水箱自动控制系统设计原理图及程序.
自动控制实验_单容、双容水箱
单容水箱其具体原理可用下图表示：一、液位控制系统的工作原理当连杆位于电位器中点位置时，浮子电压为零，电压差为零，所以电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等，从而液面保持在希望高度上，此时我们称系统达到平衡状态。
当连杆位于电位器中点位置偏上时，根据杠杆原理，箱内液面下降，此时电压差增大，使电动机工作，而控制闸门的开度，使入水量大于出水量，箱内液面逐渐升高，从而渐渐达到平衡状态。
当连杆位于电位器中点位置偏下时，根据杠杆原理，箱内液面上升，此时电压差减小，使电动机工作，而控制闸门的开度，使入水量小于出水量，箱内液面逐渐降低，从而渐渐达到平衡状态。
二、液位控制系统原理框图给定液位实际液位电位器放大器电动机减速器水池阀门门三、 自动控制系统各部分的数学模型的建立以及其传递函数在本控制系统中，我们设Q1为进水量（平衡状态下的增量），Q2为出水量，Ho 为平衡时的水面高度，H 为液面实际高度（平衡状态下的增量），C 为水箱的横截面积。
1)电位计独立工作没什么意义，我们把给定液面体现在电位器上，这就需要电位器和连杆，浮子一起工作，他们是一个整体，实际液面也通过电位器，连杆，浮子与给定电位比较，因为电位器体现的是电压的大小，而我们通过杠杆原理还有浮子，将液面高度与电压的关系联系起来，且两者的关系为正比关系，H （s ）为液面高度的拉式变化，U （s ）为电压的拉式变化，Go （s ）=Ku)(H U(S)S 。
2) 电动机的数学模型设)(t u 为输入的控制电压)(V ，i 电枢电流)(A ,M 为电机产生的主动力矩)(m N •,ω为电机轴的角速度)/(s rad ，L 为电机的电感)(H ，R 为电枢导数的电阻)(Ω，)(t e 电枢转动中产生的反电势)(V ，J 为电机和负载的转动惯量)(2m Kg *根据电路的克希霍夫定理（KVL ）：)()(t u t Ri dtdiL=++θ 整理后得：)(2122r rm m e M dt dM T K u K dt d T dt d T T +-=++θωωω式中：R LT =θ称为直流电动机的电气时间常数；m m K K JR T θ=称为直流电动机的机电时间常数；θK K 11=，θK K R K m =2为比例系数。
水箱液位自动控制系统设计
第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。
在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。
液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。
根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。
结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。
应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。
图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。
图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。
也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。
因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。
只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。
性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。
性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。
性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。
不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。
尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。
有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。
在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。
由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。
水箱液位自动控制系统工作原理
水箱液位自动控制系统工作原理引言水箱液位自动控制系统是一种常见的自动化控制系统。
本文将对水箱液位自动控制系统的工作原理进行详细的介绍和探讨。
其中包括传感器的使用、控制器的设计以及执行器的操作等方面。
传感器水箱液位传感器是水箱液位自动控制系统的核心组件之一。
传感器通过测量水箱中的液位高度来获取相应的液位信息。
常见的液位传感器包括浮球式液位传感器和压力式液位传感器。
浮球式液位传感器浮球式液位传感器利用浮球的浮力来测量液位。
当液位上升时，浮球会随之上升；当液位下降时，浮球也会下降。
传感器通过检测浮球的位置来确定液位的高度。
压力式液位传感器压力式液位传感器通过测量液体对传感器的压力来确定液位的高度。
当液位上升时，液体对传感器的压力增加；当液位下降时，压力减小。
传感器通过检测液体对传感器的压力变化来确定液位的高度。
控制器控制器是水箱液位自动控制系统的另一个重要组成部分。
控制器根据传感器提供的液位信息，判断水箱液位是否在设定范围之内，然后发出相应的控制信号。
PID控制器PID控制器是一种常用的控制器类型。
它根据当前的偏差以及偏差的变化率来调整输出信号，使得系统的输出能够稳定在设定值附近。
PID控制器由比例项、积分项和微分项组成，分别对应于当前偏差、累积偏差和变化率。
控制信号控制信号是控制器向执行器发送的命令信号，用于控制水箱液位的变化。
通过调整控制信号的大小和方向，控制器可以实现水箱液位的自动上升和下降。
执行器执行器是控制水箱液位的关键部件。
执行器根据控制器发出的命令信号，调整水箱进水和排水的流量，从而实现水箱液位的自动控制。
电动阀门电动阀门是一种常用的执行器类型。
它通过电动机驱动阀门的开闭，从而调节水箱的进水和排水流量。
控制器通过控制电动阀门的开度，使得水箱液位保持在设定范围之内。
水泵水泵也是一种常见的执行器类型。
它通过驱动液体流动来调节水箱的液位。
控制器根据液位信息，调整水泵的工作状态，从而实现水箱液位的自动控制。
PLC水箱液位控制设计
PLC水箱液位控制设计水箱液位控制是工程和工业应用中的一个重要任务，受到工业生产和生活的影响。
PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于自动化控制系统中。
在这里，我们将讨论PLC在水箱液位控制中的设计和应用。
一、设计要求1.自动控制水箱液位:根据需要自动控制水箱液位，以保持水箱液位在合适的范围内。
2.液位传感器:使用能够准确测量液位的传感器，例如超声波、浮子或电容传感器等。
3.控制阀门:根据液位传感器的信号，控制阀门的开关来调节进出水的流量。
4.安全保护:设置安全保护机制，如最高和最低液位报警，以防止水箱溢出或干涸。
二、系统设计1.硬件设计：选择适当的液位传感器、PLC和执行器，如电磁阀，来实现水箱液位的控制。
2.软件设计：编写PLC的控制程序，包括液位传感器读取、液位控制算法和输出控制信号给执行器的逻辑。
3.输入输出设计：将传感器连接到PLC的输入模块，并将执行器连接到PLC的输出模块。
4.安全保护设计：为了确保系统的安全性，设计液位报警机制，当液位低于最低限制或高于最高限制时，触发报警信号。
三、工作原理1.初始状态：水箱液位低于最低限制，控制系统开始工作。
2.传感器读取：PLC读取液位传感器的信号，并将其转换为数字量进行处理。
3.液位控制算法：根据传感器信号，PLC计算水箱液位的偏差，并决定相应的动作，如开启或关闭阀门。
4.输出控制信号：根据液位控制算法的结果，PLC将控制信号发送到执行器（电阀）以调节进出水量。
5.液位报警：如果液位低于最低限制或高于最高限制，PLC将触发报警信号以提醒操作员。
四、实施细节1.选择合适的液位传感器：液位传感器的选择取决于应用场景和预算。
超声波传感器具有高精度和无接触的特点，但价格较高。
浮子和电容传感器价格较低，但精度较低。
2.选择适当的PLC：根据应用要求选择适当的PLC。
考虑到通信接口、输入输出数量和处理速度等因素。
3.选择适当的执行器：根据流量要求选择适当的执行器，例如电磁阀。
自动控制原理课程设计 水箱流量控制系统【优秀】
自动控制原理课程设计水箱流量控制系统【优秀】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑推荐下载）自动控制原理课程设计题目：水箱流量控制系统校正装置设计系别专业班级学号学生姓名指导教师提交日期一、设计目的首先，通过对水箱流量控制系统的分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握超前校正网络设计的方法。
其次，通过课程设计，培养分析问题解决问题的能力。
此外，使用Matlab软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab的使用。
二、设计任务及要求初始条件：已知单位反馈水箱流量控制系统，系统的开环传递函数为要求：试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足：（1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差（2）系统校正后，系统的相角裕量三、设计任务分析虽然在频域内进行系统设计，是一种间接的设计方法，因为设计结果满足的是一些频域指标，而不是时域指标。
然而，在频域内设计又是一种简便的方法，在Bode图上虽不能严格定量地给出系统的动态特性，但却能方便的根据频域指标确定校正装置的参数，特别是对以校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为方便。
一般来说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪音抑制功能。
因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，使开环系统的频率形状变成所期望的形状：低频段要有一定的高度和斜率；中频段的斜率最好为，且具有足够的宽度；高频段采用迅速衰减的特性，以抑制不必要的高频干扰。
四、设计内容4.1根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差。
得，取。
4.2绘制k=1000值下的系统的Bode图，并求出系统的相角裕量待校正系统的开环传递函数作出时未校正系统的Bode图，其渐近线如图1所示60 -20dB/dec300 -40dB/dec-30-60 -60dB/dec图1：未校正系统的Bode图计算未校正系统的开环剪切频率相应的相角裕量为相角裕度小的原因，是因为待校正系统的对数幅频特性中频区的斜率是，系统的动态特性会有严重的振荡，需要校正装置校正。
基于PLC水箱水位自动控制系统的设计思路
研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。
在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。
关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。
变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。
1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。
企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。
同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。
夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。
这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。
综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。
该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。
把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。
2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。
当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。
2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
水箱液位控制系统
水箱水位控制系统设计一、系统结构原理1.1自动控制系统的组成（1）自动控制系统由控制对象和制动控制设备组成。
即由控制对象、传感器、控制器和执行器所组成的闭环控制系统。
（2）所谓控制对象是指所需控制的机器、设备、或生产过程。
（3）被控参数是所需控制和调节的物理量或状态参数化，即控制对象的输出信号，如房间温度、水箱水位。
(4)被控参数的预定值（或理想值）称为给定值（设定值）。
给定值与被控参数的测量值之差称为偏差。
（5）扰动是指除给定输入之外，对系统的输出有影响的信号的总称。
(6)传感器是指把被控参数成比例地转变为其他物理量信号（如电阻、电势、电流、气压、位移）的元件或仪表，如热电阻、热电偶等，如果传感器所发出的信号与后面控制所要求的信号不一致时，则需要增加一个变送器，将传感器的输出信号转换成后面所要求的信号。
(7)控制器是指将传感器送来的信号与给定值进行比较，根据比较结果的偏差大小，按照预定的控制规律输出控制信号的原件或仪表。
(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 水箱水位结构原理水箱尺寸：长×宽×高=25×20×40 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 、调节器LC 、调节阀等组成。
3cm二、系统控制要求及指标2.1水箱水位的控制要求：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＞4:12.2对自动控制控制系统的基本要求：(1) 稳定性：稳定性是对控制系统最基本的要求。
所谓系统稳定，一般指当系统受到扰动作用后，系统的被控制量偏离了原来的平衡状态，但当扰动撤离后，经过若干时间，系统若仍能返回到原来的平衡状态，则称系统是稳定的。
(2) 准确性：给定稳态误差和扰动稳态误差越小，表示稳态精度也越高。
过程控制课程设计——三容水箱
过程控制系统课程设计报告三容水箱液位控制系统的设计指导教师：黄毅卿学生：专业：自动化班级：设计日期： 2013.9.23—2013.10.11目录1 问题描述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 建立模型 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32.1被控量的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------ 32.2操控量的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------ 32.3模型的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------- 32.3.1单容水箱数学模型--------------------------------------------------------------------------- 32.3.2双容水箱的数学模型 ----------------------------------------------------------------------- 52.3.3三容水箱的数学模型 ----------------------------------------------------------------------- 73 算法描述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 83.1算法选择------------------------------------------------------------------------------------------------- 83.2控制器设计 --------------------------------------------------------------------------------------------- 83.2.2单回路反馈调节------------------------------------------------------------------------------ 93.2.3 PID调节器----------------------------------------------------------------------------------- 113.2.3.1 PID调节器参数初值 --------------------------------------------------------------- 113.2.3.2 PI调节器------------------------------------------------------------------------------- 123.2.3.3 PID调节器 ---------------------------------------------------------------------------- 143.2.4 串级反馈调节 ------------------------------------------------------------------------------- 164 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 201 问题描述饮料工业是改革开放以后发展起来的新兴行业，1982年列为国家计划管理产品，当年全国饮料总产量40万吨。
单片机水箱水位控制系统硬件框图流程图电路图汇编源程序.
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序
单片机水箱水位控制系统+硬件框图+流程图+电路图+汇编源程序给水泵电机主控回路图如下：三本系统8051单片机控制部分结构本系统采用8051单片机，引脚具体控制如下：P1口和P3口为输入输出检测信号和控制信号。
下面是8051芯片引脚具体分配：P1.0：水位低低输入信号。
（低0 高1）P1.1：水位低输入信号。
（低0 高1）P1.2：水位高输入信号。
（高1，低0）P1.3：手动与自动转换输入信号。
（手动1，自动0）P1.4：M1起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.5：M2起动KM1控制输出信号。
（手动1，自动0）P1.6：M1开关状态输入信号。
（开0，关1）P1.7：M2开关状态输入信号。
（开0，关1）P3.0：水位低低报警输出信号。
论文网
P3.1：水位低报警输出信号。
P3.2：水位高报警输出信号。
P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。
P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。
P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。
P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
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自动控制原理与系统_项目二 _水位自动控制系统
电枢电压 (V)
电机转速 直流电机
(rpm)
液体流速 (m3/s)
流量 变送器
电流 (mA)
电压 (mV)
放大电路
电压 (mV)
阀芯位置 (m)
汽车与路的 相对位置
(m)
阀门
水的流速 (m3/s)
汽车 驾驶员
方向盘位置
(度)
方向盘位置
(度)
动力 方向盘
前轮位置 (度)
前轮位置 (度)
汽车
汽车位置 (m)
自动控制原理与系统项目二水位自动控制系统控制系统方框图自动控制原理与系统任务1控制系统方框图自动控制原理与系统水位浮子调节器waterlevelfloatregulator自动控制原理与系统人端起杯子的控制原理控制量位置自动控制系统的一般组成自动控制原理与系统控制系统基本组成控制器执行元件被控对象反馈元件实际输出量反馈量偏差控制量设定值扰动自动控制原理与系统方框图blockdiagrams能量源energysource控制系统元件输入信号输出信号inputsignaloutputsignal自动控制原理与系统方框图blockdiagrams热电偶温度电压mv放大电路电压mv直流电机电枢电压电机转速rpm阀门阀芯位置流量变送器液体流速电流ma汽车驾驶员汽车与路的相对位置动力方向盘方向盘位置汽车前轮位置电压mv自动控制原理与系统最简单的水位控制系统方案设定水位实际水位水箱阀门自动控制原理与系统转盘速度控制turntablespeedcontrol自动控制原理与系统转盘速度控制turntablespeedcontrol自动控制原理与系统人工反馈自动反馈反馈控制自动控制原理与系统反馈控制正反馈负反馈自动控制原理与系统读磁盘系统diskdrivereadsystem自动控制原理与系统反馈控制自动化的精髓是自动控制自动控制的精髓是反馈
水箱液位自动控制系统设计
第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。
在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。
液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。
根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。
结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。
应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。
图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。
图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。
也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。
因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。
只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。
性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。
性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。
性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。
不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。
尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。
有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。
在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。
由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。
自动控制-水箱液位设计
系统的工作原理
水箱液位带动浮子， 浮子与电位器相连， 电位器又经过两极放 大驱动伺服电机转动， 经过减速器与阀门连 接，控制阀门开合， 图中的电路可以实现 电机的正反转，可以 使系统做到反馈调节。
系统阀门的放大
假设阀门90度可以完全 关闭，则通过一系列传 动，阀门与大齿轮带连 接，传动比1：1 小齿轮与大齿轮10:1的 传动比，则阀门关闭， 电动机需要转2.5圈。
稳态误差计算
系统的根轨迹校正
>> num=[0.1 0 0]; den=[20 1]; G=tf(num,den); rlocus(G)%绘制根 轨迹 figure(2) K=45; GO=feedback(tf(K *num,den),1); step(GO)
系统的校正
绘制系统伯德图
>> %绘制系统bode图。 >> nem=[0.1 0.11 0] >> den= [21 5.5]; >> w=logspace(-2,3,100);%指定频率范围 >> [mag,phase,w]=bode(nem,den,w); >> magdb=20*log10(mag);%进行帽值得单位转换 >> subplot(2,1,1); >> semilogx(w,magdb);%绘制对数帽频特性图 >> grid >> title('系统Bode图') >> xlabel('Frequency(rad/sec)'); >> ylabel('Magnitude(dB)'); >> title('系统Bode图') >> xlabel('Frequency(rad/sec)'); >> ylabel('Magnitude(dB)'); >> subplot(2,1,2); >> semilogx(w,phase);%绘制对数相频特性图 >> grid >> xlabel('Frequency(rad/sec)'); >> ylabel('phase(deg)');
单容水箱液位控制系统设计
单容水箱液位控制系统设计一、引言单容水箱液位控制系统是一种常见的工业自动化控制系统。
它主要用于监测和控制水箱的液位，确保水箱中的液位保持在特定的范围内。
本文将介绍单容水箱液位控制系统的设计原理、硬件电路设计、软件设计以及系统测试和实施。
二、设计原理1.传感器模块传感器模块用于监测水箱中的液位。
一种常用的传感器是浮球传感器，它随着液位的变化而移动，从而输出不同的电信号。
传感器模块将传感器输出的信号转换为数字信号，并传送给控制器模块进行处理。
2.控制器模块控制器模块是整个系统的核心，它接收传感器模块传来的信号，并根据预设的液位范围进行判断和控制。
控制器模块通常使用单片机或者嵌入式系统来实现。
它可以通过开关控制执行器模块的工作状态，以调节水箱的液位。
3.执行器模块执行器模块用于控制水箱的进水和排水。
在液位过低时，执行器模块打开水泵，使水箱进水；在液位过高时，执行器模块关闭水泵，使水箱排水。
执行器模块可以采用继电器、驱动电机等元件来实现。
三、硬件电路设计1.传感器模块传感器模块将传感器的信号转换为数字信号。
可以使用模拟到数字转换器（ADC）将传感器输出的模拟电压转换为数字信号，然后通过串口等方式传送给控制器模块。
2.控制器模块控制器模块可以使用单片机或者嵌入式系统来实现。
它需要包括输入接口、控制逻辑和输出接口。
输入接口负责接收传感器模块传来的信号，控制逻辑通过判断液位范围来控制执行器模块的工作状态，输出接口负责向执行器模块发送控制信号。
3.执行器模块执行器模块根据控制器模块的信号控制水箱的进水和排水。
可以使用继电器或驱动电机等元件来实现。
进水时，可以通过开启水泵或开启电磁阀等方式；排水时，可以通过关闭水泵或关闭电磁阀等方式。
四、软件设计软件设计主要包括控制器模块的程序设计。
程序需要实时监测传感器模块的信号，并根据预设的液位范围进行判断和控制。
可以使用状态机或者PID控制算法来实现。
1.状态机状态机通过定义不同的状态和状态转移条件来实现控制逻辑。
水箱液位控制系统
课程设计报告设计题目：水箱液位控制系统班级：自动化0901班学号：**************指导教师：王姝梁岩设计时间：2012年5月7号----5月25号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。
在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。
通过将电磁流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度。
首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流量和水箱（上）液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量和水箱（下）液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。
然后，通过参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等满足设计要求。
最后通过MATLAB仿真实验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。
在PID参数整定过程中，我对比例控制，积分控制，微分控制的作用、效果以及调试方法有了一定了解。
通过这次课程设计加深我们对《自动控制原理》、《过程控制系统及仪表》等科目的理解。
关键词：水箱液位控制PID参数整定串级控制前馈控制MATLAB仿真目录1．概述....................................................... - 4 -2．课程设计任务及要求......................................... - 5 -2.1 实验系统熟悉及过程建模................................. - 5 -2.2实现单容水箱（上）液位的单回路控制系统设计.............. - 5 -2.3实现双容水箱液位（上下水箱串联）的单回路控制系统设计.... - 6 -2.4实现水箱（上）液位与进水流量的串级控制系统设计.......... - 6 -2.5实现副回路进水流量的前馈控制............................ - 7 -3 实验系统熟悉及过程建模...................................... - 8 -3.1 描述实验系统的总体结构（结构图及语言描述）。
PLC水箱自动水位控制器设计
三菱PLC(核心控制部件)，高低位水箱的水位检测电路（由两个浮球液位开关将高低水位信号传送给PLC），水泵电动机控制电路（PLC控制启停及主备切换）；所用软件为GX WORK2和组态王。
五、系统设计方案
5.1系统总体设计
系统总体结构框图见附录1。
5.2系统工作原理
水箱水位自动控制系统由三菱PLC(核心控制部件)，高低位水箱的水位检测电路（高低水位信号传送给PLC），水泵电动机控制电路（PLC控制启停及主备切换）组成；通过水位检测电路测得水箱的水位信号交由PLC处理，再由PLC对水泵电动机控制电路进行控制，该过程可由上位机的组态软件进行监控，本次设计在传统的水塔、水箱供水的基础上，加入了PLC及液压变送器等器件．利用PLC和组态软件来实现水塔水位的控制．提供了一种实用的水箱水位控制方案。系统启动时，关闭出水口，控制输入控制液体阀，使水位达到满水位的75%，然后打开出水口，这种切换由一个输入的数字量控制，水池也有两个检测装置，得到的相关信息可对PLC进行调节。
随着工业生产的迅速发展，市场竞争的激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种，向小批量、多品种转换，继电器—接触器控制难以满足市场要求，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器—接触器控制。
（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除只读存储器。断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容)
（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。
水箱水位自动控制系统PPT课件
单片机水箱控制系统工作原理
• 当水箱水位低时，起动M1、M2给水，水位上升到90%，停M1； • 当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动M1、M2； • 当水位上升到50%以上70%以下时，停M2，M1继续运行到水位上
升到90%以上才停止工作。 • 经过数据统计，得到以下数据： • 水位从50%--70%，两台泵运行需要约10分钟； • 水位从70%--90%，一台泵运行需要约15分钟。 • 水箱的水位一般保持在70%--90%。 • 报警控制如下： • 当水位高与90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，
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学习永远不晚。 JinTai College
毕业设计
专 业：建筑电气工程技术 题 目：水箱水位自动控制器设计 作 者：刘涛 指导老师：徐志刚
论文大纲
1.水箱给水设备原理 2.程序概要设计 3.单片机水箱控制系统工作原理 4.单片机水箱水位控制器系统硬件简介 5. 80C51单片机控制部分结构说明 6.感谢
水箱给水设备原理
• 水箱给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开 关组成，其系统结构如图2-1；
• 80C51为数据采集及处理模块核心，它主要完成系统对水 位高低信号是否满足指标的信息采集，对采集到的水位信 号通过系统程序进行对信号的判断等处理，根据采集信号 的不同，驱动相应信号对应功能的引脚来实现对水箱水位 的控制 。
80C51单片机控制部分结构说明
• 本系统采用的单片机引脚具体控制如下： • P1口和P3口为输入输出检则信号和控制信号。 • 下面是芯片引脚具体分配： • P1.0：水位低低输入信号。（低0，高1） • P1.1：水位低输入信号。（低0，高1） • P1.2：水位高输入信号。（高1，低0） • P1.3：手动与自动转换输入信号。（手动1，自动0） • P1.4：M1起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0） • P1.5：M2起动KM1控制输出信号。（手动1，自动0） • P1.6：M1开关状态输入信号。（开0，关1） • P1.7：M2开关状态输入信号。（开0，关1） • P3.0：水位低低报警输出信号。 • P3.1：水位低报警输出信号。 • P3.2：水位高报警输出信号。 • P3.4：手动起动M1输入信号，低电频有效动作。 • P3.5：手动起动M2输入信号，低电频有效动作。 • P3.6：手动停M1输入信号，低电频有效动作。 • P3.7：手动停M2输入信号，低电频有效动作。
自动控制原理水箱
自动控制原理水箱水箱自动控制原理主要是指通过对水箱内水位进行监测并进行相应的控制，实现水箱中水位的自动调节和控制。
在水箱自动控制系统中，一般会使用水位传感器来获取水箱内水位信息。
水位传感器可以采用浮球式、电极式、压力式等不同工作原理，其中浮球式水位传感器是应用最为广泛的一种。
浮球式水位传感器通过浮球的浮沉来反映水位高低，当水位升高时，浮球随着水位的上升而上升，反之水位降低时，浮球随之下降。
传感器通过检测浮球位置的变化来得到相应的电信号，并将其传递给控制系统。
控制系统会不断接收传感器传来的水位信息，并根据设定的水位调节范围进行判断和处理。
当水位低于设定的下限时，控制系统会输出控制信号，打开给水阀门，让水进入水箱，提升水位；当水位高于设定的上限时，控制系统会输出控制信号，关闭给水阀门，停止供水，以保持水位稳定。
这样，通过对水位信号的实时监测和控制处理，实现了水箱水位的自动调节和控制。
在水箱自动控制系统中，还可以加入水位报警功能。
当水位异常超过预设的安全范围时，控制系统会发送报警信号，以提醒用户进行相应的处理和维护。
这样，能够保证水箱的安全运行，避免水箱溢满或干涸。
此外，为了提高水箱自动控制的精确度和可靠性，还可以结合其他感知信号进行控制。
例如，可以加入温度传感器，通过监测水温信息，实现对水温的自动控制。
当水温过高时，控制系统会启动降温措施，例如打开散热装置；当水温过低时，控制系统会启动加热措施，例如打开加热装置。
这样，在保证水位稳定的同时，还能够保持合适的水温，满足用户的需求。
综上所述，水箱自动控制原理主要是通过水位传感器获取水位信息，并通过控制系统对水位进行实时监测和控制处理，以实现水箱水位的自动调节和控制。
通过此种原理，能够提高水箱的运行效率和安全性，减轻人工操作的负担，提高水箱的使用效果。
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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。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版
本。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2、水位测量仪
由于各种原因，本设计没有用水位测量仪。
而是用廉价的土壤湿度检测仪代替。
在精度方面，本次课程设计做的不是很好，因为湿度测量仪不能设计对液面的精确控制。
但是不影响本次课程设计的最终结果。
3、电机驱动模块
电机驱动模块电路图:
恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。
L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V 电压。
4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46 V。
输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。
5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。
LM298N 功能表格:
4、程序设计
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
uint x,y,z;
sbit d1=P1^0;
sbit d2=P1^1;
sbit d3=P1^3;
void main()
{
d1=1; //初始化为高电平；
d2=0; //初始化为低电平；
while(1)
{
if(d1==0) //d1为低电平，检测到水，水泵开始抽水；
{
d2=0; //d2=0,d3=1说明在抽水；
d3=1;
}
else //d1,d2为相同电平，水泵不工作
{
d2=1;
d3=1;
}
}
}
四、设计体会
本次课程设计，我们做的是水箱水位自动控制装置。
本来想做的是用PID准确的控制液位的位置，但是在原件方面准备的不够充分。
只能做到大致的控制水箱二的液面高度不变，不能精确的控制液面的高度。
在老师的帮助下，通过自己的努力，本次课程设计圆满的结束了。