水塔水位控制

1、目錄畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書- 1 -開題報告- 1 -摘 要- 3 -關(guān)鍵詞- 4 -引 言1第一章 水塔水位系統(tǒng)方案21.1 系統(tǒng)方案論證21.2 水塔水位自動控制系統(tǒng)21.3水塔水位發(fā)展與應(yīng)用3第二章 電路設(shè)計42.1電路原理42.2 系統(tǒng)原理框圖42.3水泵電機主控圖52.4電路的組成52.5工作原理62.6元件清單7第三章 水塔水位自動控制電路的結(jié)構(gòu)83.1控制原理83.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8結(jié)  論9參考文獻10附 錄11致 謝12開題報告一、研究的目的水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點,而自動控制原理, 依據(jù)用水量

2、的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù),保持水壓恒定以滿足用水要求, 從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過多次實驗證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測水位，水位低于下限B點水位時，水泵抽水，水位達到最高水位線A時，水泵停止抽水，水位降低到最低水位線B以下時，恢復(fù)運行抽水。從而實現(xiàn)自動控制。二、研究的意義不論社會經(jīng)濟如何飛速，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失，從而對供水系統(tǒng)提出了更高的要求，滿足及時、準確、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，勞動

3、強度大，工作效率低，安全性難以保障，由此必須進行自動化控制系統(tǒng)的改造。從而實現(xiàn)提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、水塔水位的自動控制有設(shè)計低成本、高實用價值的控制器。該設(shè)計采用分立的電路實現(xiàn)超高、低警戒水位處理,實現(xiàn)自動控制,而達到節(jié)能的目的,提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。三、主要內(nèi)容及要求水塔水位自動控制器，包括接于電源的繼電器、三極管以及一端設(shè)于水塔內(nèi)的導(dǎo)線，在所述電源的一端接于三極管的e極，而b極由導(dǎo)線接于水塔的近低部，三極管的c極串經(jīng)繼電器的線圈與電源的另一端相接；同時，設(shè)于水塔高水位的導(dǎo)線的另一端也并接于c極，而設(shè)于水塔低水位的導(dǎo)線的另一端串經(jīng)繼電器J的常開觸頭也并接于c極；繼電器J的常閉觸頭串接在

4、水泵的控制回路上。檢測電路有電阻串聯(lián)探針，探針下端為低水位控制點，電阻上面為高水位控制點，控制電路兩分壓電阻串聯(lián)的連接點經(jīng)電阻連接控制集成塊，控制集成塊的輸出腳連接三極管的基極，三極管連接繼電器，檢測電路的電阻連接兩分壓電阻的連接點。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，可靠性高，操作維修方便，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。四、計劃進度6、2008年12月15日之前進行設(shè)計答辯。摘要采用分立元件電路實現(xiàn)了水塔水位的自動控制，設(shè)計出一種低成本、高實用價值的水塔水位控制器。該系統(tǒng)具有水源檢測、等功能。采用獨立的電路實現(xiàn)超高、低水位水位處理，自動控制電機電路。它能自動完成上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范

5、圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲存的理想設(shè)備。引 言我國的供水自動化系統(tǒng)發(fā)展已初有成效。供水自動化系統(tǒng)主要包括水廠自動化和供水管網(wǎng)調(diào)度自動化兩個方面。由水工業(yè)的社會性所決定，水工業(yè)的學(xué)科體系由多個相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科組成，包括：水質(zhì)與水處理技術(shù)、水工業(yè)工程技術(shù)、水處理基礎(chǔ)科學(xué)、水社會科學(xué)、水工業(yè)設(shè)備制造技術(shù)等，它們共同支撐著水工業(yè)的工業(yè)體系。而在這些學(xué)科中水質(zhì)與水處理技術(shù)和水工業(yè)工程技術(shù)是水工業(yè)學(xué)科體系中的主導(dǎo)學(xué)科。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，可靠性高，操作維修方便，經(jīng)濟實用的優(yōu)點是用于各種高層液體儲存的理想設(shè)備。第一章 水塔水位系統(tǒng)方案1.1 系統(tǒng)方案論證現(xiàn)

6、代控制理論本質(zhì)上是時域法，是建立在狀態(tài)空間基礎(chǔ)上的，它不用傳遞函數(shù)，而是用狀態(tài)向量方程作基本工具，從而大大簡化了數(shù)學(xué)表達方式，因此原則上可以分析多輸入多輸出、非線形以及時變系統(tǒng)。自動控制技術(shù)的應(yīng)用，推動了控制理論的發(fā)展，而自動控制理論的發(fā)展，又指導(dǎo)了控制技術(shù)的應(yīng)用，使其進一步完善，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)和理論已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于科技、冶金、石油、化工、電子、電力、航空、航海、航天、核反應(yīng)堆等各個學(xué)科領(lǐng)域。 近年來，控制科學(xué)的范圍還擴展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟管理和其它許多社會領(lǐng)域，并為各個學(xué)科之間的相互滲透起了促進作用，可以毫不夸張的講，自動控制技術(shù)和理論已經(jīng)成為現(xiàn)代化社會的不可缺少的組

7、成部分。自動控制技術(shù)的應(yīng)用不僅使生產(chǎn)過程自動化，從而提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高經(jīng)濟效益，改善勞動條件，而且在探索新能源，發(fā)展空間技術(shù)和創(chuàng)造社會文明等方面都具有十分重要的意義。1.2 水塔水位自動控制系統(tǒng)水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點,而自動控制原理, 依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù),保持水壓恒定以滿足用水要求, 從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過多次實驗證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測水位，水位低于下限B點水位時，水泵抽水，水位達到

8、最高水位線A時，水泵停止抽水，水位降低到最低水位線B以下時，恢復(fù)運行抽水。從而實現(xiàn)自動控制。該系統(tǒng)采用分立元件電路實現(xiàn)了水塔水位的自動控制，設(shè)計出一種低成本、高實用價值的水塔水位控制器。采用分立的電路實現(xiàn)超高、低水位處理，自動控制電機電路。它能自動完成上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲存的理想設(shè)備。 1.3水塔水位發(fā)展與應(yīng)用我國的水工業(yè)科技發(fā)展較快，與國際先進水平的差距正在不斷縮小，水工業(yè)科技體系已初步形成，擁有一支從事水工業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)研究、應(yīng)用研究、產(chǎn)品研制和工程化產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的科技隊伍。但是，在水工業(yè)

9、科技領(lǐng)域普遍存在著實用性差、轉(zhuǎn)化率低的情況。這已成為制約我國水工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。在水工業(yè)科技產(chǎn)業(yè)化大潮到來之際，認真分析我國水工業(yè)科技發(fā)展歷程，總結(jié)我國水工業(yè)科技的特點和特長是尋找水工業(yè)產(chǎn)業(yè)化突破口的關(guān)鍵。目前，我國的供水自動化系統(tǒng)發(fā)展已初有成效。供水自動化系統(tǒng)主要包括水廠自動化和供水管網(wǎng)調(diào)度自動化兩個方面。我國供水行業(yè)是推動水科技產(chǎn)業(yè)化的龍頭。給水行業(yè)是城市基礎(chǔ)設(shè)施投資的主要方向之一。在體制上，供水企業(yè)體制的變革已成為市場化發(fā)展的必然；在技術(shù)上，供水行業(yè)則面臨著關(guān)鍵給水裝備國產(chǎn)化、工藝技術(shù)成套設(shè)備化、自動控制現(xiàn)代化的迫切的技術(shù)要求。優(yōu)質(zhì)供水是水工業(yè)市場化發(fā)展的新增長點，同時要倡導(dǎo)節(jié)約用水

10、，提高水的重復(fù)利用率，并逐步建立完善的水工業(yè)學(xué)科體系。完善的水工業(yè)學(xué)科體系是水工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要保證。傳統(tǒng)的給水排水工程學(xué)科體系已難以包還水工業(yè)的豐富內(nèi)涵，已不能很好地適應(yīng)水工業(yè)發(fā)展的需要，而水工業(yè)學(xué)科體系正是在給水排水工程學(xué)科體系發(fā)展而來。由水工業(yè)的社會性所決定，水工業(yè)的學(xué)科體系由多個相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科組成，包括：水質(zhì)與水處理技術(shù)、水工業(yè)工程技術(shù)、水處理基礎(chǔ)科學(xué)、水社會科學(xué)、水工業(yè)設(shè)備制造技術(shù)等，它們共同支撐著水工業(yè)的工業(yè)體系。而在這些學(xué)科中水質(zhì)與水處理技術(shù)和水工業(yè)工程技術(shù)是水工業(yè)學(xué)科體系中的主導(dǎo)學(xué)科。第二章 電路設(shè)計 2.1電路原理本電路采用分立元件電路實現(xiàn)了對水塔水位的自動控制，設(shè)計出一種低

11、成本、高實用價值的水塔水位控制器。該系統(tǒng)具有水源檢測、等功能。采用獨立的電路實現(xiàn)超高、低水位處理，超高水位處理，自動控制電機電路。水塔水位自動控制器，包括接于電源的繼電器、三極管以及一端設(shè)于水塔內(nèi)的導(dǎo)線，在所述電源的一端接于三極管的e極，而b極由導(dǎo)線接于水塔的近低部，三極管的c極串繼電器的線圈與電源的另一端相接；同時，設(shè)于水塔高水位的導(dǎo)線的另一端也并接于c極，而設(shè)于水塔低水位的導(dǎo)線的另一端串繼電器J的常開觸頭也并接于c極；繼電器J的常閉觸頭串接在水泵的控制回路上。檢測電路有電阻串聯(lián)探針，探針下端為低水位控制點，電阻上面為高水位控制點，控制電路兩分壓電阻串聯(lián)的連接點經(jīng)電阻連接控制，控制輸出腳連接

12、三極管的基極，三極管連接繼電器，檢測電路的電阻連接兩分壓電阻的連接點。2.2 系統(tǒng)原理框圖圖 2-1系統(tǒng)原理框圖2.3水泵電機主控圖圖 2-2電機主圖2.4電路的組成電源電路由電源變壓器、整流二極管和濾波電容器組成。液位檢測電路由高液位電極A、低液位電極B和主電極組成?？刂茍?zhí)行電路由繼電器、控制晶體管和交流接觸器等元件組成。交流220V電壓經(jīng)電源變壓器降壓電容濾波后，產(chǎn)生交流12V電壓，供給控制執(zhí)行電路。元器件選擇輸出交流12V變壓器IN4004或IN4007型硅整流二極管C1選用耐壓值為25V470F的鋁電解電容器C2、C3選用耐壓值為25V4.7F的鋁電解電容器選用C185型硅NPN型晶體

13、管，要求其電流放大倍數(shù)大于25R1 R2和R3均選用碳膜電阻器R1 5.6KR2 5.6KR3 6.8K選用小型12V直流繼電器交流220V繼電器2.5工作原理水位低于B點 VBVD6VB3VD4VB2VC2J工作有電流流過繼電器J吸合，啟動水泵。水位到A點時 VD3VB1VB2而且截止繼電器J釋放水泵停止工作。 當(dāng)水位低于B時，B點的電壓為0V，BG3截止，BG3的C極為高電平，D4導(dǎo)通，BG2基極電位升高。BG2導(dǎo)通繼電器J吸合，啟動水泵向水塔灌水； 當(dāng)水位高于B低于A時，繼電器常開觸點自保，因此升到B以上時，繼電器并不立即釋放，電機仍然供水； 當(dāng)水位達到A時，電壓經(jīng)D3，D2整流濾波，B

14、G1導(dǎo)通，BG1的C極電壓降零，導(dǎo)致BG2降低，繼電器釋放，水泵停止工作； 用水過程中，水位降到A以下，BG1的C極為低電平，維持原狀，電機不工作，直到降到B以下，如此循環(huán)往復(fù)。在水池內(nèi)無水或水位低于低水位電極B時，控制管、因基極電位與發(fā)射極電位相同而處于截止狀態(tài)，繼電器動作，其常開觸頭接通，交流接觸器通電吸合，使電動機通電運轉(zhuǎn)。當(dāng)水池內(nèi)水位到達高水位電極A處時，12V電壓經(jīng)電阻器R3、高水位電極A、導(dǎo)通主電極D3加至BG1的基極，使BG1正偏導(dǎo)通，繼電器停止工作，其常開觸頭斷開，交流接觸器斷電，其觸頭釋放，切斷電動機的電源，水泵停止上水。當(dāng)水池內(nèi)的水位下降至低水位電極B以下時，又因基極電位與

15、發(fā)射極電位相同而導(dǎo)通，繼電器接通，其常開觸頭接通，使交流接觸器吸合，電動機通電，重新開始工作。如此周而復(fù)始，實現(xiàn)無人值守自動水塔水位控制。2.6元件清單第三章 水塔水位自動控制電路的結(jié)構(gòu)3.1控制原理在水池內(nèi)無水或水位低于低水位電極B時，控制管因基極電位與發(fā)射極電位相同而處于截止狀態(tài)，繼電器動作，其常開觸點接通，交流接觸器通電吸合，使電動機通電運轉(zhuǎn)；當(dāng)水池內(nèi)水位到達高水位電極A處時，12V電壓經(jīng)電阻R3、高水位電極A，導(dǎo)通主電極D3加至三極管BG1的基極，使BG1正向?qū)?，繼電器停止工作，其常開觸點斷開，交流接觸器斷電，其觸點釋放，切斷與電動機的電源，水泵停止供水；當(dāng)水池內(nèi)水位下降至低水位電極

16、B以下時，三極管又因基極電位與發(fā)射極電位相同而導(dǎo)通，繼電器接通，其常開觸點接通，使交流接觸器吸合，電動機通電，水泵重新開始供水。如此周而復(fù)始，實現(xiàn)無人值守自動水塔水位控制。當(dāng)水位低于最低水位線時，水位B將缺水信號傳至控制器，控制器接通水泵電源，水泵開始工作，水位上升，將水位升至設(shè)定的最高水位時，最高水位線處的水位A將水位信號傳至控制器，控制器將水泵電源切斷，停止抽水，直到將水用到低于最低水位時再次啟動水泵抽水。3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由220V電壓經(jīng)變壓器降壓限流，輸出約12V直流電供繼電器（繼電器型號為：小型大功率繼電器K：JQX-20F-C）和控制電路使用。本控制電路包括由設(shè)于水塔中的兩個水位

17、探測裝置，控制單元，及水泵等組成。水位探測裝置向輸入觸發(fā)信號，控制單元通過驅(qū)動電路控制水泵工作狀態(tài)。該系統(tǒng)采用分立元件電路實現(xiàn)了水塔水位的自動控制，設(shè)計出一種低成本、高實用價值的水塔水位控制器。系統(tǒng)具有水源檢測等功能。采用獨立的電路實現(xiàn)水位檢測處理，自動控制電機電路。它能自動完成上水、停水的全部工作循環(huán)過程，保證水面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是適用于各種場合的理想設(shè)備。為了精確地實現(xiàn)對水位的控制，必須建立自動控制系統(tǒng)。根據(jù)水塔中的進、出水的水位可以自動控制水泵的運行與停止，使水位處于動態(tài)的平衡狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)主要分為水位的模擬檢測和執(zhí)行兩部分組成

18、。結(jié)  論畢業(yè)論文是我學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的水塔水位的自動控制系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標

19、準，各種元件的安裝方式，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設(shè)計有了新的認識也對自己提出了新的要求，提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，無論給水系統(tǒng)還是排水系統(tǒng)，我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設(shè)計在節(jié)約水能源上就有很大的不足，在這

20、個能源緊缺節(jié)能被高度重視的社會中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國奉獻。參考文獻1 陳文璇. PLC在改造抽水式蓄水塔水位控制中的應(yīng)用J. 內(nèi)江科技, 2008,(04)2 劉燕平. 基于PLC的組合機床控制系統(tǒng)設(shè)計J. 可編程控制器與工廠自動化, 2008,(01)3 王彧杲, 邰振波. 基于PLC技術(shù)的中小型水輪機調(diào)速器的改造J. 吉林水利, 2008,(05)4 張寅, 張維平, 王冬云等. 輪轂自動浸水系統(tǒng)設(shè)計. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2008,(19)5 張恒, 曹樹坤. 基于PLC及VB的連續(xù)燒結(jié)爐控制系統(tǒng)J. 工業(yè)加熱, 2008,(04)6 李杰. PLC技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)