水位传感器原理及应用 PPT
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则根据： s=ct / 2可计算出s
常用测量水位的传感器
压力式水位传感器 ※ 原理：不同的水位产生净水
压强是不同的，测量出水压， 就可以计算出水位值。
※ 测量范围：可以定制。 ※ 输出：一般选择输出信号为
4~20mA。
WPC PLC型水位测量装置 系统结构
水位传感器
电源 AC220V
隔离 变压器
块。
AD转换模块为12位，输入信号设置为电流测量方式，输入信号范围为0~20mA。 PLC根据设定的参数（量程、AD基准点、AD满量程值等）自动计算水位值，当超
出限制值时，给出报警信号（继电器和指示灯）。
水位显示、参数设置、报警指示灯都由触摸屏完成。
装置功能
多种量程可供选择 （显示范围：0~999.99米）
闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种：
转向轮
钢丝绳
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
重物
测量示意图
增量式光电编码器：输出为三路脉冲
信号，其中一路为零点脉冲。其余两路每发 一个脉冲代表闸门高度改变一定的高度，通 过两路脉冲信号的相位差表示增加还是减少 闸门高度。 特点： 1、测量闸门的高度为累计值，并且 要通过相位差判断方法，测量复杂； 2、掉电后数据丢失,必须重新设定； 3、同样码盘直径情况下，传感器精度比绝 对式高； 4、在整个闸门开关的过程中，编码器可以 旋转多圈，安装调整方便。
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
重物
wk.baidu.com测量示意图
绝对式光电编码器：输出直接是二进
制数据，表示当前的闸高。 特点： 1、测量方便，无需进行方向判断； 2、掉电后数据不会丢失； 3、为提高抗干扰的能力，输出数据采用格 雷码输出； 4、安装时必须保证在整个闸门开关的过程 中，编码器只能转一圈或一圈以内，必须选 择合适的变速箱。 5、输出接线比较多，随着传感器精度提高 而增加。 6、常用传感器输出的数据为12位。
水位传感器原理及应用
水位测量传感器
常用测量水位的传感器
超声波水位传感器 ※ 原理：超声波水位传感器通
过声波从传感器表面到水面的 时间来测量水位。
※ 测量范围：可以定制。 ※ 输出：一般选择输出信号为
4~20mA。
通过超声波在空中 的传播时间t来计算 超声传感器与被测 物之间的距离s 。
由于声波在空中传 播的速度c是一定的，
• 每套闸门监控系统安装有闸门高度测量装 置（绝对式）、光电限位开关、软启动装 置、过压保护、断相保护、视频监视等等 装置。
闸门控制、操作原理
转向轮
电锁定
电机
上限 光电开关
下限 光电开关
钢丝绳
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
反光板
重物
反光板
5、传感器不能安装在动水中，应该安装在测压井或通过管道安装在水中；
6、定期清理传感器中的泥沙，以免泥沙阻塞孔从而影响测量；
孔
7、定期进行测量校准，以提高测量的精度；
传感器在管中安装
学习情境 三
闸门高度测量传感器及闸门控制
闸门控制类型
闸门控制一般采用三种方式： 1.螺杆式: 通过电机正反转带动连接在闸门螺杆,从而实现闸
防雷
转
装置
换
模
块
开关电源
S7-224XP
EM235 AD
PORT 0
显示 触摸屏
输出
继电器 报警输出
PORT 1
远程 显示装置
生产厂家：武汉电力科技开发有限公司
装置介绍
传感器采用投入水位传感器，输出信号为4~20mA，量程由用户制定。 安装时安装在钻有孔的钢管中，避免动水引起测量误差。 传感器输出的信号经过防雷装置后连接AD转换模块，以防雷击损坏传感器和AD模
水位计算公式： H=（X－A）×（100－0）／(B－A)
数据滤波及水质系数
为提高水位测量的精度，一般要对数据进行滤波，水位测量装置常用的滤 波算法有：
1、取平均值：同时采集多个值，取其平均值作为实际的数据。 2、一阶滞后滤波法 ：一般取a=0~1，本次滤波结果=（1-a）*本次采样值
+a*上次滤波结果。
门的开、关。一般适用于小闸门，如引水式电站渠道的闸门 控制。
2.卷扬式: 通过卷扬机正反转，带动连接在闸门上的钢丝绳,
实现开启操作，而关闭则是靠闸门的重力自行关闭。
3.液压方式：通过液压控制启闭机进行开启、关闭操作。
闸门高度测量
转向轮
闸门高度测量传感器
闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种：
钢丝绳
绝对式光电编码器工作原理
挡光板 发光管
光敏二级管 码盘
格雷码特点
格雷码是一种数字排序系 统，其中的所有相邻整数 在它们的数字表示中只有 一个数字不同。它在任意 两个相邻的数之间转换时， 只有一个数位发生变化。 大大地减少了由一个状态 到下一个状态时逻辑的混 淆。
格雷码转换
闸门高度测量
闸门高度测量传感器
水位传感器安装要求
引线
1、传感器引线不易太长，安装时注意不能折弯引线。注意本能使引线承受 过大的拉力；
2、任何时候都不能堵塞传感器引线中的空气管，否则无法测量数据；
3、引线如果太长，必须进行防雷处理，如引线从铁管中传出；
4、传感器不能投入到泥沙中，否则会造成传感器测压孔堵塞，从而无法测量 数据；并且定期清理传感器测压孔，注意不能用尖锐物体插入测压孔；
传感器输出软件校正
越限报警功能 （上上限、上限、下限、下下限）
防雷功能
全触摸操作
可连接远程显示装置
采用Modbus协议通讯
水位数据处理
水位传感器输出信号范围为0~20mA，必须通过一定的转换，将其转换为实际水位
假设： 1. 传感器量程为100米； 2. AD转换后0米水位对应数字A； 3. AD转换后100米水位对应数字B； 4. 当前测量的数字为X，计算水位H；
增量式光电编码器工作原理
• 零点的判断：加装零点检测输出信号 • 方向判断：安装两组光电检测装置，
位置上相差1/4周期，输出信号差90 度。
典型光电编码器
闸门控制实例
• 某电厂引水渠道一共有7个闸门，分别装有 7套PLC闸门控制装置。同时，控制装置通 过光纤和计算机监控系统相连，实现远程 控制和监视。
水质对采集精度的影响：投入传感器是通过测量水的静压力来间接的测量水位， 其基准是以净水压力来核算的，在多泥沙的水质中，必须考虑水质对水位值的 影响，一般要根据实际情况设定一个水质系数进行弥补。
实际水位值=测量水位值*水质系数 （水质系数 小于等于1）
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
常用测量水位的传感器
压力式水位传感器 ※ 原理：不同的水位产生净水
压强是不同的，测量出水压， 就可以计算出水位值。
※ 测量范围：可以定制。 ※ 输出：一般选择输出信号为
4~20mA。
WPC PLC型水位测量装置 系统结构
水位传感器
电源 AC220V
隔离 变压器
块。
AD转换模块为12位，输入信号设置为电流测量方式，输入信号范围为0~20mA。 PLC根据设定的参数（量程、AD基准点、AD满量程值等）自动计算水位值，当超
出限制值时，给出报警信号（继电器和指示灯）。
水位显示、参数设置、报警指示灯都由触摸屏完成。
装置功能
多种量程可供选择 （显示范围：0~999.99米）
闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种：
转向轮
钢丝绳
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
重物
测量示意图
增量式光电编码器：输出为三路脉冲
信号，其中一路为零点脉冲。其余两路每发 一个脉冲代表闸门高度改变一定的高度，通 过两路脉冲信号的相位差表示增加还是减少 闸门高度。 特点： 1、测量闸门的高度为累计值，并且 要通过相位差判断方法，测量复杂； 2、掉电后数据丢失,必须重新设定； 3、同样码盘直径情况下，传感器精度比绝 对式高； 4、在整个闸门开关的过程中，编码器可以 旋转多圈，安装调整方便。
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
重物
wk.baidu.com测量示意图
绝对式光电编码器：输出直接是二进
制数据，表示当前的闸高。 特点： 1、测量方便，无需进行方向判断； 2、掉电后数据不会丢失； 3、为提高抗干扰的能力，输出数据采用格 雷码输出； 4、安装时必须保证在整个闸门开关的过程 中，编码器只能转一圈或一圈以内，必须选 择合适的变速箱。 5、输出接线比较多，随着传感器精度提高 而增加。 6、常用传感器输出的数据为12位。
水位传感器原理及应用
水位测量传感器
常用测量水位的传感器
超声波水位传感器 ※ 原理：超声波水位传感器通
过声波从传感器表面到水面的 时间来测量水位。
※ 测量范围：可以定制。 ※ 输出：一般选择输出信号为
4~20mA。
通过超声波在空中 的传播时间t来计算 超声传感器与被测 物之间的距离s 。
由于声波在空中传 播的速度c是一定的，
• 每套闸门监控系统安装有闸门高度测量装 置（绝对式）、光电限位开关、软启动装 置、过压保护、断相保护、视频监视等等 装置。
闸门控制、操作原理
转向轮
电锁定
电机
上限 光电开关
下限 光电开关
钢丝绳
闸门
变速箱
轴 光电 编码器
反光板
重物
反光板
5、传感器不能安装在动水中，应该安装在测压井或通过管道安装在水中；
6、定期清理传感器中的泥沙，以免泥沙阻塞孔从而影响测量；
孔
7、定期进行测量校准，以提高测量的精度；
传感器在管中安装
学习情境 三
闸门高度测量传感器及闸门控制
闸门控制类型
闸门控制一般采用三种方式： 1.螺杆式: 通过电机正反转带动连接在闸门螺杆,从而实现闸
防雷
转
装置
换
模
块
开关电源
S7-224XP
EM235 AD
PORT 0
显示 触摸屏
输出
继电器 报警输出
PORT 1
远程 显示装置
生产厂家：武汉电力科技开发有限公司
装置介绍
传感器采用投入水位传感器，输出信号为4~20mA，量程由用户制定。 安装时安装在钻有孔的钢管中，避免动水引起测量误差。 传感器输出的信号经过防雷装置后连接AD转换模块，以防雷击损坏传感器和AD模
水位计算公式： H=（X－A）×（100－0）／(B－A)
数据滤波及水质系数
为提高水位测量的精度，一般要对数据进行滤波，水位测量装置常用的滤 波算法有：
1、取平均值：同时采集多个值，取其平均值作为实际的数据。 2、一阶滞后滤波法 ：一般取a=0~1，本次滤波结果=（1-a）*本次采样值
+a*上次滤波结果。
门的开、关。一般适用于小闸门，如引水式电站渠道的闸门 控制。
2.卷扬式: 通过卷扬机正反转，带动连接在闸门上的钢丝绳,
实现开启操作，而关闭则是靠闸门的重力自行关闭。
3.液压方式：通过液压控制启闭机进行开启、关闭操作。
闸门高度测量
转向轮
闸门高度测量传感器
闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种：
钢丝绳
绝对式光电编码器工作原理
挡光板 发光管
光敏二级管 码盘
格雷码特点
格雷码是一种数字排序系 统，其中的所有相邻整数 在它们的数字表示中只有 一个数字不同。它在任意 两个相邻的数之间转换时， 只有一个数位发生变化。 大大地减少了由一个状态 到下一个状态时逻辑的混 淆。
格雷码转换
闸门高度测量
闸门高度测量传感器
水位传感器安装要求
引线
1、传感器引线不易太长，安装时注意不能折弯引线。注意本能使引线承受 过大的拉力；
2、任何时候都不能堵塞传感器引线中的空气管，否则无法测量数据；
3、引线如果太长，必须进行防雷处理，如引线从铁管中传出；
4、传感器不能投入到泥沙中，否则会造成传感器测压孔堵塞，从而无法测量 数据；并且定期清理传感器测压孔，注意不能用尖锐物体插入测压孔；
传感器输出软件校正
越限报警功能 （上上限、上限、下限、下下限）
防雷功能
全触摸操作
可连接远程显示装置
采用Modbus协议通讯
水位数据处理
水位传感器输出信号范围为0~20mA，必须通过一定的转换，将其转换为实际水位
假设： 1. 传感器量程为100米； 2. AD转换后0米水位对应数字A； 3. AD转换后100米水位对应数字B； 4. 当前测量的数字为X，计算水位H；
增量式光电编码器工作原理
• 零点的判断：加装零点检测输出信号 • 方向判断：安装两组光电检测装置，
位置上相差1/4周期，输出信号差90 度。
典型光电编码器
闸门控制实例
• 某电厂引水渠道一共有7个闸门，分别装有 7套PLC闸门控制装置。同时，控制装置通 过光纤和计算机监控系统相连，实现远程 控制和监视。
水质对采集精度的影响：投入传感器是通过测量水的静压力来间接的测量水位， 其基准是以净水压力来核算的，在多泥沙的水质中，必须考虑水质对水位值的 影响，一般要根据实际情况设定一个水质系数进行弥补。
实际水位值=测量水位值*水质系数 （水质系数 小于等于1）
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点