水位傳感器原理及應用

1、水位測量位置及作用水位測量位置及作用測量水位的作用：1.經(jīng)濟運行要求；2.安全運行的依據(jù)；3.防洪抗旱的要求依據(jù)之一；4.調(diào)度依據(jù)；測量的位置：1、水庫水位；2、尾水水位；3、集水井水位；4. 。水位測量傳感器水位測量傳感器常用測量水位的傳感器超聲波水位傳感器超聲波水位傳感器通過聲波從傳感器表面到水面的時間來測量水位。：可以定制。：一般選擇輸出信號為420mA。通過超聲波在空中的傳播時間t來計算超聲傳感器與被測物之間的距離s 。由于聲波在空中傳播的速度c是一定的，則根據(jù)：s=ct / 2可計算出s 壓力式水位傳感器不同的水位產(chǎn)生凈水壓強是不同的，測量出水壓，就可以計算出水位值。：可以定制。：一

2、般選擇輸出信號為420mA。常用測量水位的傳感器常用測量水位的傳感器水位傳感器生產(chǎn)廠家：武漢電力科技開發(fā)有限公司EM235AD轉(zhuǎn)換模塊S7-224XP開關電源PORT 0隔離變壓器防雷裝置PORT 1輸出電源AC220V傳感器采用投入水位傳感器，輸出信號為420mA，量程由用戶制定。安裝時安裝在鉆有孔的鋼管中，避免動水引起測量誤差。傳感器輸出的信號經(jīng)過防雷裝置后連接AD轉(zhuǎn)換模塊，以防雷擊損壞傳感器和AD模塊。AD轉(zhuǎn)換模塊為12位，輸入信號設置為電流測量方式，輸入信號范圍為020mA。PLC根據(jù)設定的參數(shù)（量程、AD基準點、AD滿量程值等）自動計算水位值，當超出限制值時，給出報警信號（繼電器和指

3、示燈）。水位顯示、參數(shù)設置、報警指示燈都由觸摸屏完成。裝置介紹裝置介紹裝置功能裝置功能可連接遠程顯示裝置多種量程可供選擇（顯示范圍：0999.99米）傳感器輸出軟件校正越限報警功能（上上限、上限、下限、下下限）防雷功能全觸摸操作采用Modbus協(xié)議通訊水位數(shù)據(jù)處理水位數(shù)據(jù)處理水位傳感器輸出信號范圍為020mA，必須通過一定的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為實際水位水位計算公式：H=（XA）（1000）(BA) 假設：1. 傳感器量程為100米；2. AD轉(zhuǎn)換后0米水位對應數(shù)字A；3. AD轉(zhuǎn)換后100米水位對應數(shù)字B；4. 當前測量的數(shù)字為X，計算水位H；數(shù)據(jù)濾波及水質(zhì)系數(shù)數(shù)據(jù)濾波及水質(zhì)系數(shù)為提高水位測量的精

4、度，一般要對數(shù)據(jù)進行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：1、取平均值：同時采集多個值，取其平均值作為實際的數(shù)據(jù)。2、一階滯后濾波法 ：一般取a=01，本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果。 水質(zhì)對采集精度的影響：投入傳感器是通過測量水的靜壓力來間接的測量水位，其基準是以凈水壓力來核算的，在多泥沙的水質(zhì)中，必須考慮水質(zhì)對水位值的影響，一般要根據(jù)實際情況設定一個水質(zhì)系數(shù)進行彌補。實際水位值=測量水位值*水質(zhì)系數(shù) （水質(zhì)系數(shù) 小于等于1）水位傳感器安裝要求水位傳感器安裝要求5、傳感器不能安裝在動水中，應該安裝在測壓井或通過管道安裝在水中；1、傳感器引線不易太長，安裝時注意不能折彎引

5、線。注意本能使引線承受過大的拉力；3、引線如果太長，必須進行防雷處理，如引線從鐵管中傳出；2、任何時候都不能堵塞傳感器引線中的空氣管，否則無法測量數(shù)據(jù)；4、傳感器不能投入到泥沙中，否則會造成傳感器測壓孔堵塞，從而無法測量數(shù)據(jù)；并且定期清理傳感器測壓孔，注意不能用尖銳物體插入測壓孔；引線孔孔傳感器在管中安裝6、定期清理傳感器中的泥沙，以免泥沙阻塞孔從而影響測量；7、定期進行測量校準，以提高測量的精度；閘門高度測量傳感器及閘門控制閘門高度測量傳感器及閘門控制學習情境 三閘門控制類型閘門控制類型閘門控制一般采用三種方式：1.螺桿式: 通過電機正反轉(zhuǎn)帶動連接在閘門螺桿,從而實現(xiàn)閘門的開、關。一般適用于

6、小閘門，如引水式電站渠道的閘門控制。2.卷揚式: 通過卷揚機正反轉(zhuǎn)，帶動連接在閘門上的鋼絲繩, 實現(xiàn)開啟操作，而關閉則是靠閘門的重力自行關閉。3.液壓方式：通過液壓控制啟閉機進行開啟、關閉操作。閘門高度測量閘門高度測量閘門高度測量傳感器絕對式光電編碼器：輸出直接是二進制數(shù)據(jù)，表示當前的閘高。特點： 1、測量方便，無需進行方向判斷；2、掉電后數(shù)據(jù)不會丟失；3、為提高抗干擾的能力，輸出數(shù)據(jù)采用格雷碼輸出；4、安裝時必須保證在整個閘門開關的過程中，編碼器只能轉(zhuǎn)一圈或一圈以內(nèi)，必須選擇合適的變速箱。5、輸出接線比較多，隨著傳感器精度提高而增加。6、常用傳感器輸出的數(shù)據(jù)為12位。閘門高度測量傳感器所使用

7、的光電編碼器有兩種：測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉(zhuǎn)向輪閘門軸絕對式光電編碼器工作原理發(fā)光管碼盤光敏二級管擋光板l 格雷碼是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個數(shù)字不同。它在任意兩個相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時，只有一個數(shù)位發(fā)生變化。大大地減少了由一個狀態(tài)到下一個狀態(tài)時邏輯的混淆。十進制數(shù)自然二進制數(shù)格雷碼000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111

8、010011511111000格雷碼特點格雷碼轉(zhuǎn)換閘門高度測量閘門高度測量閘門高度測量傳感器閘門高度測量傳感器所使用的光電編碼器有兩種：測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉(zhuǎn)向輪閘門軸增量式光電編碼器：輸出為三路脈沖信號，其中一路為零點脈沖。其余兩路每發(fā)一個脈沖代表閘門高度改變一定的高度，通過兩路脈沖信號的相位差表示增加還是減少閘門高度。特點： 1、測量閘門的高度為累計值，并且要通過相位差判斷方法，測量復雜；2、掉電后數(shù)據(jù)丟失,必須重新設定；3、同樣碼盤直徑情況下，傳感器精度比絕對式高；4、在整個閘門開關的過程中，編碼器可以旋轉(zhuǎn)多圈，安裝調(diào)整方便。增量式光電編碼器工作原理增量式光電編碼器工作原

9、理零點的判斷：加裝零點檢測輸出信號方向判斷：安裝兩組光電檢測裝置，位置上相差1/4周期，輸出信號差90度。典型光電編碼器典型光電編碼器閘門控制實例閘門控制實例 某電廠引水渠道一共有7個閘門，分別裝有7套PLC閘門控制裝置。同時，控制裝置通過光纖和計算機監(jiān)控系統(tǒng)相連，實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)視。 每套閘門監(jiān)控系統(tǒng)安裝有閘門高度測量裝置（絕對式）、光電限位開關、軟啟動裝置、過壓保護、斷相保護、視頻監(jiān)視等等裝置。閘門控制、操作原理閘門控制、操作原理測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉(zhuǎn)向輪閘門軸反光板反光板下限光電開關上限光電開關操作示意圖閘門閘門電機螺桿電鎖定電機軸閘門控制、操作原理閘門控制、操作原理 操

10、作說明： 閘門的開關是通過電機正反轉(zhuǎn)完成，當電機運行時，帶動閘門的螺桿上或下運行，從而控制閘門的開關； 無論開啟還是關閉閘門，先打開電機的鎖定。當不操作時，關閉鎖定，避免閘門在重力的作用下自動關閉； 閘門可以在任意設定高度停止；WDJK PLC型閘門控制裝置型閘門控制裝置三相異步電機電量變送器開度測量12位絕對式編碼器數(shù)據(jù)線輸出控制狀態(tài)反饋觸摸屏通信輸出到計算機監(jiān)控系統(tǒng)停止上升急停故障復歸下降遠方/就地接觸器及熱繼電器空開交流電源上限位下限位信號輸入指示燈拔、落鎖定拔鎖定到位420mA落鎖定到位閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時開閘門操作有故障？已到上限？返

11、回有命令？清命令拔鎖定到位松閘時間未到開閘門鎖定已松？發(fā)故障命令返回返回YYYYNNNNN清命令閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時關閘門操作有故障？已到下限？返回有命令？清命令拔鎖定到位松閘時間未到關閘門鎖定已松？發(fā)故障命令返回返回YYYNNNNN清開命令Y閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）閘門上、下限判斷及故障判斷（一）到上限？和上限差值在許可范圍內(nèi)？返回到下限？計算開度測量和上限差值計算開度測量和下限差值和下限差值在許可范圍內(nèi)？傳感器故障清開、關命令NNYYYN有開關命令？N速度超出最快或最慢范圍計算動作速度返回清開、關命令電機故障返

12、回NYABY上限標志下限標志Y閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）上限開關閉合？開度接近上限？返回傳感器故障清開、關命令NYYNA下限開關閉合？N開度接近下限？YNBY閘門上、下限判斷及故障判斷（二）上限標志下限標志思考一下問題思考一下問題1、如何實現(xiàn)上位機進行閘門操作？3、如何指定操作時位置？（位置控制）2、如何實現(xiàn)現(xiàn)地、遠方操作？4、如何進行速度計算？計算速度有何作用？液壓操作系統(tǒng)液壓操作系統(tǒng) 對于大型的閘門，普遍利用油壓操作的液壓啟閉機代替閘門進行操作。 下圖是黃龍?zhí)峨姀S閘門控制的液壓操作系統(tǒng)圖。其基本參數(shù)如下表所示：序號 名 稱 規(guī) 范 單位1提升閘門壓力 5.0兆帕2作用筒活塞工作行程6.75米3快速提升時間12分鐘4快速關