基于单片机的水箱水位与温度控制系统

工业 自动控制 《电工技术 》 年 翔 单片机控制装置原理图 图 、 图 是系统控制核心原理图 。 图 中除最小 控制系统所需的 、 、 之外 , 按钮 用于 报警复位 , 继电器 分别用于热水箱上水 、 热 水箱蒸汽 、 开水箱上水 、 开水箱蒸汽的自动控制 , 用于报警输出 。 图 的接 口 电路包括水箱温度与水位 高度数据的 转换 、 水箱水位高度给定 、 温度与水 位显示等 。 水位 压力 变送器 、 和温度变 送器 、 输出的 一 的电流 , 经 的电 阻转换成 一 的电压 , 然后送至 的输人端 。 个水箱的温度与水位高度由 个数码管采用动态扫 描的方式显示 , 片 分别锁存位选码和 段代 码 。 数字凸轮用于设定 个水箱的水位高度 通 过 片 来读取它们 。 上述输人端 口 和输出端 口 的地址则各由一片 的 译码完成 。 尸········ 旦旦’’ 塑塑人·’’魂魂魂 确确确 一 空空·· 亚亚亚亚亚亚 丫 月下阿阿阿阿阿阿 「「一 — 刃刃刃刃刃刃刃刃刃。 困困困困困困气 厅厅厅 热水水位 变送器 热水温度 变送器 开水水位 变送器 开水温度 变送器 刀一 斗斗斗斗斗斗斗斗斗斗斗斗一一 ‘ ,, 稗黔黔 卜 ‘ 乙艺艺 ·· , 粗粗 ’’ ·· 热水水位 热水温度 开水水位 开水温度 热水箱 水 图 电磁阀 、 用于热水箱与开水箱的 仁水控制 , 、 控制高温蒸汽 , 、 则是下水控制阀 门 。 、 、 、 选用普通型电磁阀即可 , 、 必须选用高温蒸汽专用电磁阀 , 例如 等 。 由于水箱建在屋顶 , 环境较为恶劣 , 温度检测的 热水箱升温 水箱上水 至澡堂 开水箱升温 至开水房 图 冷 水 排 水 变送器 男男男男男男男男 一口口阵阵阵阵一一 水箱管路及电气控制电路 图 是系统管线原理图 , 图 是其电气控制电路 。 图 系统管线原理图 《电工技术》 , 年 翔 精 度 要 求 又 不 是 很 高 , 因 此 尽 管 采 用 了 型 号 为 一 分度 的两线制温度变送器 , 仍须将其 安置在控制台内 , 热电偶信号通过补偿导线引入 。 为 了便于安装与维护 , 最好采用恺装热电偶 , 这样就可 将弯曲后的热电偶直接通过水箱的溢流 口 插入至水箱 的底部 。 一 、 、 用于水箱水位的检测 。 投入式 液位变送器使用起来较为方便 , 但蒸汽进人水箱时产 生的强烈震动会使箱底水压剧烈变化 , 从而形成虚假 液位 。 图中型号为 一 的两线制压力变送器被安装 在与水箱底部平行的下水管道上 。 、 的作用有 个 一是便于变送器的安装与维护 , 二是在正常工作 时通过调整这两个阀 门的开度来整定输人侧信号 阻 尼 , 从而减轻或消除变送器输出的振荡成份 。 、 是排水阀 , 定期排水 , 可清除测量管道 内的锈渣等污 垢 。 图 中 , 一 均 为手动转换开 关 。 其 中 一 用于水箱上水或送蒸汽升温的自动 、 手动切 卜 尸 砂自雄断 且晃藻 热水箱的温度应控制在 一 ℃之 间 , 开水箱的 温度则控制在 、 ℃ ℃以上显示 ℃ 之间 。 当 换 。 例如当 置在 自动 位 置 时 , 热 水 箱上 水 阀 由单片机根据水箱内 水位高低来控制其开 闭 置在手动位置时 , 开 启 , 热水箱将一直上水 而置在停止位置时 , 切 断 , 热 水箱 将 停 止 上 水 。 、 是送水控制 开关 , 工作人员通过它可 实现热水供应与开水供应 的远距离控制 , 而不必跑 到现场去打开 阀门 。 是报警蜂鸣器 , 单片机发 出报警信号时 , 闭合 , 醒工作人员及时处理 。 热水箱 水 热水 开水 温度低 于 ℃ ℃ 时 , 输出高电 平 , 淘合 , 电磁阀 开 启 , 水箱升温 反之 , 当温度高于 ℃ ℃ 日寸, 切断 , 水箱保温 。 水 位 控 制 原 理 与水温控制差 不 多 。 当热水 开水 箱水 位 低 于 给 定 水 位 的 时 , 程序控制电磁 阀 开启 水 , 当水位高于给定 水 位 时 , 电 磁 阀 切 断 , 停止上水 。 报警条件分 类 图 主程序图 热水箱蒸汽 开水箱 水 开水箱蒸汽 一是当温度超过高限值 ℃ , 水位超过给定值 时作 超限报警 二是传感器电流小于 时进行断线报 警 。 只有将报警复位按钮按下才能使报警复位 。 水箱 内温度与水位高度的显示 由图 的 定 时器 中断子程序完成 。 主程序将要显示的数据放在显 澡堂送水 工工半工工丫工﹄,‘﹂,,﹄通“﹂气﹄人一含一︹、州仁曰一‘曰叼︺一︵含 开水房送水 丝公 报警蜂呜器 图 电气控制电路 发出蜂鸣报警声 , 提 图 中断子程序 系统工作原理及程序流程图 图 是系统主程序流程 图 。 主程序采用巡检控制 的方式 , 每隔 执行 次 。 水箱水位高度给定值由数码 凸轮设定 , 两数据分 别从端 口 、 读人 。 程序采用查询方式控制 来进行温度 、 水位数据的 转换 。 将待转 换的通道地址从端口 输出 同时可启动 , 等 待接至 的转换结束信号 由 变 , 然后从端 口 读人该通道的数据 。 为避免干扰的影响 , 程序 应对输人的数据进行适当的数字滤波 如取多次采样 数据的平均值 。 另外 , 由于传感器输 出的零位值是 , 因此在采样程序中应实现零点迁移 。 示 缓 冲 区 , 子 程 序 每 隔 依次取 出缓冲 区一 位数据送 至 数码 管显 示 , 刷新一遍共需 、 , 显示频率为 。 系 统 设 计 安 装 完 毕 后 , 调试的工作量集 中在 个传感器的整定上 。 温度 显示 的是实际值 , 只要按 实际温度分别进行上限 、 下 限整定 即可 。 两个水箱的 深度不一样 , 因此本系统的水位高度采用相对值 百 分比 的形式指示 。 调整传感器 , 使水箱 内无水时显 示 , 满水时显示 。 另外 , 前述的输入 端信号阻尼调整应尽可能在送蒸汽时进行 , 调整到水 位显示基本稳定 即可 。 参考文献 何立 民 单片机应用文集 北京航天航空大学出版社 , 翁维勤 , 周庆海 过 程控制系统及工 程 化学工 业 出版 社 , 曹巧媛 单 片机原理 及应 用 电子工 业 出版社 , 编辑 将成效