【2017年整理】水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用.doc

水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用 （三）水塔水位自动水塔水位自动 ①输入 由三根裸露的硬铜电线组成水位探头，如右图所示，其中A是零水位探头，B是低水位探头，用来探测水塔低水位，C是高水位探头，用来探测水塔高水位。 调整探头位置，可以预置水塔中的高低水位位置。 ②控制器（处理） 它由集成电路等组成，根据预置的高、低水位和水位传感器反馈的水塔实际水位信号进行比较，再经判断，发出向水塔送水或停止送水的指令。 ③执行器 执行器由电磁继电器、水泵等组成，其中电磁继电器控制水泵的开和关，水泵将水池中的水送入水塔。 ④被控对象 被控对象是水塔及水塔中的水位。 ⑤检测装置 三根水位探头组成一个传感器，对水塔水位随时进行检测，并把信号反馈至比较器。 3、设计方案： （1）水塔水位闭环电子控制系统示意图 （2）水塔水位闭环电子控制系统工作过程 ①接通整个系统的电源。 ②当水位传感器中的低水位探头B探测到水塔中的水位处于低水位状态时，它立即把这个信号送入比较器，经比较器比较后，产生一个触发电压，控制器受到触发后，发出进水的指令信号，指令经输出接口电路放大后推动继电器动作，接通水泵电源，水泵开始向水塔供水。 ③注水后的水塔水位不断升高，当水位升高到c时，水面与水位传感器的高水位探头C接触，立即产生一个电信号，并把信号反馈给比较器，比较器比较后产生一个触发电压，控制器发出停止进水指令，电磁继电器立即关闭电动机的电源，水泵停止供水。 ④当水塔水位降到低水位b以下时，便重复②的控制，这样不断循环，从而使水塔源源不断地供水。 （四）选择、制作电子元件和器材 完成设计后，就面临着如何选择电子元件和自制器材，这也是完成控制系统模型制作的重要环节。 （1）控制器电子元件的选择 组成控制器控制系统的电路，可以有三种选择，一是用晶体管组成控制系统电路（见附件1）；二是用集成电路组成控制系统的电路，如可用JN6201集成电路或CB7555集成电路（见附件2）；三是采用定型产品液位继电器（右图）。第一种是要用二极管三极管等晶体管材料自已组装成电路，第二种是购买现成的集成电路板，第三种液位继电器是定型产品，质量可靠，已经把集成电路和继电器做在一起，可以直接控制小功率电器。从电路的稳定性、便于安装考虑，我们选择了第三种液位继电器作为控制电路。 （2）执行器的选择 执行器主要由电机和水泵组成，水泵的种类有很多，如；离心泵、活塞泵、齿轮泵、潜水泵、管道泵等（见附件3）。因离心泵要加自动引水装置（小区、单位等供水量大的一般都用离心泵，而且目前自动加引水装置技术也已成熟，有各种不同的类型和原理，见附件4、5），潜水泵不便安装，经考虑我们选择了不用加引水，而且效率较高且体积较小的齿轮泵。 （3）被控对象水塔的选择 水塔选用了透明的又便于安装传感器的塑料瓶代替（右图）。水塔下的阀门用小球阀（要注意和出水管径相一至），水池用一个长方形的塑料盆代替（见附件8）。 （4）检测装置的选择 目前实际中使用的有用三根导线作探头的也有用干簧管的，干簧管一般用于大型水塔（原理图见附件6），我们选择成本较低的三根硬铜线作探头，用比较粗的铜心护套线中导线来制作，既实用又经济。 （五）安装和调试 在准备了以上元器件后，便进入安装调试阶段，为了少走弯路，分了以下几个步骤。 （1）连通电路：简单地把控制系统电路连接起来（见附件7）。 （2）将探头放入水杯中，水泵进水管放入有水的盆中，接通电源，此时水泵工作，将水打入有探头的杯中，当水位到达高水位时，水泵能自动停止工作。这时减少杯中的水到低水位时，水泵又开始工作，试验成功。 （3）在初步成功后，对系统进行了优化，并按示意图进行组装，不但要考虑安装的正确，还要考虑布局的美观，最后我们终于设计和制作成功（下图）。 （六）供水控制系统自动化发展前景和趋势 随着科学的发展和技术的进步，一种新的高科技的供水控制系统模式，已在一些高档楼盘投入使用，这种被称为“二次加压”的新模式，已取消了水塔供水的二次供水模式，而采用了二次加压，水厂的水供到用户水池，由水泵直接向各家各户供水，这种技术的核心是，水泵用的是变频水泵（和变频空调同一原理），当用户用水量大时，管道内压力降低，水泵转速加快，以保证管道内的压力，当用户用水量减少时，管道内压力增高，水泵转速减慢，能始终保持管道内的压力，从而保证各户的正常用水。这种供水模式的优点是不用水塔，减少了水的二次污染的可能，目前长兴“国际花园”等高档楼盘已用上了这种供水模式。缺点是一次性投资较大，设备的技术维护费用增加，但这是一种发展趋势。但目前水箱水位闭环电子控制系统在用水量不大的单位、农村，矿井地下水的排泄等场所仍有广阔的空间，在若干年内两种模式将共存发展，相信会有更现代化的供水模式产生，因为科学和技术的发展是无限的。 四、水箱水位闭