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1、 水箱水位控制设计电气安全课程设计 院 、 部：安全与环境工程学院 学生姓名：指导教师：职称：副教授 专 业：安全工程 班 级：安本 1103 班 完成时间：2014 年 12 月 摘 要 本设计通过自动化检测仪器对特定的水箱液位进行全自动控制，以实现当水箱没水时，水位控制器能够自动控制水泵抽水，当抽水满时能够自动控制水泵停止抽水；当水源缺水或没水时，自动控制水泵停止工作，防止水泵空转导致烧毁。并且通过内置水位感应仪器实时 LED 显示水箱内水位情况，然后根据系统接线情况对线路进行安全防护，以达到该系统能够在现实情况下正常运行。关键词：水箱、水位控制器；水泵;安全防护；LED 显示ABSTRA
2、CTThis design through an automated testing instrument for specific water level automatic control, in order to realize when there is no water tank, water level controller can automatically control the pump pumping, when pumped full can automatically control the pump stopped pumping; When the water so
3、urce of water or no water, automatic control water pump stop working, and prevent the idle running result in burning. And through the built-in water level induction instrument LED display real-time water tank water level, and then according to the wiring of a circuit system for security protection,
4、in order to achieve the system can normal operation in the real situation.Key words：water tank;water level controller; water pump ; safety protection; LED display 目 录1 前言 .12 水箱控制系统简介 .22.1 控制系统 .22.1.1 人工控制与自动控制 .22.1.2 水箱液位控制系统的原理框图 .32.2 水箱水位设计实验的目的和内容 .32.2.1 实验目的 .32.2.2 实验内容 .33 水箱水位控制设计实验的组成
5、.43.1 设计原理介绍 .43.1.1 电路安装面板 .43.1.2 水泵控制设计 .43.1.3 液位显示设计 .53.2 实验选材 .63.2.1 刀闸开关 .63.2.2 断路器 .63.2.3 变压器 .73.2.4 显示灯 .83.2.5 增压泵 .83.2.6 液位开关 .93.2.7 蜂鸣器 .104 设计总结 .115 结束语 .13文 献 .14附 录 .1511 前言水箱（水塔）水位自动控制器主要用途是配合水泵，根据水箱（水塔）水位高低的变化来启动及停止。适用于工农业及民用自动供水。 本电路包括水位检测电路，水位范围测量电路，水泵开关电路，显示电路和电源电路 5 部分。水
6、位测量电路的功能是利用水的导电性检测水位的变化，水位范围测量电路的功能是利用传感器的原理实现水位范围的确定，应根据水井涌水量来调节中水位探头及高水位探头之间的距离，应调节在水箱（水塔）水满后，同时利用传感器的迟灵敏性实时监控水位。水泵开关电路的功能是完成控制电路和水泵是否工作，显示电路的功能是显示水泵是否在工作。电源电路则为以上电路提供直流电源。 随着现代工业生产的快速发展，对自动化控制的需求渐渐增大。单回路控制系统是过程控制中结构最简单、最基本、应用最广泛的一种形式，它解决了工业生产过程中大量的参数定值控制问题。大大的将人力从工业中解放出来，从而提高了生产效率，是工业自动化的一个巨大的进步。
7、 本课程设计针对液位对象浅述了，通过浮球液位控制器对水箱液位进行控制的主要设计方法和步骤，虽然只是单回路控制系统的一个简单的应用例子，但也初步综合了自动控制原理、过程控制等知识，培养了实践动手能力。22 水箱控制系统简介2.1 控制系统2.1.1 人工控制与自动控制 图 1 为水箱液位控制系统示意图，在人工控制示意图中，为保持水箱液位恒定，操作人员应根据液位高度的变化情况控制净水量。手工控制的过程主要分为三步： 用眼睛观察水箱液位的高低以获取测量值，并通过神经系统传到大脑； 大脑根据眼睛看到的水位高度，与设定值进行比较，得出偏差大小和方向，然后根据操作经验发出控制命令； 根据大脑发出的命令，用
8、双手去改变给水阀（或进水阀）的开度，使水箱液位包持在工艺要求的高度上。 在整个手工控制过程中，操作人员的眼、脑、手、三个器官，分别担负了检测、判断、和运算、执行三个作用，来完成测量、求偏差、在施加控制操作以纠正偏差的工作过程，保持水箱液位的恒定。 图 1 人工与自动控制示意图如果采用检测仪表和自动控制装置来代替人工控制，就成为过程控制系统。在自动控制示意图中，当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测变送仪表得到其测量值；控制器接受液位测量变送器送来的信号，与设定值相比较得出偏差，按某种运算规律进行运算并输出控制信号；控制阀接受控制器的控制信号，按其大小改变阀门的开度，调整给水量
9、，以克服扰动的影响，使被控变量回到设定值，最终达到水箱液位的恒定。这样就完成了所要求的控制任务。这些自动控制装置和被控的工艺设备组成了一个没有人直接参3与的自动控制系统。 2.1.2 水箱液位控制系统的原理框图 本设计对水箱液位控制系统的设计是一个简单控制系统，所谓简单液位控制系统通常是指由一个被控对象、一个检测变送单元（检测元件及变送器）、以个控制器和一个执行器（控制阀）所组成的单闭环负反馈控制系统，也称为单回路控制系统。 简单控制系统有着共同的特征，它们均有四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。对于不同对象的简单控制系统，尽管其具体装置与变量不相同，但都可以用相同的方
10、框图表示：图 2 简单控制系统示意图2.2 水箱水位设计实验的目的和内容2.2.1 实验目的此次课程设计通过综合应用电气安全课程基础知识，加深对所学传感器检测技术基本理论的应用，有助于加深对电气安全控制知识的理解，培养创新意识，增强动手能力。达到以下要求：1）设计满足特定功能或要求的控制电路原理图； 2）能够简述设计原理；3）有必要的安全保护措施；4）完成实验验证。2.2.2 实验内容水箱水位设计的内容要求如下：1）设备名称、用途、基本结构、动作要求及工艺过程介绍。2）供电方式及控制要求、保护要求等。4）自动供水和手动供水的要求。5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求。43 水箱水位控制设
11、计实验的组成3.1 设计原理介绍3.1.1 电路安装面板本次设计从仪器到安装都是由同学们亲自动手组装和调试的，面板上显示的有断路器、变压器、LED 液位指示灯、蜂鸣器和三档开关，为了面板的美观简洁、易于操作和观察所有的线路均由面板后面连接。图 8 安装面板图3.1.2 水泵控制设计图 9 水泵控制电路图5本次设计为简易水箱自动控制，当关闭刀闸开关 S1、断路器 QF 时，将三档开关（S2）拨动到“手动”档实现手动供水；当拨到“自动”档时则由液位开关控制水泵的工作；当拨到“关”档位时水泵停止工作。3.1.3 液位显示设计液位显示是实时监测水箱内的水位变化，本次设计是运用水的导电性使指示灯形成闭合
12、电路，由 5 个 LED（12V）灯和一个蜂鸣器来指示液位其中红色灯指示最高警戒水位、绿色灯指示安全水位、两个橙色灯指示 1/4 水位和 1/2 水位、红色灯指示最低警戒水位。指示灯和蜂鸣器并且电源由 220V 交流电经变压器提供 12V 直流电供电，其电路图如图 10 所示。图 10 液位显示电路其中 1、2、3、4、5 分别表示最高警戒水位、满水位、3/4 水位、1/2 水位和 1/4 水位，C 表示最高水位蜂鸣器；a、b、c、d、e 分别表示 5 个水位接触点。当水位到达 e 点时，由于水的导电性使 O、e 点连通，则指示灯 5 亮；当水位到达 d 点位置时指示灯 4 亮；同理当水位分别到达 c、b 位置时，指示灯2、3 亮；当水位到达 a 点警戒水位时指示灯 1 亮，同时蜂鸣器 c 发出警报响声。63.2 实验选材3.2.1 刀闸开关刀闸开关如图 3，有底座和活动刀闸，底座上有两个铜板静触头，底座的
