水塔水位控制系统毕业设计(共19页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业毕业论文（设计）任务书学生姓名专业班级指导教师论文题目研究的目标、内容及方法分阶段完成的工作系（部）主 任意 见开题报告一、研究的目的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。水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限B点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线A时，水泵停止抽水，水

2、位降低到最低水位线B以下时，恢复运行抽水。从而实现自动控制。二、研究的意义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。三、主要内容及要求水塔水位自动控制器，包

3、括接于电源的继电器、三极管以及一端设于水塔内的导线，在所述电源的一端接于三极管的e极，而b极由导线接于水塔的近低部，三极管的c极串经继电器的线圈与电源的另一端相接；同时，设于水塔高水位的导线的另一端也并接于c极，而设于水塔低水位的导线的另一端串经继电器J的常开触头也并接于c极；继电器J的常闭触头串接在水泵的控制回路上。检测电路有电阻串联探针，探针下端为低水位控制点，电阻上面为高水位控制点，控制电路两分压电阻串联的连接点经电阻连接控制集成块，控制集成块的输出脚连接三极管的基极，三极管连接继电器，检测电路的电阻连接两分压电阻的连接点。具有结构简单，使用寿命长，可靠性高，操作维修方便，经济实用的优点

4、。四、计划进度1、2008年9月20日之前查阅资料，完成总体方案的论证、比较、选择。2、2008年10月20日之前完成各单元电路的设计、计算及电路图绘制。3、2008年11月10日之前完成硬件的安装制作及测试。4、2008年12月10日之前完成设计报告的编写。5、2008年12月15日之前进行排错、改进，完善设计报告。6、2008年12月15日之前进行设计答辩。摘要采用分立元件电路实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。该系统具有水源检测、等功能。采用独立的电路实现超高、低水位水位处理，自动控制电机电路。它能自动完成上水停水的全部工作循环，保证液面高度始终处于较

5、理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，是用于各种高层液体储存的理想设备。 AbstractUsing discrete components circuit towers to achieve the level of automation, design a cost-end, high practical value of the water tower water level controller. The water system has tested feature, and so on. The use of an independent ultra-hig

6、h circuit, the water level in the water level at the end of processing, automatic electric circuit. It can auto-complete all the work of the Sheung Shui water cycle and ensure a high level is always better, its simple structure, at the end of the manufacturing cost, high sensitivity, significant ene

7、rgy is used for a variety of high-level liquid storage ideal Device关键词水位 自动控制电路 设计 调试 Key wordsAutomatic water level design debug引 言我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。由水工业的社会性所决定，水工业的学科体系由多个相互关联的学科组成，包括：水质与水处理技术、水工业工程技术、水处理基础科学、水社会科学、水工业设备制造技术等，它们共同支撑着水工业的工业体系。而在这些学科中水质与水处理技术和水工业工程技术是水

8、工业学科体系中的主导学科。近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产，交通运输，国防建设和航空，航天事业等领域中获得广泛的应用。随着生产和科学技术的发展，自动控制技术至今已渗透到各种科学领域，成为促进当今生产发展和科学技术进步的重要因素。 比如在生活方面的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等。在工业方面主要分为两大类：一类是气体、液体、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业。需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制。另一类是对已成型材料的进一步加工或者对多种已成型材料的装配，主要控制位移、速度、角度等参数这些都需要

9、应用自动控制学科的知识。控制理论一般分为经典控制理论和现代控制理论两大部分。 经典控制理论最初称为自动调节原理，适用于较简单系统特定变量的调节。随着后期现代控制理论的出现，故改称为经典控制理论。经典控制理论以传递函数为数学工具研究单输入、单输出的自动控制系统的分析和设计方法。主要研究方法有时域分析法、根轨迹法和频率特性法。现代控制理论的产生,随着科学技术的突飞猛进，特别是空间技术和各类高速飞行器的发展，使各受控对象要求高速度、高精度，而系统的结构更加复杂，要求控制理论解决动态耦合的多输入多输出、非线形以及时变系统的设计问题。此外，对控制性能的要求也在逐步提高，很多情况下要求系统的某种性能是最优

10、的，而且对环境的变化要有一定适应能力等。这些新的要求用经典理论是无法解决的，这同时也为现代控制理论的形成创造了条件。具有结构简单，使用寿命长，可靠性高，操作维修方便，经济实用的优点是用于各种高层液体储存的理想设备。第一章 水塔水位系统方案1.1 系统方案论证现代控制理论本质上是时域法，是建立在状态空间基础上的，它不用传递函数，而是用状态向量方程作基本工具，从而大大简化了数学表达方式，因此原则上可以分析多输入多输出、非线形以及时变系统。自动控制技术的应用，推动了控制理论的发展，而自动控制理论的发展，又指导了控制技术的应用，使其进一步完善，随着科学技术的发展，自动控制技术和理论已经广泛的应用于科技

11、、冶金、石油、化工、电子、电力、航空、航海、航天、核反应堆等各个学科领域。 近年来，控制科学的范围还扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域，并为各个学科之间的相互渗透起了促进作用，可以毫不夸张的讲，自动控制技术和理论已经成为现代化社会的不可缺少的组成部分。自动控制技术的应用不仅使生产过程自动化，从而提高生产率和产品质量，降低成本，提高经济效益，改善劳动条件，而且在探索新能源，发展空间技术和创造社会文明等方面都具有十分重要的意义。1.2 水塔水位自动控制系统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

12、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。水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限B点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线A时，水泵停止抽水，水位降低到最低水位线B以下时，恢复运行抽水。从而实现自动控制。该系统采用分立元件电路实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。采用分立的电路实现超高、低水位处理，自动控制电机电路。它能自动完成上水停水的全部工作循环，保证液面高度始终处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏

13、度高，节约能源显著，是用于各种高层液体储存的理想设备。 1.3水塔水位发展与应用我国的水工业科技发展较快，与国际先进水平的差距正在不断缩小，水工业科技体系已初步形成，拥有一支从事水工业基础科学研究、应用研究、产品研制和工程化产业化开发的科技队伍。但是，在水工业科技领域普遍存在着实用性差、转化率低的情况。这已成为制约我国水工业产业化发展的关键。在水工业科技产业化大潮到来之际，认真分析我国水工业科技发展历程，总结我国水工业科技的特点和特长是寻找水工业产业化突破口的关键。目前，我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。我国供水行业是推动水科技产

14、业化的龙头。给水行业是城市基础设施投资的主要方向之一。在体制上，供水企业体制的变革已成为市场化发展的必然；在技术上，供水行业则面临着关键给水装备国产化、工艺技术成套设备化、自动控制现代化的迫切的技术要求。优质供水是水工业市场化发展的新增长点，同时要倡导节约用水，提高水的重复利用率，并逐步建立完善的水工业学科体系。完善的水工业学科体系是水工业产业发展的必要保证。传统的给水排水工程学科体系已难以包还水工业的丰富内涵，已不能很好地适应水工业发展的需要，而水工业学科体系正是在给水排水工程学科体系发展而来。由水工业的社会性所决定，水工业的学科体系由多个相互关联的学科组成，包括：水质与水处理技术、水工业工

15、程技术、水处理基础科学、水社会科学、水工业设备制造技术等，它们共同支撑着水工业的工业体系。而在这些学科中水质与水处理技术和水工业工程技术是水工业学科体系中的主导学科。第二章 电路设计 2.1电路原理本电路采用分立元件电路实现了对水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。该系统具有水源检测、等功能。采用独立的电路实现超高、低水位处理，超高水位处理，自动控制电机电路。水塔水位自动控制器，包括接于电源的继电器、三极管以及一端设于水塔内的导线，在所述电源的一端接于三极管的e极，而b极由导线接于水塔的近低部，三极管的c极串继电器的线圈与电源的另一端相接；同时，设于水塔高水位的导线

16、的另一端也并接于c极，而设于水塔低水位的导线的另一端串继电器J的常开触头也并接于c极；继电器J的常闭触头串接在水泵的控制回路上。检测电路有电阻串联探针，探针下端为低水位控制点，电阻上面为高水位控制点，控制电路两分压电阻串联的连接点经电阻连接控制，控制输出脚连接三极管的基极，三极管连接继电器，检测电路的电阻连接两分压电阻的连接点。2.2 系统原理框图图 2-1系统原理框图2.3水泵电机主控图图 2-2电机主图2.4电路的组成电源电路由电源变压器、整流二极管和滤波电容器组成。液位检测电路由高液位电极A、低液位电极B和主电极组成。控制执行电路由继电器、控制晶体管和交流接触器等元件组成。交流220V电

17、压经电源变压器降压电容滤波后，产生交流12V电压，供给控制执行电路。元器件选择输出交流12V变压器IN4004或IN4007型硅整流二极管C1选用耐压值为25V470F的铝电解电容器C2、C3选用耐压值为25V4.7F的铝电解电容器选用C185型硅NPN型晶体管，要求其电流放大倍数大于25R1 R2和R3均选用碳膜电阻器R1 5.6KR2 5.6KR3 6.8K选用小型12V直流继电器交流220V继电器2.5工作原理水位低于B点 VBVD6VB3VD4VB2VC2J工作有电流流过继电器J吸合，启动水泵。水位到A点时 VD3VB1VB2而且截止继电器J释放水泵停止工作。2.4.1 当水位低于B时

18、，B点的电压为0V，BG3截止，BG3的C极为高电平，D4导通，BG2基极电位升高。BG2导通继电器J吸合，启动水泵向水塔灌水；2.4.2 当水位高于B低于A时，继电器常开触点自保，因此升到B以上时，继电器并不立即释放，电机仍然供水；2.4.3 当水位达到A时，电压经D3，D2整流滤波，BG1导通，BG1的C极电压降零，导致BG2降低，继电器释放，水泵停止工作；2.4.4 用水过程中，水位降到A以下，BG1的C极为低电平，维持原状，电机不工作，直到降到B以下，如此循环往复。在水池内无水或水位低于低水位电极B时，控制管、因基极电位与发射极电位相同而处于截止状态，继电器动作，其常开触头接通，交流接

19、触器通电吸合，使电动机通电运转。当水池内水位到达高水位电极A处时，12V电压经电阻器R3、高水位电极A、导通主电极D3加至BG1的基极，使BG1正偏导通，继电器停止工作，其常开触头断开，交流接触器断电，其触头释放，切断电动机的电源，水泵停止上水。当水池内的水位下降至低水位电极B以下时，又因基极电位与发射极电位相同而导通，继电器接通，其常开触头接通，使交流接触器吸合，电动机通电，重新开始工作。如此周而复始，实现无人值守自动水塔水位控制。2.6元件清单位号名称型号数量备注R1、R2碳膜电阻器5.6K-1/2-5%2 R3碳膜电阻器6.8K-1/2-5%1 C1电解电容470F

20、25V1 C2、C3电解电容4.7F 25V2 D1、D2、D3、D6、D7整流二极管1N40045D4、D5二极管1N41482开关二极管BG1、BG2、BG3三极管C18153 B变压器220V/12V-5W1 J继电器JQX13F-DC12V1 CJ交流接触器220V1 第三章 水塔水位自动控制电路的结构3.1控制原理在水池内无水或水位低于低水位电极B时，控制管因基极电位与发射极电位相同而处于截止状态，继电器动作，其常开触点接通，交流接触器通电吸合，使电动机通电运转；当水池内水位到达高水位电极A处时，12V电压经电阻R3、高水位

21、电极A，导通主电极D3加至三极管BG1的基极，使BG1正向导通，继电器停止工作，其常开触点断开，交流接触器断电，其触点释放，切断与电动机的电源，水泵停止供水；当水池内水位下降至低水位电极B以下时，三极管又因基极电位与发射极电位相同而导通，继电器接通，其常开触点接通，使交流接触器吸合，电动机通电，水泵重新开始供水。如此周而复始，实现无人值守自动水塔水位控制。当水位低于最低水位线时，水位B将缺水信号传至控制器，控制器接通水泵电源，水泵开始工作，水位上升，将水位升至设定的最高水位时，最高水位线处的水位A将水位信号传至控制器，控制器将水泵电源切断，停止抽水，直到将水用到低于最低水位时再次启动水泵抽水。

22、3.2系统结构本系统由220V电压经变压器降压限流，输出约12V直流电供继电器（继电器型号为：小型大功率继电器K：JQX-20F-C）和控制电路使用。本控制电路包括由设于水塔中的两个水位探测装置，控制单元，及水泵等组成。水位探测装置向输入触发信号，控制单元通过驱动电路控制水泵工作状态。该系统采用分立元件电路实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。系统具有水源检测等功能。采用独立的电路实现水位检测处理，自动控制电机电路。它能自动完成上水、停水的全部工作循环过程，保证水面高度始终处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，是适用于各种场合的理

23、想设备。为了精确地实现对水位的控制，必须建立自动控制系统。根据水塔中的进、出水的水位可以自动控制水泵的运行与停止，使水位处于动态的平衡状态。控制系统主要分为水位的模拟检测和执行两部分组成。结  论毕业论文是我学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的水塔水位的自动控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰

24、富，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种元件的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满

25、信心，无论给水系统还是排水系统，我都采用了一些新的技术和设备他们有着很多的优越性但也存在一定的不足，这新不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在节约水能源上就有很大的不足，在这个能源紧缺节能被高度重视的社会中，这无疑是很让我自身感到遗憾的，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国奉献。参考文献1 陈文璇. PLC在改造抽水式蓄水塔水位控制中的应用J. 内江科技, 2008,(04)2 刘燕平. 基于PLC的组合机床控制系统设计J. 可编程控制器与工厂自动化, 2008,(01)3 王彧杲,