水位傳感器應(yīng)用于水位測量PPT課件

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(jì)運(yùn)行要求；2.安全運(yùn)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. 。第1頁/共33頁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(shí)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(shí)間t來計(jì)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(jì)算出s 第2頁/共33頁壓力式水位傳感器不同的水位產(chǎn)生凈水壓強(qiáng)是不同的，測量出水壓，就可

2、以計(jì)算出水位值。：可以定制。：一般選擇輸出信號為420mA。常用測量水位的傳感常用測量水位的傳感器器第3頁/共33頁水位傳感器顯示觸摸屏生產(chǎn)廠家：武漢電力科技開發(fā)有限公司繼電器報(bào)警輸出EM235AD轉(zhuǎn)換模塊S7-224XP開關(guān)電源PORT 0隔離變壓器防雷裝置PORT 1輸出遠(yuǎn)程顯示裝置電源AC220V第4頁/共33頁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(shí)安裝在鉆有孔的鋼管中，避免動(dòng)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(shè)置為電流測量方式，輸入信號范圍為020mA。PLC根據(jù)設(shè)

3、定的參數(shù)（量程、AD基準(zhǔn)點(diǎn)、AD滿量程值等）自動(dòng)計(jì)算水位值，當(dāng)超出限制值時(shí)，給出報(bào)警信號（繼電器和指示燈）。水位顯示、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警指示燈都由觸摸屏完成。裝置介紹裝置介紹第5頁/共33頁裝置功能裝置功能可連接遠(yuǎn)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(bào)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)議通訊第6頁/共33頁水位數(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(shí)際水位水位計(jì)算公式：H=（XA）（1000）(BA) 假設(shè)：1. 傳感器量程為100米；2. AD轉(zhuǎn)換后0米水位對應(yīng)數(shù)字A；

4、3. AD轉(zhuǎn)換后100米水位對應(yīng)數(shù)字B；4. 當(dāng)前測量的數(shù)字為X，計(jì)算水位H；第7頁/共33頁數(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度，一般要對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：1、取平均值：同時(shí)采集多個(gè)值，取其平均值作為實(shí)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(zhǔn)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(shí)際情況設(shè)定一個(gè)水質(zhì)系數(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)。實(shí)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

5、）第8頁/共33頁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(dòng)水中，應(yīng)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(shí)注意不能折彎引線。注意本能使引線承受過大的拉力；3、引線如果太長，必須進(jìn)行防雷處理，如引線從鐵管中傳出；2、任何時(shí)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(huì)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(jìn)行測量校準(zhǔn)，以提高測量的精度；第9頁/共33頁閘門高度測量傳感器及

6、閘門控制閘門高度測量傳感器及閘門控制學(xué)習(xí)情境 三第10頁/共33頁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(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)連接在閘門螺桿,從而實(shí)現(xiàn)閘門的開、關(guān)。一般適用于小閘門，如引水式電站渠道的閘門控制。2.卷揚(yáng)式: 通過卷揚(yáng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連接在閘門上的鋼絲繩, 實(shí)現(xiàn)開啟操作，而關(guān)閉則是靠閘門的重力自行關(guān)閉。3.液壓方式：通過液壓控制啟閉機(jī)進(jìn)行開啟、關(guān)閉操作。第11頁/共33頁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(jìn)制數(shù)據(jù)，表示當(dāng)前的閘高。特點(diǎn)： 1、測量方便，無需進(jìn)行方向判斷；2、掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；3、為提高抗干擾的能力，輸出數(shù)

7、據(jù)采用格雷碼輸出；4、安裝時(shí)必須保證在整個(gè)閘門開關(guān)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)向輪閘門軸第12頁/共33頁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第13頁/共33頁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(gè)數(shù)字不同。它在任意兩個(gè)相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一個(gè)數(shù)位發(fā)生變化。大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼00000000010

8、0010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000格雷碼特點(diǎn)第14頁/共33頁格雷碼轉(zhuǎn)換第15頁/共33頁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(diǎn)脈沖。其余兩路每發(fā)一個(gè)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

9、示增加還是減少閘門高度。特點(diǎn)： 1、測量閘門的高度為累計(jì)值，并且要通過相位差判斷方法，測量復(fù)雜；2、掉電后數(shù)據(jù)丟失,必須重新設(shè)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(gè)閘門開關(guān)的過程中，編碼器可以旋轉(zhuǎn)多圈，安裝調(diào)整方便。第16頁/共33頁增量式光電編碼器工作原理增量式光電編碼器工作原理零點(diǎn)的判斷：加裝零點(diǎn)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。第17頁/共33頁典型光電編碼器典型光電編碼器第18頁/共33頁閘門控制實(shí)例閘門控制實(shí)例 某電廠引水渠道一共有7個(gè)閘門，分別裝有7套PLC閘門控制裝置。同時(shí)，控制裝置通過光纖和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相

10、連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(guān)、軟啟動(dòng)裝置、過壓保護(hù)、斷相保護(hù)、視頻監(jiān)視等等裝置。第19頁/共33頁閘門控制、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(guān)上限光電開關(guān)操作示意圖閘門閘門電機(jī)螺桿電鎖定電機(jī)軸第20頁/共33頁閘門控制、操作原理閘門控制、操作原理 操作說明： 閘門的開關(guān)是通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)完成，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，帶動(dòng)閘門的螺桿上或下運(yùn)行，從而控制閘門的開關(guān)； 無論開啟還是關(guān)閉閘門，先打開電機(jī)的鎖定。當(dāng)不操作時(shí)，關(guān)閉鎖定，避免閘門在重力的作用下自動(dòng)關(guān)閉； 閘門可以在任意設(shè)定高度停止

11、；第21頁/共33頁WDJK PLC型閘門控制裝置型閘門控制裝置三相異步電機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)停止上升急停故障復(fù)歸下降遠(yuǎn)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落鎖定到位第22頁/共33頁閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時(shí)開閘門操作有故障？已到上限？返回有命令？清命令拔鎖定到位松閘時(shí)間未到開閘門鎖定已松？發(fā)故障命令返回返回YYYYNNNNN清命令第23頁/共33頁閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時(shí)關(guān)閘門

12、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(shí)間未到關(guān)閘門鎖定已松？發(fā)故障命令返回返回YYYNNNNN清開命令Y第24頁/共33頁閘門控制閘門控制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(jì)算開度測量和上限差值計(jì)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(guān)命令NNYYYN有開關(guān)命令？N速度超出最快或最慢范圍計(jì)算動(dòng)作速度返回清開、關(guān)命令電機(jī)故障返回NYABY上限標(biāo)志下限標(biāo)志Y第25頁/共33頁閘門控制閘門控制PLC程序框圖（部分）程序框圖（部分）上限開關(guān)閉合？開度接近上限？返回傳感器故障清開、關(guān)命

13、令NYYNA下限開關(guān)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(biāo)志下限標(biāo)志第26頁/共33頁思考一下問題思考一下問題1、如何實(shí)現(xiàn)上位機(jī)進(jìn)行閘門操作？3、如何指定操作時(shí)位置？（位置控制）2、如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地、遠(yuǎn)方操作？4、如何進(jìn)行速度計(jì)算？計(jì)算速度有何作用？第27頁/共33頁液壓操作系統(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(jī)代替閘門進(jìn)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(shí)間12分鐘4快速關(guān)閉時(shí)間2分鐘5作用筒活塞桿直徑200毫米6工作液體專用錠子油第28頁/共33頁第29頁/共3