液位控制論文

1、 液位 自動控制 論文 姓名： 班級： 專業(yè): 學號： 液位自動控制系統(tǒng) 摘要：本文從液位傳感器構成原理的分析出發(fā)，詳細研究了液位繼電器在給排水自動控制中的典型應用，并對液位繼電器的技術性能進行了量化分析，從理論上推導出各種不同水質情況下，液位繼電器測量（檢測）適用的距離范圍。 關鍵詞：液位檢測；給排水；自動控制 中圖分類號： 文獻標識碼： 文章編號： For Draining Water Automatic Control Application Research Sun Ping、Lin Chenfei、Chen Guolei、Lin Yahong、Fang Liya (Zhejiang

2、Water conservancy and Hydropower College，Hangzhou 310018 China) Abstract: This article embarks from the fluid position sensor constitution principle analysis，gives deep insight into the typical application of fluid position relay in the draining water automatic control. It carries on a quantificatio

3、n analysis of the fluid position relay technical performance，theoretically infers the suitable distance scope of fluid position relay measurement (examination) in each different water quality situation. Key words: Fluid position examination, For draining water, Automatic control 供水和排水的液位自動控制的方法很多，從控

4、制思想討論，有開關量的動態(tài)液位控制和模擬量的恒值液位控制，前者是將液位控制在一定的變化范圍內，后者是用PID調節(jié)算法，將液位始終保持幾乎恒定狀態(tài)。開關量的動態(tài)液位控制具有結構簡單、經濟適用等特點，應用非常普遍，下面對其應用原理進行介紹。 液位繼電器是一種液位檢測和控制的電子器件，用來檢測可導電液體的液位，并能通過觸點輸出，控制水泵電機、電磁閥等執(zhí)行裝置。通常用來配合接觸器、繼電器、PLC等器件，實現(xiàn)水塔、水箱、水庫、水渠供水和排水的液位自動控制。在水利、農業(yè)、化工生產、家庭等領域都有著廣泛的應用。 一、液位繼電器原理分析 JYB-714型晶體管液位繼電器參考電路如圖1-1所示1，電路主要由開關

5、管V1、V2構成的開關電路和小型直流繼電器KA輸出電路組成，繼電器KA輸出一個動合（常開）觸點、兩個動斷（常閉）觸點，通常小型直流繼電器只有一對動合和動斷的切換觸點，本例采用兩個繼電器線圈并聯(lián)工作的方式增加觸點個數(shù)。電路的工作原理分析如下：假設水箱里面沒有水，液位繼電器1、8管腳接電源，晶體三極管V2截止、V1飽和導通，繼電器KA線圈通電，動斷觸點3-4、5-6斷開，動合觸點2-3閉合（動態(tài)）。 如果水箱液位逐步提高到高液位點時（KA的5-6動斷觸點斷開），液位檢測端子5、7經液體接通，并且液體電阻小于一定值時，晶體三極管V2飽和導通、V1截止，繼電器KA線圈斷電，動斷觸點3-4、5-6閉合、

6、動合觸點2-3斷開（復位）。 如果使水箱液位從高液位點逐步降低，由于KA線圈斷電，動斷觸點5-6閉合，液位在5-6之間變化時，電路仍然維持晶體三極管V2飽和導通、V1截止、KA線圈斷電狀態(tài)，只有液位降到低于低液位點6時，液位檢測端子6、7斷開，電路重新回到 V2截止、V1飽和導通，繼電器KA線圈通電，動斷觸點3-4、5-6斷開、動合觸點2-3閉合（動態(tài)）。 由上述工作原理分析得知，液位繼電器的輸出觸點2-3低液位時閉合，高液位時斷開，適用于供水控制。液位繼電器的輸出觸點3-4高液位時閉合，低液位時斷開；適用于排水控制。所以，液位繼電器既可以用于供水控制，又可以用于排水控制。液位繼電器（Flui

7、d positon）的電氣圖形和文字符號如圖JYB-714型晶體管液位繼電器的底座管腳連線如圖所示，1、8腳接電源， 2、3、4腳為繼電器的輸出觸點，5、6、7用作液位檢測（7腳為參考電位、6腳為低液位檢測端、5腳為高液位檢測端）。 二、液位控制應用舉例 下面以JYB-714型晶體管液位繼電器和接觸器控制水泵電動機為例，簡單說明水箱供排水的自動抽水和自動排水控制電路的組成及原理。 自動抽水（向水箱內加水）時，液位控制的自動抽水電路如圖1-4（a）所示3，圖中液位繼電器輸出的動合觸點（2-3腳）用于驅動水泵電動機（或電磁閥）。在低液位時，輸出動合觸點（2-3腳）閉合，接觸器KM線圈通電，水泵電動

8、機M啟動，往水箱內泵水；在高液位時，動合觸點（2-3腳）斷開，接觸器KM線圈斷電，水泵電動機M停止泵水，液位控制電路根據(jù)液位變化，始終將水位高度控制在高、低液位檢測端的兩點距離之間，實現(xiàn)抽水的自動控制。 自動排水（向水箱外排水）時，自動排水控制如圖，圖中液位繼電器輸出的動斷觸點（3-4腳）用于驅動水泵電動機（或電磁閥）。在高液位時，輸出動斷觸點（3-4腳）閉合，接觸器KM線圈通電，水泵電動機M啟動，從水箱向外排水；在低液位時，動斷觸點（3-4腳）斷開，接觸器KM線圈斷電，水泵電動機M停止排水，電路根據(jù)液位變化，實現(xiàn)排水的自動控制。三、液位控制電路的技術性能分析 由于晶體管液位繼電器產品的生產廠

9、家多，電源變壓器的電壓等級各有不同（初級有380V和220V，次級有13V和24V），元件型號、規(guī)格有所出入，如某JYB-714型晶體管液位繼電器產品的元件型號、規(guī)格的參考值如表1-1所示，電路的技術性能分析4如下： 表1-1JYB-714型晶體管液位繼電器（220V）參考數(shù)據(jù)晶體管V2的飽和導通時， 晶體管V1截止，忽略V1、V2發(fā)射級電阻R1且液位檢測輸入端5-7間的液體電阻等于零時，晶體管V2的集電極的飽和導通電流和基極的最大驅動電流分別為： 設=50， V2的飽和導通時，基極需要的最小驅動電流為： 近似取基極最小驅動電流 24 ，晶體管V2的飽和導通允許的液體電阻為： 由以上分析可知，

10、液位繼電器利用液體本身的導電性，構成晶體管V2基極驅動電流的電流通道，液體電阻370K時，JYB-714型晶體管液位繼電器均可以正常使用。實際應用時，由于液體的不同，以及各種水質的阻值不同，液位繼電器液位檢測輸入端5-7的測量檢測距離范圍有所不同。 比如自來水的單位長度電阻值為48.5K/m，湖泊水的單位長度電阻值為44.5K/m，河道水的單位長度電阻值為3.5K/m（以杭州地區(qū)采樣為參考）。其中自來水和湖泊水較為清潔干凈，單位長度的電阻值較大，河道水相對污染，增加了許多有機分子，單位長度的電阻值較小。如果用于更純凈的液體，單位長度的電阻值將更大。 JYB-714型晶體管液位繼電器最高液位點到

11、參考液位點（5-7腳間）適用的有效檢測距離為：7.6米/自來水，8.3米/湖泊水，105米/河道水。如果用于更純凈的液體，有效檢測距離將會縮短。液位繼電器的有效檢測距離表征液位調節(jié)的動態(tài)范圍，使用液位繼電器可以將液位控制在高液位檢測點（5）和低液位檢測點（6）之間，低液位檢測點（6）應略高于參考液位點（7）。由實驗和分析數(shù)據(jù)得知，達到數(shù)米深的有效檢測距離基本能夠滿足動態(tài)液位變化的要求，將液位控制在一定的變化范圍內。 四、結束語 由以上分析可知，JYB-714型晶體管液位繼電器具有信號電流等級小（A級）、液位檢測靈敏度高等優(yōu)點，廣泛適用于具有導電性能液體的液位檢測。并且具有液位檢測和控制輸出的雙重功能。既可以獨立控制給、排水電動機或電磁閥，也可以和PLC等控制器相配合，組成較為復雜、功能更強的液位控制系統(tǒng)。由于晶體管液位繼電器結構簡單，造價低廉2，本文介紹的給水控制電路尤其適用于農村家庭生活用水的自動供給（水箱式），具有很高的推廣應用價值。技術性能分析及適用的高低液位測量（檢測）距離范圍可供用戶使用參考。 參 考 文 獻 1 孫平，電氣控制與PLC（“十一五”國家級規(guī)劃教材）M.北京：高等教育出版社，2004 2 施耐德電氣（中國）投資有