1、自动水位控制电路设计摘要：随着技术的发展，水位控制的使用越来越广泛，针对目前公司供水方面的现状，本文从自动化实际性出发，在实践的基础上，设计了一种能自动开启电动阀门，自动开启水泵电机的控制电路，并介绍其特点。 关键词： 自动控制 水泵电动阀门 中图分类号： U464.138+.1 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着工业发展和自动化程度的不断提高，水位控制的使用也越来越广泛，目前公司所辖供水系统的水位控制依靠人工操作来实现，由于工作环境和取水方式的不同及其多样性和复杂性，本文设计了一种能实现自动开、关水泵及电动阀门的水位控制电路。它的全部控制过程、原理和方法对 PLC 可编程控制及其他水位
2、自动控制有着很好的参考作用。 公司供水系统的认识 公司所辖供水系统共有 17 口水源井、13 座加压泵站、2 座配水厂、2 座矿井水处理站，供水管路总长 265 公里，目前设计总供水能力 3393万立方米。供水结构主要分成大泉和白芨滩两个水源地供水系统、黄河水供水系统和矿井水处理供水系统。公司目前的供水方式多为单管加水池经中间加压的方式，上级泵站的加压泵从水池内吸水并加压输送至下级泵站的水池内；日用泵组多为变频恒压供水方式。 通过对供水系统的认识，结合实践，为公司系统自动化提出个人观点：公司目前的供水方式多为单管加水池经中间加压的方式，对水池水位的控制显得尤为重要，公司所辖的泵站和水源井中，黄
3、河泵站进行了自动化改造，水源井已实现自动开启水泵，能进行远程控制，但是水位还是需要人工监视，需要人工远程开停水泵。如果水位和电机控制能实现自动化，将大大节省人力，而且能使供水系统更稳定、更高效的运行，更好的服务矿区生产。 控制程序设计方案 根据现场实际情况设计为两种控制方式：自动和手动，分别由转换开关 SA 切换控制。手动主要由 SB1SB6 选择控制：SB1、SB2 控制阀门电动机的正传；SB3、SB3 控制阀门电动机的反转，SB5、SB6 控制水泵电机。在此分析自动控制组成功能及在设计中应该考虑的问题。自动控制系统主要由三部分组成，电动机、电磁阀、水位传感器，即当水位传感器检测到水池水位信
4、号达到最低点和最高点时，电动机和电磁阀动作。 电动阀门主要作用是防止水泵出水管内和水池中的水倒流进水泵，这样容易导致水泵电机反转，造成机械设备损坏，所以在设计水位自动控制时必须遵守的基本原则是在水泵电动机启动后才能打开电动阀门，反之只有在电动阀门关到位后才能停止水泵转动，否则，会造成严重的机械损坏，严重影响电动机的使用寿命。 工作原理 该控制电路如图所示，它主要由手动控制部分，用于紧急情况或人工操作。控制电路由以下几部分组成：开、关电动阀门电路，启停水泵电动机电路。水泵启停电路由水位传感器 A、B 及继电器K1、K2、KM1、KT1、KT2 控制，电动阀门正反转主要由继电器K3、K4、KM2、
5、KM3 控制。 当需要人工控制时，首先闭合电源开关 QS，将转换开关 SA 打到手动位置，开水时首先按开关 SB2，KM1 线圈得电，KM1 吸合，水泵电机开始启动；按下开关 SB4，KM2 线圈得电，KM2 得电，电动阀门电机正转，阀门打开。停水时按首先按开关 SB6，KM3 线圈得电，KM3 吸合，电动阀门反转，阀门关闭；按开关 SB1，水泵电机停止转动，停止抽水。 自动控制过程：首先闭合电源开关 QS，将转换开关 SA 打到自动位置，当水位高于点 B 时，该点水位传感器接点 A 自动吸合，继电器 K1 线圈得点，使 KM1 主触头吸合，水泵启动抽水，同时使 KT1 得电，延时三秒，使 K
6、T1 主触头吸合，K4 得电，电动阀门正传开启。当水池水位下降到 A点时，该点水位传感器接点 B 自动吸合，K3 得电，电动阀门反转关闭，延迟三秒后 K2 得电，水泵电机停止运行。在这里使用时间继电器是为了模仿手动启停，时间一般设定为 3 秒，可根据需求自行调节。 5.防电极电解的自动水位控制电路 水位控制的电极（材料多为不锈钢）一般使用三年左右，就会出现故障，仔细分析，认为电极之所以会电解，最主要是上面加有直流电，如果把电极上加的直流电改为交流电，应该可以解决电极的电解腐蚀问题，经过反复实验，最后用 1V 的交流电，经过电阻限流，经双运算电路做比较，解决了电极电解腐蚀现象，使用两年多，电极表
7、面还是光洁如新。 现在绘出电路原理图，图中 C1 ，C2 用 CBB 电容，U1，U2 可采用LM339，也可采用其他双运算集成电路。当水位低于 A2 时，1V 交流电源经 D1，D2 整流，C1，C2 滤波后，使比较电路 U1，U2 都输出为高电平，R9 为拉电阻。U3 输出低电平，继电器吸合，水泵工作，水位上水到 A2时，P2 无整流输出，U2 输出低电平，因 R10 与 R9 同阻值，固而使U3脚保持 1/2VDD 电压，U3 状态不变，当水位上升到 A1 时，D1 无整流输出，U1 输入低电平，U3 状态改变， 脚输出高电平，水泵停止工作，U3 采用 NE555 较 CD4011 故障
8、低，不容易损坏。 6.元器件选择 水位传感器可选择电极式、浮子开关式、霍尔开关等，不同传感器接线方式不同。可根据电动阀门电动机转速调试时间继电器。 7.结束语 基于对当前及今后水位控制和智能化发展方向，结合实践，提出水位控制电路，可提高公司供水的自动化程度，至于有真空泵的供水系统，则需另外进行设计。该方案同样用于清水池水位控制，当上一级泵站同时向几个清水池不间断供水时，在每个水池进水管安装电动阀门：当水池达到最高水位时电动阀门自动关闭，避免了水池的溢流；当水池水位达到低水位时电动阀门自动打开。 因经验和专业知识的不足，设计的电路设计有很多不足之处有待改进，在以后的工作学习中，着重学习电路知识及 PLC 知识，提高自己的水平。本文中有些要点和观点对从事供水方面的工作技术人员有着很好的参考作用。 参考文献： 1袁福全 自动真空水位控制电路的设计J万方数据 2刘玲腾 自动控制系统及应用M 北京：清华大学出版社 2006 3朱大奇 计算机远程控制技术M 南京：南京大学出版社 2001
