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水塔水位控制系统设计论文

毕业设计（论文）

题目:

水塔水位自动控制系统设计

学院漯河职业技术学院

专业机电一体化

学号2008010301032

姓名朱天阳

指导教师贾耀曾

绪论．.....................................................

摘要........................................................

第一章水塔水位系统方案......................................

1.1系统方案论证...........................................

1.2水塔水位自动控制系统...................................

1.3水塔水位发展与应用......................................

第二章水塔水位自动控制电路的结构..............................

2.1控制原理................................................

2.2系统结构................................................

第三章电路设计................................................

3.1电路原理................................................

3.2系统原理框图...........................................

3.3工作原理................................................

3.4电路的组成..............................................

3.5元件清单................................................

3.6电路控制图..............................................

结  论.........................................................

参考文献.......................................................

附录........................................................

致谢........................................................

绪论

一自动化控制系统及其应用

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。

自动化控制系统应用非常广泛；比如在生活方面的温度调节、全自动自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、电冰箱、自动路灯、自动门等；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应用自动控制学科的知识。

。

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的，而且对环境的变化要有一定适应能力等。

这些新的要求为现代控制理论的形成创造了条件。

。

二、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,保持水位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，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。

三、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，水供应难以保障，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高低水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。

摘要

采用分立元件电路实现了水塔水位的的检测与电动机抽水泵自动工作，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。

电路有传感器，继电器，交流接触器，热继电器，电动机组成。

该系统具有水位检测与自动控制功能，独立的电路实现高、低水位的检测处理，以及抽水泵的停供水；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，灵敏度高，节约能源显著，是液体储存的理想设备。

第一章水塔水位系统方案

1.1水塔水位的发展与应用

水是人类生存的基本条件，是国民经济的生命线。

日益严重的水资源短缺和水环境污染不但严重困扰着国计民生，而且已经成为制约社会经济可持续发展的主要因素，严重的用水矛盾激化了高效节能用水，水工业的理论被提出，水塔水位正是高校节能用水的水工业应用的范畴，水工业在工农业生产，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

1.2系统方案论证

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、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。

1.3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,依据用水量的变化自动调节系统的,保持水位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，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，灵敏度高，节约能源显著，是用于各种液体储存的理想设备。

第二章水塔水位自动控制电路的结构

2.1控制原理

当水池内水位低于低水位B时，传感器动作，控制电路中的接触器主触点闭合，电动机运转水泵抽水，同时辅助触点闭合自锁，实现水泵连续抽水。

当水池内水位到达高水位A处时，高水位传感器动作，控制电路中的接触器主触点分断，电动机停转停止抽水，抽水泵停止工作，同时辅助触点分断解锁，供水结束，这样实现循环供水。

当水池内水位低水位电极B时，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，实现无人自动水塔水位控制。

2.2系统结构

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。

水位探测装置向接触器发出信号，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，采用独立的电路实现水位检测，水位处理的自动控制电机电路。

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想设备。

为了保证水面高度始终处于理想范围内，必须建立自动控制系统。

根据水塔中的水的高低液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。

第三章电路设计

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。

该系统具有水位检测与控制功能。

采用独立的电路实现高、低水位处理，自动控制电机电路。

水塔水位自动控制器，

2.2系统原理框图

A

B

图2-1系统原理框图（水位检测传感）

2.2系统原理框图

A

B

2.3工作原理

水位低于B点时低水位传感器工作，控制电路中的接触器主触点闭合，电动机运转水泵抽水，同时辅助触点闭合自锁，实现水泵连续抽水。

水位高于A点时高水位传感器工作，控制电路中的接触器主触点分断，电动机停转停止抽水，抽水泵停止工作，同时辅助触点分断解锁，供水结束，这样实现循环供水。

2.4电路的组成

电路有传感器继电器，交流接触器，热继电器，电动机组成。

液位检测电路由高液位传感器A、低液传感器B组成。

控制执行电路由继电器、传感器和交流接触器，交流220V

电动机等元件组成。

2.5元件清单

名称

数量

类型

备注

低水位传感器

1

密封防水浮球式

低水位时浮球重力大于水浮力塑性弹簧被压缩触点接通实现对接触器主触点闭合的控制

高水位传感器

1

密封防水浮球式

高水位时浮球重力小于浮力塑性弹簧被压缩触点接通实现对接触器主触点分断的控制

热继电器

2

CJ20（资料）

用于电动机的过载保护电流不平衡其他设备发热状态的控制

接触器

1

JR20（资料）

主辅触点的闭合；通断自锁；实现水泵循环供水

电动机

1

交流220V

叶轮泵

2.6电路主控图

第二章水塔水位自动控制电路的结构

2.1控制原理

当水池内水位低于低水位B时，传感器动作，控制电路中的接触器主触点闭合，电动机运转水泵抽水，同时辅助触点闭合自锁，实现水泵连续抽水。

当水池内水位到达高水位A处时，高水位传感器动作，控制电路中的接触器主触点分断，电动机停转停止抽水，抽水泵停止工作，同时辅助触点分断解锁，供水结束，这样实现循环供水。

当水池内水位低水位电极B时，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，实现无人自动水塔水位控制。

2.2系统结构

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。

水位探测装置向接触器发出信号，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，采用独立的电路实现水位检测，水位处理的自动控制电机电路。

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想设备。

为了保证水面高度始终处于理想范围内，必须建立自动控制系统。

根据水塔中的水的高低液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]郭艳萍陈冰李晓波电气控制与PLC应用（2010）

[2]杨静生邢迎春刘凤春电工电子技术基础（2008）

[3]梁森王侃夫黄杭美自动检测与转换技术（2005）

[4]马世强唐武生机电一体化控制技术（2009）

附录

设计中难免存在一些问题，以及一些未考虑及论证的地方！

电路中的热继电器用于电路的过载保护，这一点是考虑到安全因素，电动机选用380V时更改部分电路及电器元件还可以实现单位供水，设计中用到的传感器在选用是遇到很大麻烦，一度考虑选用红外传感器，但对红外传感器不剩了解，选用密封防水浮球式，主要靠浮球本身的重力和水对其浮力之间的关系，来动作接触器，实现水泵的停供水，但是当水质不好水密度增大时，带来浮力的变换，可能会扰乱电路，关键还是在高制动高精密传感器的运用。

最低水位设置在水塔底部以上是为了防止，当供水系统出现问题时突然断水，照成水压不稳定，最高水位设置在水塔边沿以下，是因为传感器动作继电器触点需要时间，防止水溢流。

其他方面；本设计只是简单实用型，设计主要是电器元件实现对电动运转与停止的控制达到循环供水的目的。

现代化的供水系统，带有水质监测，消毒，稳压，全自动调度控制，这是本人专业知识内无法企及的！

设计之初也考虑运用微电子技术和PLC技术控制，但微电子甚是不懂不得放弃！

另有其他不足之处万望教师指点。

致谢

论文接近尾声，我的学生生涯也快结束了。

三年的大专生生活伴随着论文的完成，也走向了终点。

时间终是短暂，但是这三年我在本校却经历了重要的人生蜕变。

学习总是枯燥和寂寞的，而生活本身又是那么丰富多彩。

首先要感谢我的指导老师，本文是在老师精心指导和大力支持下完成的，在本论文（设计）的撰写过程中，贾老师从选题直至成稿一直给予我重要的指导和帮助，为我解开了无数的困惑，提供了很多关键性的建议。

另外还要感谢我的同学以及机电工程系所有的老师，是他们让我在课堂上学到了丰富的知识。

不论是有形的图文还是无形的记忆，都会珍藏着我们的欢声笑语，永不磨灭。

感谢所有同学，感谢所有的朋友，很幸运能够认识你们，我的学习生活因你们而更加丰富多彩。

最后，我感激身边始终支持我、关心我的朋友，尤其是那些在我身临逆境而豪爽的伸出双手的朋友，曾经共事、一起打拼的朋友，以及那些虽然接触不深但却帮助我通情达物的朋友。

你们成就了我的今天，也与我的未来相连！

再次感激贾老师、和身边那些熟悉以及不熟悉、深交过以及未曾有机会深交朋友！