水塔水位自动控制系统设计要点

开题报告

设计题目：水塔水位自动控制系统的设计

主要研究内容：

水塔水位自动控制系统采用传感器或电极检测水位，水位低于下限水位A 时，启动水泵抽水；水位高于上限水位B时，水泵停止抽水，实现水塔水位的自动控制，并能自动完成上水与停水的全部工作循环，保证水塔的水位高度始终处于较理想的范围。

主要技术指标或研究目标：

本设计的相关技术数据：电源电压220伏，电源频率50赫兹。要求：系统工作稳定、结构简单、制造成本低、灵敏度高。本系统采用分立元件实现控制系统的设计。能利用所学知识进行分析与设计，进一步加深和巩固课本所学知识，学会分析电路、设计电路的方法与步骤，培养综合运用知识的能力。

基本要求：

（1）控制系统整体方案的可行性分析。

（2）工作原理与电路设计。

（3）元器件的选择

（4）绘制设备示意图和系统原理图

（5）编制设计说明书

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。而水位检测可以有很多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用分立元件实现控制系统的设计，在水箱上安装一个自动检测水位装置，利用水的导电性，连续的全天候的测量水位的变化，把测量的水位变化转换成相应的电信号，由逻辑电路进行处理，完成相应的动作，使水位保持在适当的位置。

关键词水位控制分立式元件控制

目录

1引言 (1)

2系统方案 (2)

2.1 概述 (2)

2.2 系统组成 (3)

2.2.1系统工作原理框图 (3)

2.2.2功能原理 (3)

3单元电路设计 (4)

3.1系统电源电路设计 (4)

3.1.1三端集成稳压器的介绍 (4)

3.1.2电源电路工作过程 (6)

3.2液位传感器电路设计 (6)

3.3报警显示电路设计 (7)

4系统电路设计 (8)

4.1系统主干电路 (8)

4.2系统手动电路 (9)

4.3系统自动电路 (9)

5系统运行总体过程 (12)

6元件清单 (13)

附录 (18)

总结 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

1.引言

随着我国经济和科学技术的飞速发展，我国各个领域的现代化建设都取得可喜的成果：尤其在中国的广大城市中，可以说现代化的进程已经赶上了发达国家，这一点是我们华夏儿女几代人的梦想。然而，我国农村的现代化进程现在还存在着许多的不足，很多科学成果不能得到广泛的推广，比如人们日益关注的水资源，在中国广大农村供水系统中有很大的浪费，这主要是由于农村供水体系中简单的水塔结构所造成的，这种水塔存在着种种弊端，比如：无法实现自动供水，没有报警系统，经常造成水资源浪费，供水不及时等等。

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、较低的设计成本、高实用价值的控制器。

就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下、市政水管补水，改进供水装置就能实现供水自动化。

水塔很高，水位高低不便于观察，水少供水中断，水多则会溢出来，可用以下方法来解决这个问题，改进供水装置就能实现供水自动化。水塔水位自动控制装置还应用于工厂的锅炉系统，主要起锅炉水位自动调节作用，并防止锅炉缺水爆炸和满水位事故的发生。

该设计采用分立式元件的控制电路实现超高、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。

2.系统方案

2.1概述

目前在用的水位控制方式主要有以下种：

1）电极式水位控制系统：

使用多个电极线与水面接触，探测水位。

优点：价格便宜。

缺点：属于开关量控制，无法给出实际水位，探测电极容易腐蚀，安装不便，如有污物粘附在电极上，会使水位失控。

2）浮球水位控制器

分为管式浮球与缆浮球。管式浮球适合清水及粘度不大的液体。缆浮球适合污水。

优点：价格适中，可以做出高、低、超高、超低四点控制。

缺点：属于开关量控制，无法给出实际水位；浮球上易粘附污物，使浮球不能可靠动作，管式浮球容易卡滞，缆浮球容易缠绕，所有浮球都有触点接触不良现象，结果都是系统失控；调整控制点很不方便。

3）液位变送器+智能控制器方式

优点：属于模拟量控制，可以实时显示水位数值，对于水位失控或设备故障可以提前预警。集成了双泵智能控制，控制系统接线简单。可设高、低、超高、超低四点控制，控制点在控制器上设定，极其方便。智能控制器可与电脑联网，可以远程监视水位及设备运行情况。

缺点：价格高。

4）超声波液位控制器

优点：属于模拟量控制，可以实时显示水位数值，对于水位失控或设备故障可以提前预警。集成了双泵智能控制，控制系统接线简单。可设高、低、超高、超低四点控制，控制点在控制器上设定，极其方便。智能控制器可与电脑联网，可以远程监视水位及设备运行情况。探头不与待测物质接触，适合污水及有毒有害液体的液位控制。

缺点：价格高。不适合水面有大量气泡的场合

通过以上对不同液位传感器性能的分析和设计任务书的设计要求，本设计选择电极式液位传感器组成液位自动控制系统。其特点为，液位自动控制，不溢出，不缺水，无需人值班看守；其工作原理是，通过无缝钢管筒体内所安装预先设定的不同长度的不锈钢电极棒，在水位变化过程中与水接触或脱离，从而传递信号