水箱液位控制系统设计.docx

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1、水箱液位控制系统设计 毕业论文 题目：水箱水位的DCS控制的设计 系部电气工程系 专业名称机电设备维修与管理班级机修 09 姓名孟凡松 学号 20220860 指导教师杨斌山 设计和实现了一种采用可编程序控制器为主控制机的供水控制系统。该控制系统是在传统水箱供水的基础上，加入了DCS、变频器等器件组成，能够实现水箱水位的供水。详细论述了系统硬件结构、操作流程和控制方法，以及各器件之间的协调控制方法，实现了对水箱水位的自动控制，提高了供水质量。 关键词：DCS(Programmable Logic Controller) 一概述 (1) 二水箱供水自动控制系统方案设计 (2) 设计方案 (2)

2、三水箱水位自动控制系统设计 (2) 1水泵电动机控制电路的设计 (2) 2水位传感器的选择 (4) 四水箱水位自动控制系统的组成 (6) 1、系统构成及其控制要求 (6) 2系统框图 (7) 五 DCS的设计 (7) 1可编程序控制器(DCS)简介 (7) 2DCS工作原理 (8) 3DCS的编程语言-梯形图 (9) 4SYSMAC-C系列P型机概述 (10) 5水箱水位自动控制系统的软件设计 (11) 六结束语（系统总结分析） (17) 1系统的优点 (17) 2结束语 (17) 参考文献 (19) 致谢 (20) 水箱水位的DCS控制系统设计 一概述 我国的水工业科技发展较快，与国际先进水

3、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，

4、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

5、技术和水工业工程技术是水工业学科体系中的主导学科。 二水箱供水自动控制系统方案设计 设计方案 设水箱、水池初始状态都为空着的，液位指示灯全亮。当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，电磁阀打开，开始往水池离境税，如果进水超过4秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警。若4秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯灭，此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水箱液位低于水箱水位下限，水泵开始工作，向水箱供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯灭，电磁阀就关闭，但是水箱现在还没有装满，可此时水

6、箱液位已经超过水箱下限水位，则水箱下限指示灯灭，水泵继续工作，在抽水向水箱供水，水箱抽满时，水箱液位超过水箱上限，水箱上限指示灯灭，但刚刚给水箱供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水箱液位已经低于水池上限，水池上限指示灯亮。此次给水箱供水完成。 三水箱水位自动控制系统设计 1水泵电动机控制电路的设计 给排水工程中常使用三相异步电动机，水泵上的电动机一般都是单向旋转有以下控制。 在水箱水位检测系统中通过水位传感器检测实际水位的高度，当水位低于最低水位时向DCS发出信息启动水泵，经过4分钟检测水箱水位是否提高控制水泵的工作，当水位达到最高水位时向DCS发出信息控制信息停止水泵工作。 供水系统

7、的基本原理如图所示，水位闭环调节原理是：通过在水箱中的水位传感器，将水位值变换为电流信号进入DCS，执行较后程序，通过水泵的开关对水箱中的水位进行自动控制。 L1L2L3 SQ FU KM FR M 3 图4-1水泵的控制图 水泵启动工作：当投入作为主电路电源开关的配线切断器KM1时，在收到DCS的启动水泵指令后，电磁线圈KM2中有电流流过，电磁接触器KM2运行。当电磁接触器KM2运行时，主电路的主触点KM2闭合，常闭触点KM2-b 打开，常开触点KM2-m2闭合，当主触点闭合时，电源电压施加到电动机M 上，开始运转。当常闭触点KM2-b打开时，绿灯GN-L中无电流流过，绿灯熄灭，当常开触点K

8、M2-m2闭合时，红灯RD-L中有电流流过，红灯点亮。 水泵停止工作：当投入作为主电路电源开关的配线切断器KM1时，在收到DCS的停止水泵指令后，电磁线圈KM2中无电流流过，电磁接触器KM2恢复。当电磁接触器KM2恢复时，主电路的主触点KM2打开，常闭触点KM2-b 闭合，常开触点KM2-m2打开，当主触点KM2打开时，电源电压施不再施加到电动机M上，电动机M停止运转。当常闭触点KM2-B闭合时，绿灯GN-L 中有电流流过，绿灯点亮，当常开触点KM2-m2打开时，红灯RD-L中无电流流过，红灯熄灭。 KM1：配线切断器是把开闭机构、后动装置等统一装到绝缘容器内的部件，它是利用操作手柄对通常使用

9、状态的电路进行开闭控制的。经常应用于电源电路的开闭中，当发生过载、短路等情况时自动地切断电路。 KM2：所谓电磁接触器，就是应用电磁铁对负载电流进行开闭控制的接触器，主要用于电源电路的开闭。电磁接触器有主触点和辅助触点构成的触点和电磁线圈与铁心构成的靠做电磁铁部分组成。 FR: 热敏继电器是由加热器部分和触点机构部分组成的。当够电流流过加热部分时，双金属片因为受热而发生弯曲，因此触点部分被打开而使电路得到保护。 2水位传感器的选择 根据本设计的要求所选传感器要求在水面和水底都可以使用，且要考虑到对水质的影响，所以选择超声波液位传感器U9ULS系列的 U9ULS 10/100系列。U9ULS系列

10、超声波液位传感器开关使用范围非常广。具有焊接的不锈钢传感器探头，没有缝隙不会泄露，另外没有易损的活动部件，它不会受温度、压力、密度和液体类型等参数的影响。在大多数情况下，电子设备放在铸铝的，NEMA 4/NEMA 7防爆且防水的壳体中。 U9ULS具有以下特点： 可应用于多种液体中 可承受高达1000psi的压力 不受气泡、蒸汽、杂质后湍流等因素的影响。 长度达121in(303.3cm) 可安装在侧面、顶部或底部 工作原理：U9ULS系列是给予超声波理论工作的。当超声波在空气中传播时，会被严重衰减相反地，如果在液体中传播时，超声波的传播会被大大增强。 电子控制单元发出一系列的电信号，传感器将其转化为超声能量脉冲，并在被探测区内传播。当另一端街道有效信号时，就发出数据有效的信号，表明有液体存在。这个信号输送到继电器，从而产生输出信号。 U9ULS100系列产品具有性能优异的传感器探头，可在温度为300F 和压力为1000PSI的情况下良好的工作。 U9ULS10系列产品为更靠近池底，将顶端的探头设计成缺口形状。