。
水塔水位控制器主要由传感器、探头、显示器、控制器和执行器等部件组成。
传感器用于检测水位的变化并将其反馈给控制器。
探头用于测量水塔的水位，将数据发送给控制器。
显示器用于显示水位的详细数据。
控制器根据探头反馈的数据，来控制执行器打开或关闭，以调节水位。
由于水塔水位控制器具有易操作、安全可靠、防爆等多种优点，因此已广泛应用于一些需要调节水位的场合，如农田灌溉、工厂排水、火电厂及汽车电镀等。
在设计水塔水位控制器时，首先需要明确控制的水位最高水位和最低水位的数值，以便控制器在调节水位的过程中能准确控制水位的高低。
其次，需要结合实际使用情况，选择合适的传感器、显示器等元器件，确保水位控制的精度。
此外，还需要进行控制器、执行器的灵活设计，以便于在高温、潮湿等恶劣条件下仍能保持控制装置性能稳定不变。
总之，水塔水位控制器具有可靠性强、精度高、易操作等特点，应用于众多环境中，可为用户提供高效、可靠的自动控制系统。
简易水塔水位控制 课程设计
目录1 概述 (1)1.1方案的提出 (1)2 系统总体方案设计 (2)2.1系统的组成框图 (2)2.2 各单元电路的工作原理 (2)2.2.1 电源电路 (2)2.2.2 水位监测和水位范围测量电路 (3)3 主要元器件的工作原理及参数 (7)3.1 元器件的工作原理及参数 (7)3.1.1 变压器 (7)3.1.2 桥式整流电路 (7)3.1.3 三端稳压器 (8)3.1.4 继电器 (8)3.1.5 555定时器 (8)结论与展望 (10)参考文献 (11)附录1 电路原理总图 (12)附录2 元器件清单 (13)1概述1.1方案的提出该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流5V电压。
稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。
水位测量和水位监测电路主要有电阻型水压传感器和迟滞比较器组成。
电阻型水压传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。
迟滞比较器不仅可以测量水位的范围，还可以防止跳闸现象的出现，并且通过可变电阻实现了手动调节水位范围的功能。
水泵开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成，是一种比较典型的和简单的电路。
用发光二极管构成显示电路更容易观察水泵工作情况。
综上所述，此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，且有经济前景。
2 系统总体方案设计2.1系统的组成框图图2-1 建议水塔水位控制电路的总体框图水位自动控制组成款图2-1所示，由电源电路给各个电路提供直流电源，通过检测电路对水塔水位及范围的测量，产生不同的电位通过由555定时器组成的单稳可重复触发电路控制电路，控制继电器的工作状态，从而实现对水泵工作状态的自动控制，并由红绿发光二极管显示水泵的工作状态。
2.2 各单元电路的工作原理该电路能够检测出水塔的水位，并且能够在不同的水位下通过两个水泵控制。
微机原理课程设计水塔水位控制
（3）当水位上升到C点时，C接通。 这时B、C均接通，B、C两点都为高 电平“1”，表示水塔水位已满，需 水泵停止供水，单片机输出信号， 控制电机断电停止供水。 （4）由于供水使水塔水位开始下降， 水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低， 应维持供水状态不变。 （5）当水位降到下限B点以下，B、C两点电平都为 低时，单片机输出控制，回到（1）状态，使电机启 动水泵供水。
2、检测原理 利用水的导电性，接通A和B、C， 使B、C点的电平变化。 （1）在水塔无水或水位低于下 限水位B时，A和B、C都断开， B、C两点电位为零(低电平“0” )， 需要水泵供水，单片机输出信号， 控制电机工作供水。 （2）水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电 平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平“0”，应 维持现状水泵继续供水。
（三）软件流程
软件用C语言或汇编语言编写并调 试通过。
Y P1.0=0
N
P1.1=1 Y
P1.2=1
Y P1.1=0 N
P1.2=1
CPL P1.4 P1.3=1
1s
三、课程设计安排 共2周，上午8：30-11：30，下午2：30-5：30。
1、课程设计介绍和任务安排 （4学时）
2、系统总体设计与开发器应用 （6学时）
状态。如表所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是
不能发生的，但在设计中还是应该考虑到，作为一种故障状态。
C(P1.1) B(P1.0)
操作
0
0
电机运转
0
1
维持原状
1
0
故障报警
1
1
电机停转
（二）控制电路设计
1 控制电路构成 由单片机、驱动三极管、光电耦合、继电器、电机 与水泵、报警装置和若干电阻组成。
水塔水位plc课程设计
水塔水位plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基础知识，掌握其工作原理及在水塔水位控制系统中的应用；2. 学习并掌握水塔水位控制系统的组成、功能及运行过程；3. 掌握使用PLC进行水塔水位控制程序的编写和调试。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计出符合实际需求的水塔水位PLC控制系统；2. 培养学生动手操作、团队协作和解决问题的能力，提高学生的工程实践技能；3. 培养学生通过PLC编程实现对水塔水位进行自动化控制的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化控制技术的兴趣，提高学生的学习热情；2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，增强学生对工程实践的认识；3. 培养学生关注环境保护，认识到自动化技术在节能环保方面的重要作用。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，着重培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的PLC基础知识，具有较强的学习兴趣和动手欲望，喜欢探索新知识，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，引导学生主动参与，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基础知识：工作原理、结构组成、功能特点；- 水塔水位控制系统：系统组成、工作原理、控制需求；- PLC编程语言：指令系统、编程技巧、程序调试。
2. 实践操作：- 水塔水位PLC控制系统的设计：硬件选型、系统搭建、程序编写；- PLC编程软件的使用：软件操作、程序下载、调试与优化；- 实际案例分析与操作：分析水塔水位控制案例，进行实际操作，体验系统运行过程。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PLC基础知识学习，使学生了解PLC的工作原理、结构组成及功能特点；- 第二阶段：水塔水位控制系统理论学习，使学生掌握系统组成、工作原理及控制需求；- 第三阶段：PLC编程语言学习，培养学生具备编程能力；- 第四阶段：实践操作，使学生能够独立设计并实现水塔水位PLC控制系统。
水塔水位控制系统课程设计
课程设计说明书课程名称: 电气控制PLC课程设计课程代码:题目: 水塔水位控制系统设计学生姓名:学号:年级/专业/班: 2012级机电1班学院(直属系):指导教师:课程设计指导教师成绩评定标准及成绩评定表学生姓名：柳欣宇学号： 412012********* 年级/班： 2012级1班成绩评定：指导教师签名：年月日电气控制PLC课程设计任务书学院名称：应用技术学院专业：机电一体化技术年级： 2012级水塔水位控制系统设计一、选题背景及题目来源实际模拟项目，可在天科TKPLC-A实验装置水塔水位控制区完成本实验。
二、训练目的（1）用PLC构成水塔水位自动控制系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）选择电气元器件；（4）设计模拟系统；（5）完成模拟实验。
三、要求实现的功能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，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，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。
四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置五、设计任务（1）根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；（2）绘制电气原理图及接线图；（3）设计软件系统；（4）组成控制系统；（5）进行系统调试，实现（三）所要求的控制功能，完成模拟实验。
（6）撰写课程设计说明书。
六、推荐参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、《S7-200可编程序控制器手册》，西门子技术服务中心，四川省机械研究设计院，2000.93、《现代电器控制及PLC应用技术》第2版，王永华，北京航空航天大学出版社，指导教师徐全日期 2013 年 11 月 25 日本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。
水塔水位控制器课程设计
水塔水位控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解水塔水位控制器的基本原理，掌握水位控制的相关概念；2. 使学生掌握水位控制器的设计思路和步骤，了解其组成部分及功能；3. 帮助学生掌握水位控制器的调试方法，了解在实际应用中的注意事项。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的水塔水位控制器的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成水位控制器的组装和调试；3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同分析问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对水资源管理重要性的认识，增强环保意识；2. 激发学生探究科学的兴趣，培养创新精神和实践能力；3. 培养学生面对问题积极思考、勇于克服困难的态度。
课程性质：本课程属于实践活动课程，注重理论联系实际，强调动手实践能力的培养。
学生特点：本课程面向初中年级学生，学生具备一定的物理知识基础，对实践活动有较高的兴趣。
教学要求：教师需引导学生结合课本知识，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的达成。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高解决问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 水塔水位控制器的基本原理；- 液位传感器、控制单元、执行器等组成部分及其功能；- 水位控制器的分类及适用场景。
2. 实践操作：- 水塔水位控制器的设计思路和步骤；- 水位控制器的组装方法及调试技巧；- 水位控制器的故障排查及维护。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍水位控制器的基本原理及组成部分，让学生了解课程内容；- 第二课时：详细讲解水位控制器的设计思路和步骤，引导学生动手设计；- 第三课时：分组进行水位控制器的组装和调试，培养学生的动手实践能力；- 第四课时：针对实践中遇到的问题进行讨论和解决，提高学生的问题分析能力；- 第五课时：进行课程总结，巩固所学知识，激发学生对科学探究的兴趣。
水塔水位控制系统--plc课程设计报告
《电气控制及PLC》课程设计姓名：班级：学号：成绩：本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
一、工艺流程及分析 (2)二、设备选型 (5)三、输入输出端口分配 (5)四、输入输出硬件接线图 (5)五、程序设计 (5)六、总结 (8)一、工艺流程及分析1. 水塔水位控制系统：2. 水塔水位控制系统的工作方式当水池水位低于低水位界限时（S4为OFF时表示），报警灯2报警，阀门Y 打开给水池注水；10S后，如果S4继续保持OFF状态，表示阀门Y没有进水，出现了故障，报警灯2继续报警；如果S4为ON状态，表示水池水位开始升高，报警灯2解除。
当水塔水位低于低水位界限时（S2为OFF时表示），报警灯1报警，水泵M 开始从水池中抽水；10S后，如果S2继续保持OFF状态，表示水泵M没有抽水，出现了故障，报警灯1继续报警；如果S2为ON状态，表示水塔水位开始升高，报警灯1解除。
当水塔水位低于S2时，水泵M运行并开始抽水；直至水位到达高水位界限S1。
由于水塔要供水，所以水位会下降，当水塔水位介于S1和S2之间，不需要水泵M运行，避免水泵频繁启停。
当水塔水位再一次低于S2时，水泵M运行并开始抽水，直至水位到达高水位界限S1时，水泵M停止运行。
当水池水位低于S4时，阀门Y运行并开始放水；直至水位到达高水位界限S3。
由于水塔要抽水，所以水位会下降，当水塔水位介于S3和S4之间，不需要阀门Y打开，避免阀门频繁开关。
当水池水位再一次低于S4时，阀门Y打开并开始放水，直至水位到达高水位界限S3时，阀门Y关闭。
3.水塔供水情况分析经过对水塔水位控制系统的工作方式的综合分析，一次完整的水塔供水情况分为以下几种：(1). 水池水位低于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M关闭；(2). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y打开，水泵M 关闭；(3). 水池水位高于S3，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M打开；(4). 水池水位高于S3，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开；(5). 水池水位高于S3，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M关闭；(6). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y关闭，水泵M 关闭；(7). 水池水位低于S4，水塔水位高于S1时，阀门Y打开，水泵M关闭；(8). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S1高于S2时，阀门Y关闭，水泵M关闭;(9). 水池水位低于S3高于S4，水塔水位低于S2时，阀门Y关闭，水泵M 打开。
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目录
1．设计任务与要求 (2)
2．方案比较与论证 (3)
2．1各种方案比较与选择 (3)
2．2方案证论 (3)
3．总体设计框图 (4)
4．选择器件 (4)
5．单元模块设计 (6)
5．1信号产生部分 (6)
5．2信号处理部分 (7)
5．3水位显示电路 (8)
5．4 电机控制电路 (8)
5．5 报警控制电路 (10)
6．最终电路 (11)
7．结论 (12)
8．设计总结 (12)
参考文献 (12)
附录 (14)
1 设计任务与要求
1．1设计并制作一个水塔水位控制器该控制器具有四个水位检测输入，由低到高分别为H1、H2、H3、H4；功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2；控制器根据水位状态控制水泵工作。
1．2控制要求
1．水位检测，要求不受长期水泡工作环境影响；
2．当水位低于H1时，M1与M2同时工作；当水位高于H4时，M1与M2同时停机；
3．当水位由H1上升到H3时，关掉M1；
4．当水位由H4上升到H2时，打开M1；
1．3备用泵控制要求
当两台工作水泵任一台发生故障时，应能检测出故障，并使备用水泵投入工作，备用水泵投入后，对故障水泵有相应指示
1．4题目评析
该题目的选取充分考虑到水位控制器在现实生活中的广泛应用，结合生活经验以及所学知识。
利用74LS147编码器实现了对水位的监控和电机控制。
该电路简单明了，难点在于逻辑电平信号的产生，以及编码器逻辑电路的设计。
该设计具有使用简单，性能可靠，制作成本低廉，便于实现自动化等一系列优点。
该控制器适用性强，抗干扰能力强等优点。
2．方案比较与论证
2．1各种方案比较与选择
方案一：通过浮球开关来控制水位。
利用电缆式浮球开关，通过一弹性电线与水泵连接。
该控制器浮球易受外界杂物影响其稳定性，特别是纤维状的杂物缠绕而有失误，同一小水箱里不宜使用多个，否则会相缠绕。
使用寿命相对短些，而且多数直接接220V,存在一定的安全隐患终有一天因为电线破损而漏电伤人。
方案二：采用555电路的电子水位控制器，该控制器采用555定时器作为主控电路的核心，该方案在555定时器的设计上比较难以实现。
方案三：基于74LS147编码器电路实现水位控制。
该电路在实现过程中，相对简单，成本低，可靠性高，安全便捷。
因此将该方案确定为最终方案。
2．2方案证论
该方案是基于74LS147编码器电路实现水位控制。
当水位处于不同水位时，把测得的水位变化转换成相应的电平信号，主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后，实现对电机进行控制。
以完成相应水位显示，故障报警等一些任务。
完成对水塔水位的控制。
方案电路简单，实现简单，在同类功能的控制器中，成本低廉，可靠性也能满足一般用户的基本要求。
每部分电力都有其相应的功能：首先由信号产生部分产生整个电路的输入信号，该信号经过信号处理部分处理后输出其他电力的控制信号，控制其他电力工作：电机控制电力部分接受到由信号处理电力输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化又直接关系到信号的产生，因此有一个循环的过程，即使水位保持在一定范围内；水位显示电路接受到有效信号后驱动显示器工作使其显示该时刻的水位；水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作驱动报警器报警。
由“信号产生、信号处理、电机控制、电机、信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。
3．总体设计框图
由任务分析可知，该设计电路主要有三个功能：电机控制、水位显示与报警。
而要有这些功能就必须要有使其工作的控制信号，所以首先就必须要有输入信号，因为任务要求是自动控制所以输入信号也必须由电路自己产生而不能人为加入。
水位控制器主要由水位传感器、电源电路和控制电路三部分构成。
整体电路框架如下图所示。
电路设计图
图3.1电路设计图
4．选择器件
1）本次课程设计所用器件如下表：
表4.1 元器件
74LS04 非门 4
74LS08 两输入与门 2
74LS20 四输入与非门 2
74LS147 优先编码器 2
74LS32 两输入与门 2
图4.2 74LS147逻辑符号
2) 74LS147为优先编码器，在同时输入多个数字时，只对最大数字进行编码其功能表如下图。
表4.3 功能表
3）非门的应用
当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。
因此输出与输入的电平之间是反向关系。
4）或门的应用
或门是实现或运算的门电路，当输入中有高电平时输出等于高电平，而输入中全为低电平时输出等于低电平。
5）与门的应用
与门是实现与运算的门电路，当输入中有低电平时输出等于低电平，而输入中全为高电平时输出等于高电平。
5．单元模块设计
各单元模块功能介绍及电路设计
5．1信号产生部分
该部分的目的是产生有效的输入信号。
主要原理是利用水的弱导电性。
水属于弱导电质，即使这样也可以通过水来传递微弱的电信号。
鉴于此原理，初步将该部分设计成由水面的上升与下降来控制电信号的接通与断开：当水位上升时接通电信号；当水位下降时断开电信号。
按此析，只要在水塔里放上用来传递电信号的探头，则水位上升到探头位置时接通电信号；水位低于探头位置时断开电信号。
把电信号接通时设为有效信号即当作控制信号。
在水塔的不同放置几个探头时就可以根据水位的高低接通某些探头和断开某些探头。
因此只要知道每个探头的具体位置，在根据其输出电信号的情况就能大致确定水位的位置，将探头输出的电信号当作输入信号经过处理后成为电路的控制信号。
设计该部分主要在于探头个数的选择与探头放置位置的选择。
因为探头的个数直接关系到水位检测的精确度：探头个数越多检测点也就越多检测水位就越准确。
但如果探头太多就会给其他电力设计带来麻烦：一个是信号处理的输入端要多，一个是水位显示也要相应的增加，加大了工作量。
根据任务设计的要求，一水塔有四水位，令该水塔水位低于1时报警，因此可以将探头个数设计为4个，分别检测4个点的水位。
信号发生器
图 5.1 信号发生器
5．2信号处理部分
该部分主要是对输入信号进行处理输出其他电路的控制信号。
由于水的导电性十微弱，由公共端通过探头的电信号会很小，不一定能够成为满足电路工作的控制信号，因此有必要先对输入信号进行放大处理。
根据元器件的功能可知，晶体管具有放大、饱和和截止三种工作状态，可选用一种状态输入信号进行处理。
图5.2信号处理电路
由探头出来的电信号输入到信号输入端，由信号输出端输出。
当有电流从公共电极流入探头时，经过电阻R到达晶体管Q的基极，此时三极管的发射结合集电结电压都正偏。
当发射结电压超过三极管的导通电压时，由晶体管的工作条件可知此时其处于饱和状态，即相当于开关的闭合状态，接通集电极与发射极，使
集电极输出低电平。
只要涉及电阻R的阻值合理，就能比较稳定地使晶体管工作。
5．3水位显示电路
该部分主要是用74LS147将信号编为四水位由数码管显示出来。
见图5.3 5．4 电机控制电路
该部分为整个设计电路的重点部分，也是难点部分。
主要目的即是要靠那个值电机的工作通过控制电机的工作来控制水位，这也就是本实验的主要设计目的。
由任务的设计要求：要将水塔的水位控制在1-4水位。
即水位低于1时使两台电机工作升到3时使一台电机停止工作，水位升到4时两台电机停止。
而由信号产生部分设计可知，要将电信号1，3和4设计为控制电机转动和停止的控制信号。
而该电信号通过编码处理后输出为四位二进制码0001，0011和0100所以就是要使输出信号为0001，0011和0100时控制电机工作。
表5.4.1电机控制逻辑电平真值表
图5.4.2 水位数码管显电路仿真图
图5.4.3电机控制电路
由电路图可知，该电路主要由三个部分组成：两输入与门、或门、电机。
电机C A C B M +=1,C B C B M +=2
电路工作原理：假设刚开始水塔的水位在1时，使两台电机接通工作抽水，当水位上升到3时，关掉一台电机，当水位上到4时关掉两台电机，当为0001,0000,0010，时两或门输出均为一，两电机工作，当信号变为0011时上边或门输出为0，下边或门输出为1，一台电机停止工作，当信号变为0100时，两或门输出0，电机全部停止工作。
该电路所用的元器件已经标在图上。
反相器7404，或门为071，与门为7400。
5．5 报警控制电路
根据任务设计要求只要将编码处理输出的信号DCBA为0000时设为报警电路的控制信号即可。
该电路主要由四输入与非门、反相器、或门、报警器构成。
当水位低于1时编码器编码输出的信号DCBA为0000 ，再经过反相器输入到四输入或非门输入端后输出为低电平再经过反相器后变为高电平。
该高电平通过或门后驱动报警器工作，报警时备用电机开始工作，损坏电机支路指示灯熄灭。
因此可以通过报警器来判断整个控制电路的工作是否正常。
四输入与非门选用7420，反相器为7404，或门为4071，报警器用小灯泡来代替。