几种自动液位（水位）控制的方法介绍
在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以归纳为一般的反馈控制方式，如下图所示，它们的主要区别在于检测液位的方式、反馈形式，以及控制器上的区别。
500)this.style.width=500;”>
1、机电控制式水位控制
下图是这种控制方式的结构示意。
500)this.style.width=500;”>
漂浮在水面上的浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机构”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程为：①“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作；
②位移开关控制电机的转动；③电机驱动水阀门。
这种控制方式结构比较复杂，但可以对大型蓄水装置进行控制，因此常常应用于工农业生产中。
2、全机械结构的水位控制方式
家用抽水马桶是典型的全机械结构水位控制，以下是原理示意图：
500)this.style.width=500;”>
当用户进行冲水操作之后，蓄水箱的水被排空，浮球下降，这个信号通过连杆机构传递给进水阀门，使进水阀门开启，对蓄水箱补水；随着水量的增加，浮球逐步上移，直至达到设定的某个水位时，正好能够关闭进水阀，停止进水。
由此可见，在这种水位控制系统中，浮球=水位检测器（传感器），连杆机构=控制器，水位的“给定量”通过进水阀门与连杆机构的相对位置来设定。
3、古老的水位控制
山区坡地种植水稻与平原不同，需要依山修筑层叠而上的梯田。
500)this.style.width=500;”border=0>
这种梯田结构至少有两个作用：其一，保持每一块田地都是平面，以便于耕作，其二，灌溉的水源从最上层引入，逐层注满后又逐层向下浇灌，因此，当水量充足时，只要每一层田埂上的排水口高度合适，就可以确保每块田地中的水位高度适中。其中的水位控制是自动的开环控制方式。
如果水源的水量不够充裕，就需要通过人工控制的方式，以最小的耗水量，维持水位的适中。水量调控过程如下：由于每日的蒸发量不同、水稻生长的耗水量也不同（干扰因素），耕作者对底层出水量的观察（检测），判断梯田的整体供水状态（反馈、比较、控制），调整顶层入水量就可达到调控目的。这时就成了一个闭环的人工水位控制系统。
4、最简单的自动水位控制装置
在工厂化的家禽饲养中，由于饲养的的空间很小，家禽密度很高，饮水槽不可以做的很大，否则将被家禽践踏而使引水受到污染。但又要保持有充足的水量，不断的自动补充新鲜的饮水。解决这个矛盾的办法就是需要一套自动水位控制系统，使得很小、很浅的饮水槽中始终有水而且水位维持不变。
这个水位控制系统其实非常的简单，基本结构如下图所示
500)this.style.width=500;”>
由于蓄水桶上方密闭的空间气压比外界大气压强低，所以能够保持蓄水桶中的水位高于水槽中的水位，当水槽中的水被饮用之后，外部的空气将通过蓄水桶的下方桶口进入到桶上方的密闭区域中，降低了密闭区的压强，蓄水桶中的水位降低，补充了水槽中的水，直至水槽中的水平面高过蓄水桶下方的桶口。
这个水位控制系统，非常可靠，而且极其简单，似乎没有如前所述的检测装置和反馈环节？
其实，这个系统巧妙地利用了空气压力的变化作为“检测信号”，蓄水桶下部桶口的边缘高度就是水位的“给定量”；进入到桶上方的密闭区域中的空气就是“反馈信号”，通过空气的反馈，达到控制水位的目的，非常巧妙的设计。
5、启示：
以上给出的几种常用的水位控制方式，我们发现在某些特殊应用场合中，最简单的结构却具有最巧妙的设计思想，不仅成本低而且可靠性极高。因此设计是一项极具创造性的工作。
水位自动控制系统就是将水位信号转换为开关信号，再用这个开关信号去控制交流接触器，交流接触器再控制一个水泵，就可以达到水位自动控制的目的。水泵有各种各样的工作方式，所以交流接触器也有多种设计方案，这些电气元件按照设计方案连接起来就是电气控制箱。现有多种成熟的设计方案，如GKY1X单台泵系统、GKY2X双台泵系统等等，在网上可以查到各种各样的设计原理图。水泵电气控制箱是很常用的控制设备，工作可靠、使用寿命长。影响水位自动控制系统可靠性和使用寿命的关键因素是液位传感器，就是将水位信号转换为开关信号这一部分。现在主要有电极式、UQK/GSK干簧管式、光电式、压力式、GKY和超声波式等几种方式。这些方式检测原理不同，因而水位自动控制的原理也不同。下面，我们根据液位传感器的检测方式来讲解水位自动控制系统的原理，这是决定水位自动控制系统使用寿命和可靠性的主要因素。 一、电极式液位控制原理 电极式是最早的液位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合，水泵就开始抽水。图1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用，这是电极式液位传感器固有的缺陷。电极式液位传感器的制造非常简单，有人将导线外皮拨开，插到水里就可以做成电极式液位控制器。所以电极式液位控制器造价很低，价格便宜，但使用寿命很短。即使采用不锈钢做电极，也需要2-3个月清理一下，在污水中电极的使用寿命就更短了。 图1 二、UQK/GSK干簧管液位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内，这样就不直接接触液体了，所以电极不会吸附杂质，使用寿命提高。干簧管的特点就是接近磁铁，触点就会吸合。所以我们将干簧管固定在管壁内固定的位置。浮子里装上磁铁，随着浮力沿着管壁上下滑动，见图2。当浮子经过干簧管时，触点吸合。干簧管触点一般直接驱动交流接触器，可以控制水泵启动。GSK上下限位置精确，但管壁不能有脏东西，安装不能倾斜（小于30°），否则会影响浮子的上下移动。
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位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，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，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，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个
控制类系统设计 ——液位自动控制系统 摘要 随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。能够广泛的应用于工业场所。 液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。 液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。
1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传感器模块和声光报警模块，系统简单易行。 系统框图如下： 2 硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构 该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。主要功能器件包括：电源部分的7808，定时部分的555定时器，数字分段的LM3914等。 电路原理图如下图所示：
为了解决零散井站点的天然气和原油在分离过程中，因为不能自动 调节和控制分离器内的液位，造成天然气进入储油罐或原油进入气管 线的难题，利用分离器现有的部件，通过加装干簧管远传、数显表、 记录仪、电磁阀、报警器等仪器，研发制造出了一种分离器液位自动 控制系统。该系统具有自动化程度高，实现了分离器自动完成气液分离，连续计量及液位超限报警等功能，避免了现有技术需要人工操作，值班员工24小时盯住液位计进行量油，一旦值班人员精力不集中， 将会造成天然气管线内进入液体，储液罐内进入天然气等事故的发 生。 关键词：自动控制,信号远传,运行安全,降本增效 在油田开发过程中有大量的区块含油面积小，呈零散分布，区块间生产的油气不能进行汇集处理，只能在井站点自行气液分离，液体进入储液罐，通过罐车外运，天然气除自用外，多余的气量供给附近 的用户。 通过人工来调节排液阀门的开度，使分离器进、出液量在相对时间内保持平衡，但因油井生产状态及用户用气量的不同，使分离器进、出液量不平衡，当进液量多，出液量少时，就会发生分离器内的液体 进入到天然气管线内，堵塞气线，不但损坏设备造成经济损失，而且 降低企业的声誉;当进液量少，出液量多，气、液一同从排液阀中排出，进入到储液罐内，使大量的天然气外泄，既损失了气量又对环境 造成污染，还造成了安全隐患。针对以上所述的困难，应研发、设计 一种具有高度自动化分离器液位自动控制系统，从而解决现有技术中
的难题。 一、改进思路及方案实施 1.设计思路。 将分离器液体排出阀由普通阀门改为自动控制开关的电磁阀，原来由人工操作控制的分离器液位高度，实现由电信号自动控制，同时该系统具有自动报警功能，在值班室设有报警装置，当分离器计量排液系统不能自动排液，分离器内的液位超过上下警戒位时，报警系统开始启动运行，发出声光警报，提示工人及时进行排除。通过在现有 的计量系统基础上进行改动，在实现以上功能的同时，做到既不违反安全规定，又尽量减少投入。 尽量利用分离器现有的磁翻板液位计中的功能，根据磁翻板液位计内的磁浮标随分离器内液位高低发生移动，磁浮标移动到什么位 置，就在什么位置发出磁力线的特性，在磁翻板液位计上下计量标高处及在分离器上下液位警戒位处磁感电器元件，当磁浮标达到计量标高时，磁感电器元件在磁浮标磁力线的作用上，通过仪表转换成控制电磁阀的电信号，实现分离器排液阀门根据高度的设定值实现自动开关;如果出现故障不能自行关闭和开启排液阀时，磁浮标将继续上行 或下移，到达分离报警高度时，磁感电器元件转变成报警信号，值班 室内的警铃或警灯开始运行，警示值班人员去排除故障，故障不排除，警示不停。 2.组成及特征。 分离器液位自动控制系统主要由分离计量系统、信号传输系统、
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
液位控制系统演示工程操作说明 一、创建工程 1、双击桌面中的图标，进入MCGS组态环境工作台，如图1所示。 2、点击图1中的“新建窗口”，出现“窗口0”图标。 3、点击“窗口0”鼠标右键，选择“属性”，按照图2进行设置，则窗口名称变为“水位控 制系统”，如图2右图所示。。 图2
二、画面设计 1、在“水位控制”窗口点击菜单中的【工具箱】图标，单击插入元件按钮，打开 【对象元件管理】中的【储藏罐】，选择罐17，点击确定。如图3所示，则所选中的罐出现在桌面的左上角，用鼠标改变其大小及位置。 图3 2、按照同样的方法，【储藏罐】选中2个罐（罐17，罐53），【阀】选中2个阀（阀58，阀 44），1个泵（泵40）。按图4放置。 图4 3、选中工具箱中的【流动快】按钮，单击鼠标并移动光标放置流动快。如图5所示设置
流动快。 图5 4、选中流动块，点击鼠标右键【属性】，按图6设置属性。 图6 5、添加文字，选中工具箱中的【标签】按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任 意位置拖曳鼠标，拉出一个一定大小的矩形。建立矩形框后，鼠标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字。选中文字，鼠标右键【属性】，按图7设置。
图7 6、点击菜单中的，可变更字体大小。按图5添加其他文字。 三、MCGS数据对象设置 2、单击工作台【实时数据库】按钮，进入【实时数据库】窗口。单击窗口右边的【新增对 象】按钮，在窗口的数据对象列表中，就会增加新的数据对象。双击选中对象，按图8设置数据对象属性。 图8 3、按照图9设置其他数据对象属性。
图9 4、双击【液位组】，存盘属性按图10设置，组对象成员按图11设置。 图10
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 1设计任务目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 2系统元件的选择 (3) 2.1有自平衡能力的单容元件 (3) 2.2 无自平衡能力的单容元件 (4) 2.3单容对象的特性参数 (6) 3控制器参数的整定 (7) 3.1 参数的确定 (7) 3.2 电动机的数学模型 (9) 3.3 控制系统的数学模型 (10) 3.4 PID控制器的参数计算 (10) 4控制系统的校正 (11) 4.1 控制器的正反作用 (12) 4.2 串级控制系统 (12) 5系统的稳定性分析 (16) 5.1 系统的稳定性分析 (16)
5.2 控制系统的稳态误差 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致 (21)
水箱液位自动控制系统原理 摘要：水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，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。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引言 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。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常
摘要 本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
一、设计任务： （1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 （2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的： （1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 （2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。 （3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
等级: 课程设计 2016年6月17日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化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。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表
淮安嘉可自动化仪表有限公司 液位控制系统的特点及应用范围 概述 液位控制系统由液位传感器、中间电缆、液位控制显示器构成，可以实时显示当前液位值，配合控制箱实现对水泵、电磁阀、电动阀、声光报警器、接触器、电动调节阀、启动柜等的控制。适用于水池、水罐、水箱水塔、集水坑、集水井等场合的液位控制，可选自动补水功能。 系统特点 1、精确可靠，品质稳定，全天候工作，使用寿命长； 2、红色发光柱模拟实际水位，上下升降直观生动； 3、安装简便，主机可装在值班室、控制室、中控机房消防中心等易于观察的地方； 4、设置数据保存在EEPROM存储器中（断电不丢失）； 5、独特抗干扰设计，信号传输距离长达5公里（传感器离信号接收主机的距离）； 6、测量量程可选可定做； 7、多种传感器可供选择，全面适应卫生要求、腐蚀性、高温、结晶结垢、高压、带搅拌、粘稠、挥发性液体浆体等； 8、全开放式菜单，所有控制点均可连续地、自由地调节设置，产品内置PLC控制系统，使用者无需具备任何PLC知识就能轻松实现显
淮安嘉可自动化仪表有限公司 示、控制、报警等目标的设置。 系统技术参数 ●测量对象：浆体、液体 ●测量范围：0-0.3~60米（量程可选可指定） ●环境湿度：0~100％RH ●测量精度：0.2％ ●响应灵敏：0.01s~16s连续可调 ●稳定性能：长期工作稳定性优于0.1％ ●供电电源：220VAC/24VDC ●输出信号：继电器、4-20mA、RS485等可选 ●环境温度：-30~65℃ ●介质温度：-40~200℃ ●防护等级：传感器防护等级IP68 ●主机馈电：主机自带24VDC稳压馈电 ●主机尺寸：160*80*100mm ●显示方式：高亮度LED数字显示，发光柱模拟液位上下升降显示●报警设置：在量程范围内可任意设定 ●控制设置：在量程范围内可任意设定 ●使用寿命：设备正常使用寿命8~10年 ●接液膜片材质：316L不锈钢、哈氏合金、聚四氟乙烯、PTFE、 钛、钽、铂金等
1.1 研究的目的和意义 在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。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。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。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给[1]。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。 水位自动测报系统属于应用现代遥测、通信、计算机技术，是完成江河流域降雨量、蒸发量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量（流速）、风向风速、水质、闸坝的闸门开度、渗压、土壤墒情等数据的实时采集、报送和处理应用的信息系统，属于非工程性防洪措施[2]。它能将某一流域或区域的水文气象、水资源信息在短时间传递至决策机构，以便进行洪水预报和水资源优化调度，减少水害损失，提高水资源的利用率，可以产生巨大的社会效益和经济效益。 水位自动测报系统多用在重点防洪地区及大型水利工程上，特别是在流域性、区域性的水位数据采集、传输和处理、应用的自动化方面起到了积极作用。 水位自动测报系统包括三种工作制式：自报式、查询应答式和混合式。 （1）自报式工作制式：在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，接收端的数据接收设备始终处于值守状态。现在已经对传统的自报式工作制式进行了改进，使自报式工作制式有了较大发展。改进后自报式也是双向通信方式，不是过去的纯单向工作方式。在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔，即向中心站发送所采集的数据，中心站收到数据后，给遥测站发送“确认”信息，告知遥测站这组数据接收正确或是接收错误。自报式只有采用“确认”机制，才可以实现双信道的自动切换。 （2）查询应答式：由中心站自动定时巡测或随机呼叫遥测站，遥测站响应中心站的查询指令，将所采集的数据发送给中心站。定时自动巡测的时间间隔可根据数据处理和预报作业的需要确定。 （3）混合式：系统兼容自报式和查询—应答式两种工作制式。现在被广泛运
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：变频液位自动控制系统 课程：电力拖动自动控制系统 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
第一部分 任 务 书
电力拖动自动控制系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事技术工作打下必要的基础。 二、课程设计的要求 1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。 2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。 3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。 4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容 完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。 四、进度安排：共1.5周 本课程设计时间共1.5周，进度安排如下： 1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天） 2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天） 3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天） 4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天） 5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天） 五、课程设计报告内容 完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供） 1、退火炉温度控制系统 2、变频液位自动控制系统设计 3、变频流量自动控制系统设计 4、变频供水系统设计 5、变频调速恒张力控制系统设计 6、变频器在温度控制系统中的应用 7、线缆设备恒张力变频器控制设计 六、参考书 1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社1992 2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998
《过程控制与集散系统》 课程设计 题目：液位升降过程控制系统设计 学院信息科学与工程学院 班级 学号 学生姓名 指导教师周红军
一、设计题目、任务及要求 1.设计题目： 液位升降过程控制系统设计 2.设计任务： 图1所示为某工业生产中的液位控制设备，设计任务是通过控制系统向水箱注入工业用水，经过液位调节后，使其满足下道工序要求。水箱注水工艺过程为：工业用水由水泵驱动，经送水管道注入水箱内；水箱具有出水口，向下道工序送水；由于工艺对水箱内水压有要求，水箱内液位高度必须达到一定的液位高度；水箱底板具有液位传感器，输水管道上具有流量传感器；输水管道上装有一个调节阀，用以控制向水箱注水的流量，已达到控制水箱液位的目的。 水泵 工业水箱 给定值 输出值 变频器 流量 输出值 去下一 工序 传感器调节 器传感 器调节器水源 电动调节阀 图1 工业水箱液位控制系统 由于水箱时间常数大，且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对水箱液位的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用输水管流量副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 3.设计要求 (1) 绘制水箱液位单回路反馈控制系统结构框图。 (2) 以水箱液位为主变量，选择滞后较小的管道流量作为副变量，构成水箱液位串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。
(3) 假设主对象的传递函数为01()(1)(2) G s s s = ++学号后两位 ，副对象的传递函数为 02()(1) G s s = +学号后两位 ，主、副控制器的传递函数分别为s K s G c c 21)(11+=， 22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。 (4) 利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。 二、设计任务分析 （一）系统采用单回路反馈控制系统结构框图 （二）串级控制系统 在送水管道中有一个电动调节阀，根据反馈情况用来控制调节水流量，但由于水流量干扰较多，如水流量不稳定，管道不通畅等众多干扰，因此单回路反馈控制系统不能满足对水箱液位的控制要求。为提高控制质量，采用串级反馈控制系统，以水箱液位为主变量，选择滞后较小的管道流量作为副变量，构成水箱液位串级控制系统，提高控制质量，满足工艺要求。 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。
2006年山东省大学生 电子设计大赛 液位自动控制装置 院系：自动化学院 参赛队员：徐坤增、王伟臣、高平 指导老师：张天开、张民、庞中华、郑钢、赵艳秋 编号：G甲0601 2006年9月8日至11日目录 一、题目要求
二、系统功能概述 三、方案论证与比较 1、传感器 2、A/D采集电路 四、系统框架 五、硬件电路设计 1、最小系统 2．液位控制及报警电路 2、ADCICL7135信号采集传输电路 4、键盘和显示电路 六、软件设计 七、测试分析 八、设计总结
一、题目要求 1、任务 设计并制作一个水位监测与控制装置，示意图如下图所示。 2、要求 (1)基本要求 （1）通过键盘可以设定B瓶里的液位（0-25cm内的任意值），并通过控制电磁阀（或类似于电磁阀的装置）使B瓶的液位达到设定值。 （2）液位误差不超过±0.3cm。 （3）液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报。 （4）显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量，以及阀门状态。 (2)发挥部分 设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统。8个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。
（1）主站功能： a．具有所有基本要求里的功能。 b．可显示从站传输过来的从站号和液位讯息，可控制从站液位。 c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。 d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可自动调整从站液位为20cm。 （2）从站功能： a．能输出从站号、液位讯息和报警信号；从站号可以任意设定。 b．接收主站设定的液位控制信息并显示。 c．对异常情况进行报警和自动调整。 （3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。 （4）其它。 二、系统功能概述 本设计充分体现电子设计大赛的宗旨，利用MCS-51单片机结合数字芯片、模拟电路，完成了液位自动控制系统的设计与制作。实际测试表明，所设计的液位自动控制系统可很好地满足任务要求。 该电路能够通过键盘设定液位（0-25cm内的任意值），主机可以显示和设定从机的液位。通过传感器和ADC7135把当前液位传到控制器与设定值相比较，单片机控制电磁阀调节液位，使其接近设定值。 基本工作流程为：主机通过键盘设定自己和从机的液位，超声波传感器测出当前水位对应的电压值，再经过AD7135模数转化送入控制器与设定值相比较，单片机通过控制电磁阀调节主机液位，并且把设定值与当前值显示在LCD上；主机控制器通过485通讯对从机控制器传输设定值，从机控制器也可以如主机控制器一样对液位进行控制，并且通过LCD显示主机给定值与当前液位值；并利用485通讯把从机当前液位传给主机显示出来。 三．方案论证与比较 1．传感器 方案一：压力传感器 目前的液位压力传感器大部分是投入式静压液位变送器，而投入式静压液位传感器只有参考大气压才能进行准确测量，然而连接电缆中的通气会受到环境的影响，造成气管内壁冷凝，结露。露水滴到电子器件和传感器上，会影响精度或者输出漂移。同时，结露过快，变送器的使用寿命也会大大缩短。此压力传感器容易受到环境的影响而造成测量不准确，并且安装不方便。所以本设计不采用此传感器。 方案二：压阻式压力传感器 压阻式传感器是用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制作
水池水位自动控制系统设计与制作 摘要 根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。 本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低，自动地控制水泵的启动与停止。水泵和水位的高低是相互反馈的。这样就可以实现水位自动控制的目的。我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动控制电路，高低水位报警器，数码显示。水位自动控制在一定范围内（如 2 -6 米），当水位低至2米时使水泵启动上水；当水位升至6米时，使水泵停止工作。因特殊情况水位超限（如高至7米、低于2米）报警器报警。设有手动按键，便于随机控制。由数码管直观显示当前水位。本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。 关键词：水池；浮子开关；自动上
Abstract According to the nature of an object floating in the water, you can use a float to sense the water level in the lift tower to control the pump, the pump automatically to the water tower, Sheung Shui, water, power off automatically when full stop pumping water tower, and truly automatic control tower to solve the inconvenience of daily water. Pham Van of the thesis is written in the role of water level automatic control circuit is based on the level of the water level, automatic control of pump start and stop. Pumps and water level is the level of mutual feedback. This level can automatically control. I designed the brake control device is the water level has the following components: automatic water level control circuit, high and low water level alarm, digital display. Automatic water level control within a certain range (eg. 2-6 meters), when the water level as low as 2 meters, the Sheung Shui to start the pump; when the water level to 6 meters, the pump stopped working. Water level gauge due to special circumstances (such as up to 7 meters, as low as 2 meter) alarm to the police. With manual buttons, easy to stochastic control. Visual display by the LED current level. The system can control the water level at any level, to prevent excessive drainage or runoff and no open relations Keywords:water tower; float switch; automatic pumpin
基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统 （青海大学化工学院 2009年10月22日魏国强邮编：810016 关键字：智能仪表液位控制串联双容水箱） 中文摘要：本文提出了一种利用智能仪表AI808对串联双容水箱液位 进行串级控制，以MCGS组态软件实现上位机对现场进行实时组态、 监控的方法。 1.本题目设计的目的与意义 1.1本题目设计的目的 串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水 箱水位的控制中，进水首先进入第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时 间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。本 系统就是为解决这种缺陷而设计。 1.2本题目设计的意义 串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控 制作用，可以大大克服系统的容积延迟。采用两步整定法，通过MCGS 组态软件对整定过程及曲线进行实时监控，直至达到主、副回路的最 佳整定参数。 2.液位控制系统在我国的发展现状和未来 2.1液位控制系统在我国的发展现状 随着生产水平和科学技术的不断发展,现代控制系统的规模日 趋大型化、复杂化,对设备和被控系统安全性、可靠性和有效性的要 求也越来越高。为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提
高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。近几十年来，液位控制系统已被广泛使用，在其研究和发展上也已趋于完备。在轻工行业中，液位控制的应用非常普遍，从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。凡举蓄水池,污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统正是具有这种功能。 2.2液位控制系统的未来 在构建液位控制系统的过程中，我们得知实际操作的变异性存在其中，因此如何分析、调整及改良便是我们日后所要着重的要点。而在完成传统的PID操作控制系统后，未来我们更将利用Genetic Algorithms 找出最好的参数并建构在液位控制系统。且比较加入智能型控制后的系统与传统 PID是否会有性能上的差异。近年来液位控制系统取得了很大进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超声波液位仪、雷达液位仪、光电液位开关等，这些控制器利用无线电波的折射及反射原理。光线在两种介质的分接口将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面。这两种分
课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：
水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件
目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)
前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。