Buscando urgentemente una tesis de graduación sobre control de nivel de agua de torres de agua mediante PLC
Proyecto de graduación del sistema inteligente de control del nivel de agua
1. ¿Principio de diseño del sistema inteligente de detección del nivel de agua?
Los experimentos han demostrado que el agua pura casi no es conductora , pero existe en la naturaleza y el agua que la gente usa a diario contendrá una cierta cantidad de plasma de Mg2+, Ca2+, y su presencia hace que el agua sea conductora. Este dispositivo de control se completa utilizando la conductividad del agua. ?
Como se muestra en la Figura 1, las líneas de puntos indican los límites superior e inferior de los cambios permitidos en el nivel del agua. En circunstancias normales, el nivel del agua debe mantenerse dentro de la línea de puntos. Para ello, se instalaron tres varillas metálicas a diferentes alturas de la torre de agua para detectar cambios en el nivel del agua.
Figura 1 Principio de detección del nivel de agua
La varilla B está en el límite inferior del nivel de agua, la varilla C está en el límite superior del nivel de agua, la varilla A está conectada a la alimentación de +5 V suministro, y las varillas B y C están conectadas entre sí a través de una resistencia conectada a tierra. ?
La torre de agua es impulsada por un motor para suministrar agua a la bomba de agua, y el microcontrolador controla la rotación del motor para lograr el propósito de controlar el nivel del agua. Cuando se suministra agua, el nivel del agua aumenta. Cuando se alcanza el límite superior, debido al efecto conductor del agua, las varillas B y C se conectan a +5V. Por lo tanto, ambos extremos b y c están en el estado 1. En este momento, el motor y la bomba de agua deben detenerse y ya no debe suministrarse agua a la torre de agua.
Cuando el nivel del agua cae al límite inferior, ni la varilla B ni la varilla C pueden conducir electricidad con la varilla A. Por lo tanto, ambos extremos de byc están en el estado 0. En este momento, se debe arrancar el motor para hacer funcionar la bomba de agua y suministrar agua a la torre de agua.
Cuando el nivel del agua está entre los límites superior e inferior, la varilla B y la varilla A están conectadas, y el terminal b está en el estado 1. El terminal C está en estado 0. En este momento, ya sea que el motor esté accionando la bomba de agua para agregar agua a la torre de agua, el nivel del agua esté aumentando o el motor no esté funcionando y el nivel del agua esté bajando debido al uso del agua; Todos deben continuar manteniendo su estado laboral original. ?
2. ¿Sistema de control del nivel de agua de la torre de agua basado en control por microordenador de un solo chip?
1. ¿Circuito de control por microordenador de un solo chip?
La torre de agua El circuito de control del nivel de agua se muestra en la Figura 2. ?
2? Diseño del canal de avance
Figura 2 Circuito de control de nivel de agua de la torre de agua
Dado que la señal utilizada es una señal de pulso cuya frecuencia cambia con el cambio de nivel de agua (valor de conmutación), por lo que la parte de conversión A/D se omite en el diseño del circuito, lo que no solo reduce el costo del circuito de hardware, sino que también mejora la capacidad antiinterferencia, la estabilidad y la precisión del sistema debido a la Uso de comunicación de señal de pulso digital. ?
La señal de pulso variable de entrada se envía a los niveles de pin P10 y P11 del 8031. Cuando se recibe la señal, el pulso de entrada hace que emita un nivel alto. Cuando no hay entrada de señal, no hay pulso de disparo. En este momento cambia a nivel bajo. El programa controla 8031 para muestrear periódicamente los niveles de los pines P11 y P10 para lograr el propósito de control. ?
3. ¿Parte de procesamiento de datos de control del microordenador?
En el diseño del circuito, aproveche al máximo los puertos existentes del 8031 y también considere la expansión para ahorrar componentes tanto como sea posible. No solo puede reducir costos y mejorar la confiabilidad.
(1) Utilice el microcontrolador 8031. El circuito de control del nivel de agua de la torre de agua se muestra en la Figura 3-1. Lo que recibe el circuito receptor es un pulso de FM cuya frecuencia cambia con el nivel del agua, lo que refleja la altura del nivel del agua en el depósito. Al realizar el procesamiento de señales en él, se pueden realizar funciones como el control del nivel del agua y la alarma de falla. Para completar este trabajo,
la mejor opción es utilizar el control por microcomputadora. En el experimento, se utilizó la máquina de metralla 8031 de la serie MCS-51 como CPU. Realice el procesamiento de datos de las señales recibidas para completar el control del nivel de agua correspondiente, la alarma de falla y otras funciones. El diagrama de bloques estructural interno del chip 8031 se muestra en la Figura 3. ?
Se puede ver aproximadamente en la Figura 3: contiene unidad aritmética, controlador, memoria en chip, 4 interfaces de E/S, temporizador/contador de interfaz serie, sistema de interrupción, oscilador y otras funciones. El SP en la imagen es el registro del puntero de la pila, y el área de la pila ocupa algunas unidades de la RAM en el chip. No hay un registro de uso general (registro de trabajo). Dado que el microcontrolador tiene memoria en el chip, es muy conveniente. acceder al registro de trabajo, por lo que una cierta cantidad de bytes de RAM en el chip
se designan como el área del registro de trabajo. PSW
es el registro de palabras de estado del programa, denominado programa; palabra de estado, que es equivalente al registro de bandera de otras computadoras; DPTR es el registro de puntero de datos. Es particularmente útil cuando se accede a ROM fuera del chip, RAM fuera del chip e incluso interfaces de E/S extendidas; También llamado registro de multiplicación. Funciona junto con el acumulador A para realizar operaciones de multiplicación y división. En el experimento, la frecuencia de reloj del 8031 es de 6MHz.
Dado que el 8031 no tiene ROM interna, se requiere una memoria de programa de expansión externa. Este sistema utiliza 2732EPROM para expandir la memoria del programa 4K y el espacio de direcciones correspondiente es 0000H ~ 0FFFH.
(2) 74LS373 se utiliza como pestillo de dirección. El chip 74LS373 contiene 8 pestillos D con salidas de puerta de tres estados. Su diagrama estructural se muestra en la Figura 4. Cuando el terminal de habilitación G está en un nivel alto, el contenido del pestillo se puede actualizar y el pestillo se realiza en el momento en que vuelve a un nivel bajo. Si el terminal de control de salida del chip está bajo en este momento, es decir, la puerta de tres estados de salida está abierta, la información de dirección en el pestillo se puede emitir a través de la puerta de tres estados. Además de 74LS373, 84LS273, 8282, 8212 y otros chips también se pueden usar como pestillos de dirección, pero el método de conexión es ligeramente diferente cuando se usan. Debido al cableado complicado, el hardware multipropósito y el precio un poco caro, no son tan caros. comúnmente utilizado como 74LS373.
Figura 3 Diagrama de bloques de la estructura interna del chip 8031
(3) Las dos señales de nivel de agua son ingresadas por P10 y P11. Hay cuatro estados combinados de estas dos señales. Como se muestra en la Tabla 3-1. La tercera combinación (b=1, c=0) no puede ocurrir en circunstancias normales, pero aún así debe considerarse en el diseño y tratarse como un estado de falla. ?
Tabla 3-1 Tabla de estado de la señal de nivel de agua
Funcionamiento C(P11) B(P10)
0 0 Funcionamiento del motor
0 1 Mantener el status quo
1 0 Alarma de falla
1 1 El motor se detiene
(4) La señal de control sale del terminal P12 para controlar el motor. Para mejorar la confiabilidad del control, se utiliza acoplamiento fotoeléctrico.
4. ¿Circuito de alarma?
Este sistema utiliza diodos emisores de luz. Cuando falla el circuito de control, P13 se pone a cero, los diodos emisores de luz se encienden y se apaga. La alarma se enciende. ?
5. ¿Diseño de software?
Para que un sistema de aplicación complete varias funciones, primero debe estar garantizado por un hardware relativamente completo. Al mismo tiempo, también debe estar respaldado por un software diseñado correspondientemente, especialmente hoy en día con el rápido desarrollo de las aplicaciones microinformáticas, muchas tareas realizadas por hardware pueden ser reemplazadas por la programación de software. Incluso algunas tareas que requieren circuitos de hardware muy complejos a veces pueden volverse muy simples con la programación de software, como el filtrado digital, el procesamiento de señales, etc. Por lo tanto, aprovechamos al máximo sus ricos recursos internos de hardware y software y utilizamos el lenguaje ensamblador MCS-51 y métodos de programación estructurados para la programación de software. Este programa del sistema consta de un programa de control principal y una subrutina de retardo. Entre ellos, el principal programa de control es el núcleo. Controla la ejecución y el salto de todo el programa del sistema. El diagrama de flujo se muestra en la Figura 5. Incluyendo inicialización del sistema, procesamiento de datos, alarma de falla, etc. ?
Las condiciones específicas de funcionamiento del circuito son las siguientes: ?
① Cuando el nivel del agua es inferior a B, ya que los polos A y C, A y B están aislados por aire , P10 y P11 obtienen el nivel Bajo, todo configurado en 0, el circuito de control del microcontrolador establece P12 en cero, el relé se cierra y la bomba de agua se pone en marcha para llenar la torre de agua;?
② Cuando el El nivel del agua es superior a B e inferior a C, P10 se establece en 1, P11 se establece en 0, el relé siempre está abierto para protegerse de una descarga eléctrica, por lo que cuando se eleva por encima de B, el relé no se libera inmediatamente y el el electrodo todavía suministra agua;
③ Cuando el nivel de agua llega a C, P10 y P11 se configuran en 1, controlados por el microcontrolador. El circuito configura P12 en 1, el relé se libera y la bomba de agua se detiene. funcionando;?
④ Durante el proceso de uso del agua, el nivel del agua cae por debajo de C, P11 se establece en 0 y P10 se establece en 1, manteniendo el estado original, y el motor no funciona hasta que cae a Por debajo de B, el ciclo se repite. ?
Cuando el sistema falla, P13 se establece en cero, emite una señal de alarma y activa un diodo emisor de luz para una alarma de luz.
3. ¿Conclusión?
El desarrollo de la tecnología de detección moderna, la tecnología electrónica, la tecnología informática, la tecnología de control automático, la tecnología de procesamiento de información y nuevos procesos y nuevos materiales ha llevado al desarrollo de Los sistemas de detección inteligentes produjeron milagros sin precedentes. En muchos campos de aplicación, como la industria, la defensa nacional y la investigación científica, los sistemas de detección inteligentes desempeñan un papel cada vez más importante. Los equipos de detección son como nervios y órganos de los sentidos: brindan continuamente a los humanos una variedad de información sobre los mundos macro y micro y se convierten en una herramienta poderosa para que las personas comprendan y transformen la naturaleza.
Los modernos sistemas de detección inteligentes generalizados deben incluir todos los equipos de detección con computadoras (computadoras de un solo chip, PC, computadoras industriales, computadoras de sistema) como núcleo de procesamiento de la información.
Por lo tanto, el sistema de detección inteligente incluye múltiples enlaces de hardware y software tales como adquisición de información, transmisión de información, procesamiento de información y salida de información. Hasta cierto punto, el nivel de desarrollo de los sistemas de detección inteligentes refleja el nivel de tecnología y diseño de un país. ?
El contenido de investigación de este tema es "sistema inteligente de control del nivel de agua". El control del nivel del agua se usa ampliamente en la vida diaria y en los campos industriales, como el control del nivel del agua en torres de agua, aguas subterráneas, centrales hidroeléctricas, etc. En el pasado, la detección del nivel del agua se hacía manualmente. El personal de servicio monitoreaba los cambios en el nivel del agua las 24 horas del día y utilizaba teléfonos cableados para informar los cambios en el nivel del agua a la sala de control principal de manera oportuna. Luego, la sala de control principal pone en marcha el motor de suministro y drenaje de agua. Evidentemente, el trabajo repetitivo mencionado anteriormente provocará un gran desperdicio de personal, tiempo y dinero. También es propenso a errores. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de un sistema de control automático que pueda detectar automáticamente el nivel del agua y ajustarlo automáticamente según los cambios en el nivel del agua. Esto es lo que estoy estudiando. ?
La detección del nivel de agua se puede implementar de diversas formas, como control mecánico, control de circuito lógico, control electromecánico, etc. Este experimento utiliza dos métodos (microcomputadora de un solo chip y circuito integrado basado en tiempo) para el control principal, y se instala un dispositivo de medición automática del nivel del agua en la piscina. La conductividad del agua se utiliza para medir continuamente los cambios en el nivel del agua durante todo el día y convertir los cambios medidos en el nivel del agua en señales eléctricas correspondientes. La consola principal utiliza una microcomputadora de un solo chip o un circuito integrado basado en el tiempo para procesar las señales recibidas. para completar las funciones correspondientes de visualización del nivel de agua, control y alarma de falla. ?
¿Referencias?
1. Principios y aplicaciones de microcomputadoras de un solo chip de Ding Yuanjie Machinery Industry Press 2000?
2. Sistema de detección inteligente y datos de Tengzhaosheng Luo Longfu. Fusion Machinery Industry Press 2000
3. Principio de control automático de China Central Radio and Television University Press 1999