基于单片机与PLC的液位控制系统设计+梯形图(2)

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5.6 水泵工作原理 27

结论 28

参考文献 29

致谢 30

1 绪论

现代液位控制系统的规模越来越大型化、复杂化，液位控制已经成为现代控制领域的研究热点。随着新型电子技术的普及，PLC因为稳定可靠、结构紧凑、简单易学和使用方便等功能已经成为广泛的工业控制装置，是现代工业自动化控制的主要支柱。而单片机因为廉价的成本，使用灵活，功能多样，在自动化领域应用及其广泛。广泛用于仪器仪表中，与不同类型的传感器相结合，实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中，已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。往往在一个控制系统中可能会出现单片机和PLC共存的情况，使二者互相联系，互相通信，具有非常重要的现实意义。

随着科技的发展，液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。本设计思想是用单片机采集液位信息并和PLC通讯，PLC根据液位信息控制水泵运行，从而对液位进行测量和监控。该设计要求具有一定的智能化，可操作性和稳定性。

1.1 课题背景与研究意义

在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。

1.2 国内外研究现状及发展

液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。

1、接触式测量法

接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。

电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快，适合于恶劣的工作环境，生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性，另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。

2、非接触式测量法

非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。液位传感器不和被测介质接触，不受被测介质影响，也不影响被测介质，故适用范围广泛。特别是接触式测量装置不能适用的特殊场合，如高粘度、强腐蚀性、污染性强，易结晶的介质。

3、光纤测量法

光纤液位测量具有精度高、耐腐蚀、灵敏度好、电绝缘性好、检测现场无电、抗电磁干扰、光路有抗扰性等优点。

目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。