液位检测与控制
液位检测与控制实验 浙江大学 过程控制基础及实验
液位检测与控制实验一、实验目的1.通过实验了解液位测量的基本方法、工作原理及使用与校验方法2.仪表误差分析方法3.了解差压变送器ST3000的工作原理及使用方法4.了解零点迁移、满度调校等基本概念5.了解工业触摸屏的工作原理6.熟悉一阶对象的数学模型及其阶跃响应曲线7.根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定模型参数二、实验器材CS1000液位检测实验装置、差压变送器 ST3000、AI808智能调节仪、工业触摸屏三、实验原理C S1000型液位检测实验装置对象系统包含有：有机玻璃上水箱、不锈钢储水箱。
系统动力支路：由循环水泵、电动调节阀组成；装置检测变送和执行元件有：差压变送器ST3000、Y-100压力表、电动调节阀等。
本次实验使用ST3000差压变送器来检测液位高度，并与实际液位标尺值进行比较，求出ST3000差压变送器的测量精度等性能指标。
差压变送器的工作原理：当被测介质（液体）的压力作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经归一化差分放大和输V/A 电压、电流转换器，转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的4~20mA 标准电流输出信号。
接线如图1所示。
CS1000装置的控制系统采用的是具有人工智能算法及通讯接口的AI808智能调节仪，上位机选择的是MCGS 触摸屏。
上位机MCGS 触摸屏通过RS232/485转换装置同AI808仪表侧部的RS485串行接口进行通讯。
学生可以直接通过AI808控制器面板上的操作按钮直接设定SV 、PID 等调节参数，也可以通过上位机MCGS 触摸屏远程控制AI808控制器，修改AI808控制器的控制参数。
通过运行触摸屏组态文件还可以观察被控参数的实时曲线、历史曲线，SV 设定值、PV 测量值、OP 输出值、各实验都设有动态流程图、及被测参数动态显示及变化棒图显示系统流程图。
触摸屏的组态文件可以根据实际需要自行编辑、下载，非常方便。
油田原油储罐液位检测控制方案
油田原油储罐液位检测控制技术方案一、原油储罐液位检测的一般方法随着石油工业的发展，油田的生产、储运、管理部门对油罐自动计量技术越来越重视，对油罐液位检测的安全性、可靠性、准确性的要求也普遍提高。
因此，各种检测仪表、控制方法和技术被应用于原油罐位的检测控制，不但适应了这些生产要求，而且随着微电子、计算机、光纤、超声波、传感器等高科技的迅猛发展，各种新技术、新方法被应用到储罐计量领域，使储罐自动计量呈现出功能化、精确化、管控一体化的新局面，从而形成了仪表齐全、方法多样、技术先进、性能可靠、价格灵活、可以适应不同目的和用途的罐位监控系统。
目前从原油罐位检测方法来看，国内外普遍采用的主要有三种方法：检尺法、静压法和液位法。
检尺法是比较基本的测量方法，是将液面的动态变化转换为直观的液位标尺和电信号；静压法是利用压力传感器（变送器）测量罐内液体的静压力，结合液体的密度计算出液位，并可根据储罐几何参数计算出容量和重量；液位法是通过间接测量罐内液体的液位高度及密度等参数，来获得罐内储液的容量及重量。
检尺法仪表结构复杂、安装工作量大、施工及维护不太方便，难以保证长年可靠性，其优点是在特殊情况下还能直观地指示液位，一般在介质相对洁净而且不太粘稠的大罐上还在使用。
静压计量技术的优点是简便、稳定可靠。
技术的关键是选用精度高、稳定性好的压力传感器。
比较著名的厂商例如美国霍尼韦尔公司、美国罗斯蒙特公司、德国恩德斯豪斯公司、英国德鲁克公司、日本EJA公司等等。
液位法仪表在发展许多新的测量原理方面表现最为突出。
智能化液位计、非接触测量方式的液位计、新原理的小型液位开关为当前的主要发展方向，通过利用电子技术及微机技术，使得仪表的结构和功能都有很大改进，并且仪表在朝着总线式方向发展。
二、非接触测量液位法介绍非接触测量液位计主要包括超声波液位计、微波液位计、激光液位计、γ射线液位计以及罐体外壁感应式液位计等等。
超声波液位计是非接触液位计中发展最快的一种。
液位控制原理
液位控制原理
液位控制原理是指通过控制系统对液体或介质的液位进行监测和调节，使其能够保持在设定的目标液位范围内。
液位控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器是液位控制系统的重要组成部分，它能够实时感知液体的液位变化并将其转化为电信号传送给控制器。
常用的液位传感器包括浮子式传感器、电容传感器、超声波传感器和压力传感器等。
这些传感器将液体液位信息转换为电信号后，送至控制器进行处理。
控制器根据接收到的液位信号判断当前液位是否在设定的目标范围内。
如果液位高于目标液位上限，控制器将发出指令，使执行器打开相应的排液阀门或泵，将多余的液体排出；如果液位低于目标液位下限，控制器将发出指令，使执行器打开相应的进液阀门或泵，使液位上升。
执行器是根据控制器的指令来调节液位的关键装置。
常用的执行器包括电动阀门和电动泵。
电动阀门通过控制开启度来调节液体的进出量，从而实现对液位的控制；电动泵通过控制其运转状态和流量来调节液体的进出速度，从而实现对液位的控制。
综上所述，液位控制原理通过液位传感器感知液体液位变化，控制器根据液位信号判断和计算，并通过执行器调节液体的进出量或速度，以实现对液位的准确控制。
液位控制系统的应用广泛，常见于水处理、化工、石油、食品和环保等工业领域。
基于labview的液位测控系统设计--大学毕业设计论文
摘要液位计算机测量与控制实验系统是为西北工业大学航空学院民航工程系综合实验平台而开发的课程教学实验系统。
液位测量与控制系统集传感器信号的采集、调理、转换、检测和控制为一体，是实时交互式图形界面应用系统。
该系统采集液位信号并用计算机可视化界面实时显示液位高度的变化过程；通过交互式对话框设置期望的液位高度，在检测当前液位的基础上控制进/出水阀门，从而对实际液位高度进行控制。
论文介绍了液位计算机测量与控制系统的结构与功能；分析了硬件系统中测量与控制电路的组成及工作原理；计算了信号调理电路中测量放大器的增益及各元件参数；使用PROTEL软件绘制了信号调理电路图；介绍了多功能数据采集卡NI USB-6008的特点、功能及软件开发平台LabVIEW；分析了系统的软件程序；介绍了液位计算机测控系统的用户使用界面所能实现的功能。
针对实验系统对液位进行开关控制所带来的问题，提出了用PID控制方法进行改进的措施。
关键词：液位测控，压力传感器，信号调理，NI USB-6008 ，LabVIEWABSTRACTThe liquid level measurement and control computer experimental system is a course teaching experimental system which is used to develop the comprehensive experimental platform for Aviation Institute of Civil Engineering of NWPU. The liquid level measurement and control system with real-time interactive graphical interface is of the sensor signal acquisition, conditioning, conversion, testing and control functions. The system acquires the signals of liquid level and computer interface real-time to show the liquid level changing process. Through an interactive dialog box, the desired water level is set. The actual water level is controlled based on the current liquid level detection through the import / outlet valves.The structure and function of the liquid level measurement and control computer experimental system is introduced at first. The hardware system composition and working principle is analyzed, and the gain and each components parameters of measuring amplifier in signal conditioning circuit are calculated. The signal conditioning circuit is drawn with PROTEL, and the features and functions of the multi-function data acquisition card NI USB-6008 and software development platform LabVIEW are introduced. The system software program is also analyzed. For the control problems of import / outlet valves of the liquid level measurement and control computer experimental system, a PID control method is proposed to improve the system performances.KEY WORDS：liquid level measurement and control，pressure sensor，signal conditioning ，NI USB-6008 ，LabVIEW目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景............................................................................. 错误！未定义书签。
液位自动控制系统原理
液位自动控制系统原理液位自动控制系统是一种常见的工业自动化控制系统，它通过对液体的液位进行监测和控制，实现对液体流程的自动调节和管理。
该系统在化工、石油、制药、食品等领域都有着广泛的应用，对生产过程的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
液位自动控制系统的原理主要包括传感器、控制器和执行机构三个部分。
传感器负责实时监测液位的变化，将监测到的信号传输给控制器；控制器根据传感器反馈的信号，通过比较液位与设定值的差异，控制执行机构对液位进行调节，从而实现液位的自动控制。
传感器是液位自动控制系统中至关重要的部件，它能够将液位的变化转化为电信号输出，常见的液位传感器有浮子式、电容式、超声波式等。
浮子式传感器通过浮子的浮沉来感应液位的高低，电容式传感器则是利用电容的变化来检测液位的变化，而超声波式传感器则是通过发射超声波来测量液位的高度。
不同类型的传感器在不同的场合下有着各自的优势和适用性，选择合适的传感器对系统的稳定性和准确性至关重要。
控制器是液位自动控制系统中的大脑，它接收传感器传来的信号，经过处理后输出控制信号给执行机构。
控制器的设计原理是通过比较实际液位与设定值的差异，来确定执行机构应该采取的控制动作。
常见的控制器有PID控制器、模糊控制器、遗传算法控制器等，它们在不同的应用场合下有着各自的优势和适用性。
执行机构是液位自动控制系统中负责实际调节液位的部件，它根据控制器输出的信号，对阀门、泵或其他调节装置进行控制，从而实现对液位的调节。
执行机构的性能直接影响着系统的响应速度和控制精度，因此在选择和设计执行机构时需要考虑到系统的实际需求和工作环境。
总的来说，液位自动控制系统的原理是基于传感器、控制器和执行机构的协同工作，通过对液位的实时监测和控制，实现对液体流程的自动调节和管理。
在实际应用中，需要根据具体的工艺要求和环境条件，选择合适的传感器、控制器和执行机构，以确保系统的稳定性和可靠性。
液位自动控制系统的发展将进一步推动工业生产的自动化和智能化，为工业生产带来更高的效率和质量。
水位自动检测与控制系统的设计
1 引言1．1 探讨背景在社会经济飞速发展的今日，水在人们生活和生产中起着越来越重要的作用。
一旦断水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成重大的生产事故及损失。
因此，对水位的自动检测及限制的探讨，有着极其重要的地位。
任何时候都能供应足够的水量，平稳的水压，合格的水质，是对供水系统的基本要求。
就目前而言，多数工业生活供水系统，都接受水塔，层顶水箱等基本储水设备，由一级二级水泵从地下市政水管补给，因此如何建立一个牢靠平安又利于维护的给水系统是值得我们探讨的课题。
现今社会，自动扮装置无所不在，在限制技术需求的推动下，限制理论本身也取得了显著的进步。
水塔水位的监测和限制，再也不须要人工进行操作。
实践证明，自动化操作，具有不行替代的应用价值。
在工农业生产以及日常生活应用中，常常会须要对容器中的液位（水位）进行自动限制。
比如自动限制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水限制、自动电热水器、电开水机的自动进水限制等。
虽然各种水位限制的技术要求不同，精度不同，但基本的限制原理都可以归纳为一般的反馈限制方式，就是利用传感器对于信号的供应通过单片机对数码显示、电机限制、报警限制部分的限制[1]。
本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动限制、具有自动爱惜、自动声光报警功能的限制系统。
本限制系统由A/D转换部分、单片机限制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机限制部分等构成。
这是个简洁而灵敏的监测报警电路，操作简洁，接通电源即可工作。
因为大部分电路接受数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、精确性高的特点。
该系统设计新颖、简易，灵敏度高，工作稳定，能够自动检测和显示当前水位、凹凸水位报警等功能水位自动限制电路是通过水位传感器将水位高度转换为0~10V的直流电压，再经过A/D转换后，将转换所得的数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动限制的目的。
水箱液位检测及手动控制实验指导
实验一 水箱液位检测及手动控制一、实验学时：3学时 二、实验类型：验证性 三、开出要求：必修 四、实验目的1、掌握液位检测及检测仪表输入/输出特性确定方法。
2、掌握简单过程控制的原理及手动控制方法五、实验原理本实验采用位式控制原理进行液位的范围控制，即，将液位控制在一定的上下限范围内。
水箱液位变送器输出信号，经AI-818仪表进行处理后显示出液位的高低。
通过手动控制位式电磁阀，以达到控制液位目的。
H 开关 控制系统结构如图1-1六、实验设备及参考资料1、PCS过程控制实验装置（使用其中：位式电磁阀、AI818智能调节仪一台、上水箱液位传感器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
七、实验步骤1、按附图位式控制实验接线图接好实验导线。
2、将手动阀门1V2、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。
3、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
4、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）dHAL=9999dlAL=9999dF=0.5 （参考值）Ctrl=0Sn=33Dip=1 （参考值）dIL=0dIH=50Alp=2OP1＝0具体请详细阅读调节器使用手册5、在控制板上打开水泵1。
6、在信号板上打开上水箱输出信号。
7、通过控制1号位控干扰开关，控制水箱的进水量，使水箱水位为某值，然后观察液位检测输出电流，记录下10组液位值及相应的电流值。
八、思考问题1、确定液位检测器输入/输出特定曲线时，为什么要正-反行程的测量记录数据？2、为什么手动控制液位时，不能将液位控制在一个确定的数值上？九、实验成绩评定办法主要评分点：原理描述、实验流程、调试过程、数据记录、解决问题的能力、资料搜集、实验结果、实验效果等。
十、其它说明（一）注意事项1．仔细连线，反复检查，确保准确无误，注意输入、输出所需电源的极性。
液位控制工艺流程
液位控制工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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液位控制系统的原理
液位控制系统的原理
液位控制系统采用传感器检测液位变化，并通过控制器对液位进行监测和调节，以达到控制液位的目的。
其基本工作原理如下：
1. 传感器检测液位：液位控制系统通过安装在液体容器中的液位传感器来检测液位的变化。
传感器可以使用不同的原理，如浮球测量、压力传感、电容测量等，来实现对液位的实时监测。
2. 液位信号传输：传感器将检测到的液位信号转换为电信号，然后通过传输线路将信号传递给控制器。
传输线路可以采用模拟信号传输方式或数字信号传输方式，具体根据系统的要求和信号的特性进行选择。
3. 控制器处理信号：控制器是液位控制系统的核心部件，负责对传感器传来的液位信号进行处理。
控制器将接收到的信号与预设的设定值进行比较，并根据差异调整控制执行器的动作，以维持液位在设定范围内。
4. 控制执行器调节液位：根据控制器的指令，控制执行器采取相应的控制动作，来实现液位的调节。
常见的控制执行器包括阀门、泵和电机等，根据实际需求来选择合适的控制设备。
5. 反馈控制：液位控制系统通过反馈机制实现闭环控制。
控制器会不断监测液位的变化，并根据实际液位反馈信息对控制参数进行调整。
这样可以保持系统稳定性，并减小由于外界干扰和液体特性变化带来的影响。
通过以上的工作原理，液位控制系统可以实现对液位的准确控制和稳定性维持，广泛应用于工业生产和自动化控制领域。
电极式液位控制器原理
电极式液位控制器原理
电极式液位控制器是一种常用的液位监测和控制设备，它利用液体与电极的接触状态来检测液位的高低，并通过控制器进行相应的控制动作。
电极式液位控制器主要原理是利用液体与电极之间的导电性差异来实现液位的检测。
通常情况下，电极安装在容器的上部和下部，上部电极用于检测液位高位，下部电极用于检测液位低位。
当液位升高时，液体会与上部电极接触，形成导电回路，电极之间会有电流流过。
而当液位降低时，液体与上部电极断开接触，导电回路中的电流会中断。
通过测量电极之间的电流状态，就可以确定液位的高低。
在电极式液位控制器中，通常还会配备一个控制器，用于接收电极间的电流信号，并进行相应的控制操作。
当液位超过或低于设定值时，控制器会发出信号，触发控制动作，如启动或停止液体的供给装置。
控制器还可以设定液位的报警功能，一旦液位超过或低于设定的报警值，将会发出警报信号以提醒操作人员。
需要注意的是，电极式液位控制器的操作需要保证电极的清洁和正常工作。
因为电极表面的积垢或氧化物会影响电极与液体的接触，从而导致控制信号的不准确。
因此，定期的维护和清洁是确保液位控制器正常工作的关键。
总之，电极式液位控制器通过液体与电极的导电性差异来检测
液位的高低，并通过控制器进行相应的控制动作。
它具有简单、可靠、精度高的特点，在工业生产和流程控制中广泛应用。
液位控制系统工作原理
液位控制系统工作原理
液位控制系统是一种自动化控制系统，用于监测和维持液体的特定液位。
其工作原理通常包括以下几个主要步骤：
1. 传感器检测液位：系统中安装有液位传感器，用于测量液体的实际液位。
传感器可以是浮子式、压力式、超声波式等不同类型。
2. 信号传输：传感器将检测到的液位信号转化为电信号，并将其传输给控制器。
传输方式可以是模拟信号传输或数字信号传输。
3. 信号处理：控制器接收到传感器传输的信号后，进行信号处理和分析，以确定液位是否达到设定值。
处理方法可以包括滤波、放大、数值计算等。
4. 控制决策：根据信号处理结果，控制器判断液位是否达到设定值或允许的范围。
如果液位过高或过低，控制器将做出相应的控制决策。
5. 控制执行：根据控制决策，控制器将通过执行器控制液位的变化。
执行器可以是电动阀门、泵或其他控制设备。
控制器向执行器发送命令，使其调节流量或流动方向，从而达到控制液位的目的。
6. 反馈调整：系统将实时监测液位的变化，并对实际液位与设定值之间的差异进行反馈调整。
通过反馈机制，系统可以实现
自动修正控制，以实现精确控制液位的目标。
整个工作原理实际上是一个闭环控制过程，通过不断检测、传输、处理和控制，实现对液位的自动监测和调节。
这种液位控制系统广泛应用于各种工业领域，如化工、石油、电力等，以提高生产安全性和效率。
安全规程对液压站液位的要求
安全规程对液压站液位的要求
一、液位监测
液压站的液位应进行实时监测，确保液位在规定的范围内。
液位监测设备应定期校准，确保其准确性。
二、液位报警
当液位低于或高于设定范围时，应设置液位报警装置，及时发出警报，以便操作人员及时处理。
三、液位控制
液压站的液位应通过自动控制系统进行控制，当液位过低或过高时，系统应自动调整，确保液位稳定。
四、液位记录
液压站的液位变化应进行记录，以便对液压站的工作状态进行分析和评估。
记录数据应妥善保存，以便查阅。
五、液位异常处理
当液压站液位出现异常时，应及时采取处理措施，如关闭阀门、降低液压站负载等，防止事故发生。
六、定期检查
液压站的液位监测设备、报警装置等应定期进行检查和维护，确保其正常运行。
检查和维护记录应妥善保存。
七、操作培训
操作液压站的人员应接受操作培训，熟悉液压站的工作原理和操作规程，掌握液位监测和维护技能。
八、安全警示标识
液压站附近应设置明显的安全警示标识，提醒人员注意安全。
在液位异常时，应加强安全监管和提醒，防止发生事故。
液位继电器工作原理
液位继电器工作原理
液位继电器是一种常用于液位检测和控制的装置。
它通过检测液体的高度或电导率来判断液位的位置，并通过控制电路来实现液位的控制。
液位继电器的工作原理可以简述如下：
1. 传感器检测液位：液位继电器通常配备了一个传感器，用于检测液体的高度或电导率。
不同的继电器有不同的传感器类型，如浮子传感器、电容传感器、超声波传感器等。
2. 传感器与继电器连接：传感器通过导线与继电器连接，将检测到的液位信息传递给继电器。
3. 继电器判断液位：继电器将传感器检测到的液位信息转化为电信号，并进行判断。
具体判断的方式根据不同的继电器而异，例如根据液位的高低与设定的阈值比较。
4. 继电器控制输出：根据液位的判断结果，继电器通过控制电路来控制输出。
比如，当液位超过设定的高液位线时，继电器可以触发输出信号，控制阀门关闭或泵停止工作，以控制液位下降。
通过以上的工作原理，液位继电器可以实现液位的监测和控制，广泛应用于水处理、化工、农业和食品制造等领域。
浮球液位开关工作原理
浮球液位开关工作原理
浮球液位开关工作原理
浮球液位开关是指在液体中安装的一种电气元件，它通过浮球来检测
液位的高低，并根据液位位置变化而发出信号。
既可以做开关，也可
以控制液位。
那么浮球液位开关的工作原理是什么呢？
首先，浮球液位开关是由一个外壳、浮球、紧固螺钉和电器组成的，
它可以使用于液位的检测与控制。
当浮球在液位上下浮动时，它能够
开启或关闭电路，从而实现液位的控制。
其工作原理如下：
1.液位变化：当液位发生变化时，浮球就会有相应的上下浮动，从而
使得开关打开或关闭，从而检测液位的高低，并根据液位位置变化而
发出信号。
2.浮球活动造成电器启动：当浮球在液位上下活动时，它会控制部件
内电路的开启与关闭。
当浮球上升到一定高度时，电路自动开启，当
浮球下降到一定低度时，电路自动关闭。
这样就可以检测液位的高低，从而发出报警信号。
3.报警信号反馈：浮球液位开关采用报警信号反馈的方式，从而控制
液位的变化。
当浮球检测到液位上升或下降到设定的高度或低度时，
它就会发出报警信号。
总的来说，浮球液位开关的工作原理是：根据液位变化，浮球上下浮动，从而开启或关闭电路；随后通过发出报警信号的方式控制液位变化。
由此可见，浮球液位开关是液位检测和控制的理想选择，具有稳定可靠、安装简单方便、快速响应等优点。
它的应用范围也很广泛，可以用于风机水泵的自动控制、水质检测仪器的灌注液位控制等。
液位自动控制系统工作原理
液位自动控制系统工作原理
液位自动控制系统是根据液体的实际液位情况，通过传感器将液位信息转化为电信号，并经过信号处理后，控制执行机构对液位进行调节。
该系统的工作原理如下：首先，传感器监测液体的液位并将其转化为相应的电信号。
传感器可以采用浮子式、阻抗式、超声波式等不同类型。
接下来，电信号经过处理器进行放大、滤波等处理。
处理器可以根据实际需求，设置合适的放大倍数和滤波方式，以保证输出稳定可靠的液位信号。
处理器输出的电信号随后传送给控制器，控制器根据设定的液位设定值和液位信号之间的差异进行比较，并计算出控制执行机构的操作指令。
控制器可以根据设定值和信号之间的差异调整指令的大小和方向，以确保液位在设定值范围内保持稳定。
最后，操作指令通过控制执行机构实现对液位的调节。
控制执行机构可以通过开关阀门、泵、电机等方式实现对液位的控制。
根据操作指令的含义，控制执行机构会相应地调整设备的开启或关闭状态，以达到调节液位的目的。
总的来说，液位自动控制系统通过传感器获取液位信息，经过信号处理器和控制器的处理以及控制执行机构的调节，实现对液位的自动控制。
这种系统具有高度可靠性和稳定性，可以广泛应用于各种液位控制场景中。
锅炉液位控制原理
锅炉液位控制原理
锅炉液位控制是指在锅炉运行过程中，通过控制系统对锅炉水位进行监测和调节，以确保锅炉水位始终处于安全范围内的一种控制方法。
具体的原理如下：
1. 液位探测器：锅炉通常采用浮球液位计或电容测量原理的液位探测器进行液位监测。
液位变化引起探测器的信号变化。
2. 控制阀：根据液位探测器的信号，控制阀进行开关操作，调整进水量或排水量，以维持锅炉水位在设定范围内。
3. 控制系统：液位控制系统由液位探测器、控制阀和控制器组成。
控制器接收液位探测器的信号，根据预设的水位范围计算出控制阀需要调整的开度。
4. 反馈机制：控制系统根据控制阀的开度调整水位，可通过反馈机制来确保控制系统的精度。
反馈机制通常通过监视锅炉液位的变化来进行，比如监测水位变化速率或水位偏差。
5. 安全保护：在锅炉液位超出安全范围时，控制系统会触发警报或进行紧急停机操作，以保障锅炉运行安全。
通过以上原理，锅炉液位控制系统可以实时监测锅炉水位，及时调整进水量和排水量，保持锅炉水位稳定在正常范围内，确保锅炉的安全运行。
液位、流量测量与控制实验
实验三 液位、流量测试与控制实验一实验简介通过液位、流量测试与控制实验，使材料成型与控制工程专业的本科生对材料加工过程中的物理量——流量、液位等的检测与控制方法、原理和硬件组成有比较深刻的了解。
熟悉各种工业传感器、控制器的使用方法和原理。
了解工业控制器的PID 特性。
二实验原理图1.1 A3000 高级过程控制试验系统A3000 高级过程控制试验系统，可以设计上百个实验，本实验课只开展4组实验，两组为必做实验，两组为选作实验。
有兴趣的同学还可以自己进行实验设计。
1流量、调节阀PID 单回路检测与控制实验实验原理如图1.2所示图1.2流量、调节阀PID 单回路检测与控制实验示意图大储水箱下水箱 水泵2 涡轮流量计 电动调节阀出水口P LC 输出一个开关量控制水泵2的通断。
当水泵2导通时，把水从大储水箱吸到下水箱中。
涡轮流量计根据管路中水流量的大小，向PLC 输入模拟量信号（4~20mA ）。
PLC 根据事先编好的程序，向电动调节阀输出相应的模拟量信号，根据模拟量信号的变化，改变管路的开度，从而起到改变管路中水流量的作用。
使下水箱的进水与出水达到动态平衡。
2单容下水箱液位、调节阀PID 单回路检测与控制实验实验原理如图1.3所示图1.3单容下水箱液位、调节阀PID 单回路检测与控制实验示意图实验原理与实验1基本相同，也是一组模拟量输出、一组模拟量输入。
3单容下水箱液位、变频器PID 单回路检测与控制实验（选作实验）实验原理如图1.4所示图1.4单容下水箱液位、变频器PID 单回路检测与控制实验示意图PLC 输出一个开关量控制变频器的通断。
当变频器导通时，通过水泵1把水从大储水箱吸到下水箱中。
根据液位的高低，液位传感器向PLC 输入模拟量信号（4~20mA ）。
PLC 根据事先编好的程序，向变频器输出相应的模拟量信号，出水口PLC 出水口 大储水箱 水泵1变频器 液位传感器下水箱根据模拟量信号的变化，变频器的输出频率变化，电机的转速V=2*60f/p ，（其中f 为频率，p 为电机的级数）发生变化。
液位、流量测量与控制实验
7、待红色曲线与黄色曲线基本重合后，设置P、I值。
8、待两条曲线重合度最好且红色曲线没有尖点后，按键盘上的“PrintScreen”键，打开windows自带的画图板，点击“编辑”、“粘贴”。保存图片后，上传到FTP。
四实验思考题
1、查阅相关资料，了解变频器的工作原理。
实验三液位、流量测试与控制实验
一实验简介
通过液位、流量测试与控制实验，使材料成型与控制工程专业的本科生对材料加工过程中的物理量——流量、液位等的检测与控制方法、原理和硬件组成有比较深刻的了解。熟悉各种工业传感器、控制器的使用方法和原理。了解工业控制器的PID特性。
二实验原理
图1.1 A3000高级过程控制试验系统
2单容下水箱液位、调节阀PID单回路检测与控制实验
实验原理如图1.3所示
图1.3单容下水箱液位、调节阀PID单回路检测与控制实验示意图
实验原理与实验1基本相同，也是一组模拟量输出、一组模拟量输入。
3单容下水箱液位、变频器PID单回路检测与控制实验（选作实验）
实验原理如图1.4所示
图1.4单容下水箱液位、变频器PID单回路检测与控制实验示意图
4流量、变频器PID单回路检测与控制实验（选做实验）
实验原理如图1.5所示
图1.5流量、变频器PID单回路检测与控制实验示意图
实验原理与实验3基本相同，也是一组模拟量输出、一组模拟量输入。
三实验步骤及操作方法
1流量、调节阀PID单回路检测与控制实验
1、双击桌面上的 ，待软件打开后，直接单击 ，再单击“进入系统”选项，选择“流量调节阀控制”选项。进入检测控制界面。
5、在检测控制界面上，黄色曲线为设定值（sp设置），设定为30（下水箱容量的30%）。红色曲线为液位传感器的测量值，蓝色曲线为电动调节阀的开度。
基于单片机的水位检测与控制系统的研究与设计
摘要现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。
在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统发挥着越来越大的作用。
随着社会的进步、生产工艺和生产技术的发展，人们对液位的检测与控制提出了更高的要求。
而新型电子技术微电子技术和微型计算机的广泛应用于普及，单片机控制系统以其控制精度高，性能稳定可靠，设置操作方便，造价低等特点，被应用到液位系统的控制中来。
本设计用液位检测集成芯片LM1042、A/D转换芯片A/D574A、继电器、水泵，以及AT89C51单片机作为主控元件的液位检测与控制的原理、电路及监控程序。
用LM1042液位检测集成芯片测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制液位信息的采集，并且计算出真实液位值，通过运算判断是否超限报警，使检测与控制具有更高的智能性。
关键词：AT89C51；AD574A；液位检测；LM1402；超限报警；继电器；水泵.ABSTRACTModern sensing technology, electronic technology, computer technology, automatic control technology, information processing technology and new technology, new material for the development of the intelligent detection system development has brought an unprecedented miracle. In industry, national defense, scientific research and many other fields of application, intelligent detection system is playing the more and more major role. Along with the progress of the society, the production technology and production technology development, the people to the level of test and control put forward higher request. And the new electronic technology of microelectronics technology and microcomputer's widely used in popularity, single-chip microcomputer control system with its high control accuracy, high performance is stable and reliable, setting, convenient operation, cost low characteristic, has been applied to the liquid level control systems. This design with liquid level detection integrated chips LM1042, A/D converse.Keywords: AT89C51; AD574A; The liquid level detection; LM1402; Overrun alarm; Relay; Water pump.目录第一章绪论 (1)1.1水位检测技术的应用与发展 (1)1.2水位检测系统设计的意义 (1)1.3本设计研究的内容和方法 (1)第二章系统硬件设计 (3)2.1系统总体功能概述 (3)2.2核心芯片的选择 (4)2.3硬件原理图 (10)第三章系统软件设计 (15)3.1软件功能概述 (15)3.2主程序设计 (16)3.3定时器T0中断服务程序 (17)3.4A/D转换子程序 (18)3.5LED显示子程序 (18)第四章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)附录一主程序代码 (22)附录二电路图 (26)附录三PCB版 (27)第一章绪论1.1 水位检测技术的应用与发展当今的工业领域中液位检测对许多自动控制方案来说都至关重要。
管道运行中的液位监测与控制
管道运行中的液位监测与控制在管道运输领域，液位监测与控制是至关重要的一环。
无论是石油、化工、水利等行业，都需要对管道中的液位进行准确监测和有效控制，以确保运输过程安全、高效。
本文将探讨管道运行中液位监测与控制的技术原理、应用场景以及发展趋势。
一、技术原理液位监测与控制技术涉及多种原理，常见的包括：1. **浮子式液位传感器**：利用浮子的浮沉运动来反映液位高低，通过传感器将这一信息转换为电信号输出。
2. **压力式液位传感器**：根据液体压力与液位高度成正比的原理，通过测量液体所施加的压力来确定液位高度。
3. **毛细管式液位传感器**：利用毛细管的毛细作用，测量液体在毛细管内的高度，从而确定液位高低。
4. **超声波液位传感器**：通过发射超声波并接收回波的方式，测量液体与传感器之间的距离，从而推算出液位高度。
以上各种原理的传感器均可根据具体的应用场景选择合适的类型。
二、应用场景液位监测与控制技术广泛应用于各种管道运输系统中，包括但不限于以下几个方面：1. **石油化工行业**：石油管道、化工管道等需要对液位进行精准监测，以确保生产过程的稳定性和安全性。
2. **水利工程**：水库、水渠、水泵站等水利设施需要对水位进行实时监测和控制，以保障供水、防洪等功能的正常运行。
3. **食品加工行业**：食品生产过程中液体原料的储存和输送，需要对液位进行监测，以确保生产质量和安全。
4. **环保领域**：污水处理厂、废水处理设施等需要对液位进行监测和控制，以确保环境保护和资源回收利用的有效性。
5. **能源领域**：核电站、火电厂等能源设施对冷却水、燃料等液体的液位监测和控制至关重要，关系到设备安全和能源供应的稳定性。
三、发展趋势随着科技的不断发展和应用需求的不断变化，液位监测与控制技术也在不断创新和完善，主要体现在以下几个方面：1. **智能化**：液位监测与控制系统趋向于智能化，采用先进的传感器技术、数据处理算法和远程监控平台，实现对液位的智能化监测和远程控制。
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青岛理工大学检测技术与控制仪表课程设计报告题目名称：液位检测与控制试验系统设计专业_ 自动化_______班级09级2班_____姓名__ 吴兆锋______ 学号__200928111________时间_____2011____年__12__月____25___日指导教师刘素花__________目录封面 (1)目录 (2)课程任务 (3)课程名称、实验目的及要求 (4)实验步骤 (5)1.系统结构设计 (5)2、过程仪表选择 (5)(1)液位变送器 (6)(2)调节器 (9)(3)调节阀 (11)(4)变频器 (13)(5)水泵 (15)设计总结 (17)附录：参考文献 (18)液位检测与控制试验系统设计设计任务1、设计参数上位水箱尺寸：800×500×600mm；上位水箱离地200mm安装，通过直径为20mm的PVC管道与其它设备相连，设备离地30mm，要求测量水箱的液位。
测量误差不超过液位高度示值的±1mm。
2、设计要求（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速；（2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择液位传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；（3）设备选型要有一定的理论计算；（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。
液位检测与控制试验系统设计摘要：本系统设计了一种基于AT89C52的水箱液位控制系统。
由液位设定值进行相应计算得变频器的频率，控制水泵的输入电压，从而控制进入水箱的液体量。
液位传感器采集液位数据进行AD转换后，送入单片机与设定的液位进行比较得到误差后再进行DA转换。
并由此误差进行相应的PID调节后作用于调节阀控制液体进入水箱的速度，进而控制液体流出水箱的速度。
由以上进行水箱的液位控制。
本次试验模拟了水箱水位的检测与控制系统，在整个设计过程中，完成了用PID算法对水箱液位的控制，在上水箱液位PID控制和，取得了满意的曲线。
其次是过程控制对象特性的确定和PID算法的研究，整个控制系统的组成，包括检测装置和执行机构的选择。
利用液体静力学原理测量液位或水深，是近代压力传感器的一种重要应用。
利用当代最先进的微机械加工技术制作的高灵敏度、高精度硅压阻力敏感元件作为液位传感器的心脏，精密的温度补偿技术，辅之一带通气导管的专用电缆及专门的水密封技术，既保证了侵入式传感器的水密封，又使得参考压力腔与环境气压相通。
通过对接触介质的各种材料包括敏感元件、壳体、电缆、护管等材料的选择、试验与设计，设计出正确的控制系统。
关键词：调节器、调节阀、变频器、水泵，液位*实验目的：通过设计本系统进一步了解各种过程器件的各种性能特征以及使用的场合与条件，更加清楚地知道各种仪表在自动化过程控制中的应用。
通过本次独立的完成系统设计培养一种严密、整体的思维能力，以及独立完成各种工作的能力。
*实验要求（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速；（2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择液位传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；（3）设备选型要有一定的理论计算；（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求。
*实验步骤一、系统结构设计1、控制方案本系统由液位设定值进行相应计算得变频器的频率，控制水泵的输入电压，从而控制进入水箱的液体量。
液位传感器采集液位数据进行AD转换后，送入单片机与设定的液位进行比较得到误差后再进行DA转换。
并由此误差进行相应的PID调节后作用于调节阀控制液体进入水箱的速度，进而控制液体流出水箱的速度。
由以上进行水箱的液位控制。
2、系统总体框图二、过程仪表的选择1、液位传感器根据设计参数，水箱高度为600mm，测量误差不超过液位高度示值的±1mm。
假设所设定的液位高度为100mm~500mm,由误差的计算式得（2/100=2%；2/500=0.4%），所以计算得到所需传感器的误差大致为2%~0.4%，即只要小于2%即可满足要求。
且设计题目中说明该传感器通过直径为20mm的PVC管道与其它设备相连，通过查阅大量的资料选择了扩散硅（进口芯片）液位变送器AOB136。
静压测量原理：当传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ=ρ.g.H + Po式中：P：液位计迎液面所受压力ρ：被测液体密度g：重力加速度（调试时按照9.8015）Po：液面上大气压H：传感器投入液体的深度同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然,通过测取压力P，可以得到液位深。
选择理由AOB136液位变送器采用先进电路处理技术，性能稳定、高灵敏度；多种量程，最大可测200m(水柱压力)；采用316L不锈钢隔离膜片，适用于多种测量介质；配置灵活，根据需要可选择不同配置；一体式、分体式可选；反极性和过电压保护；抗冲击、防雷击设计；激光调阻温度补偿，零点、量程可现场调节；范围宽抗腐蚀，适于多种介质；过载及抗干扰能力强，性能稳定。
采用高性能的扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，经过高可靠性的放大处理电路及精密温度补偿，将被测介质的表压或绝压转换为标准的电压或电流信号。
本产品体积小巧，使用安装方便，直接投入水中即可测量出变送器末端到液面的液位高度特点采用扩散硅敏感元件，测量精确，稳定性好变送器探头采用全不锈钢密封结构，内充硅油，传感器芯片与介质完全隔离，可测量多种介质的液位外部可直接调整零点和满度结构紧凑坚固，安装使用方便可配数字显示器做现场输出指示主要技术指标：测量范围：0.1～100m测量精度：±0.2%FS、±0.5%FS输出信号：4～20 mA或1～5VDC过载能力：2～3倍量程温度漂移：0.02%FS/℃供电电源：18～36VDA介质温度：-20～80℃环境温度：-30℃～80℃环境湿度：<85%RH● 型号说明型谱说明A0B-136 投入式液位变送器防爆形式P 普通型B 本安型F 隔爆型连接方式L1 导气电缆连接L2 不锈钢管连接，最长2.5mL3 特殊连接输出信号 A 4～20 m ADCV 1～5VDCZ 指定信号显示方式M 0～100%模拟显示E 数字表头显示C 液晶表头显示测量范围（）（）内记入量程电气连接两线制4～20 mA连接红线：电源；绿线：输出实物图.应用工业现场液位测量与控制、城市供水及污水处理、石油、化工、电厂、水文监测、水库、大坝、水电建设等领域的液位的测量与控制。
2、调节器调节器即控制器，可编程调节器属于调节器的一种，可编程调节器又称数字调节器或单回路调节器。
它是以微处理器为核心部件的一种新型调节器。
它的各种功能可以通过改变程序（编程）的方法来实现，故称为可编程调节器。
调节器（单片机）的选择51单片机简单实用，本次选择51单片机调节器外围电路键盘显示电路键盘显示电路主要是实现液位设定值的输入和显示实时液位的功能。
键盘接口及其软件的设计任务主要包括：是否有键按下的检测并判断键值，有操作则进行延时去消抖，并根据键值计算出调整量送执行机构开启进水或排水阀，进行一系列的动作处理和执行。
本系统采用4行×4列的16键行列式键盘，占用单片机P1口的8个端口。
显示采用12864液晶显示当前液位测量值。
AD、DA转换电路及控制输出AD转换电路在控制器中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。
该控制器采用CMOS工艺制造的逐步逼近式8位AD 转换器芯片ADC0809。
在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制AD 转换程序。
图6是AD转换部分原理图，在接线时先经过运算放大器和分压电把传感器输出的电流信号转换成电压信号，然后输入到AD转换器。
DA转换器则采用DAC0832.程序流程图如下所示：3、调节阀调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置。
调节阀由执行机构和阀（调节机构）组成。
执行机构是将控制信号转换成相应的动作来控制阀内截流件的位置或其他调节机构的装置。
信号或驱动力可以为气动、电动、液动或这三者的任意组合。
阀是调节阀的调节部分，它与介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而达到调节流量的目的。
以压缩空气为动力源的调节阀称为气动调节阀；以电为动力源的调节阀则为电动调节阀。
这两种是用得最多的调节阀。
此外，还有液动调节阀、智能阀、调节阀等。
电动调节阀与气动调节阀的对比电动调节阀优点是结构简单，应用范围广，调节过程可控性好，行程准确。
缺点是可能产生电火花，或者静电火花。
气动调节阀的优点是动作迅速，能够快速的完成调节命令，且安全，不会产生电火花。
但缺点是控制复杂，造价高，结构复杂。
所以调节上大多都使用的是电动阀，但是在某些要求快速关启的关路上和油管，易燃易爆气体，化工危险品管路上还是使用气动阀。
且因为单片机直接输出电气信号，根据整个系统设计的需要电动调节阀更为合适。
所选产品YDF01实物图：概述YDF01系列直行程智能一体化电动执行机构，体积小、重量轻、功能强、智能操作器内装、操作方便。
PSL系列直行程电动执行机构最大行程达到100mm，最大推力可达到25KN，适合于直线动作的阀门开关或调节控制。
特点◇．一体化结构设计，执行器选用铸铝支架及塑料外壳，体积小、重量轻◇选用永磁同步电机，并带有磁滞离合机构，具有可靠的自我保护功能。
功能模块式结构设计，通过不同可选功能的组合，实现从简单到复杂的控制，满足不同应用要求。
◇适合多种控制信号：增量（浮点）、电压（0～10V）、电流（4～20mA）具有0～10V或4～20mA反馈信号（选配）◇传动全部采用小齿隙密封齿轮，具有效率高、噪声低、寿命长、稳定可靠、无需加油，多种运行速度，可满足各种控制系统的要求，以保证系统的快速响应及稳定性◇阀体有螺纹连接和法兰连接两种，安装方便，其构造符合IEC国际标准◇驱动电机采用高性能稀土磁性材料制作的高速同步电机，运行平稳。
具有体积小、力矩大、抗堵转、控制精度高等特点。
◇功耗低、输出力大、噪音小◇阀体有铸铜、铸铁、铸钢、不锈钢多种材质可供选择，以适合不同工作介质及温度的要求阀位反馈元件采用全密封高精度多圈电位器，具有体积小、精度高、死区小、使用寿命长等特点。
全部电器元件均采用世界名牌产品，质量可靠。
电器部件布线严谨并与传动部件完全隔离，提高了执行机构运行性的可靠。
结构YDF01主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。