水位传感器原理与应用
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水位测量位置及作用 测量的位置： 测量水位的作用：
1、水库水位； 1.经济运行要求；
2、尾水水位； 2.安全运行的依据；
3、集水井水位； 3.防洪抗旱的要求依据之一；
4.。。。
4.调度依据；
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。
自然二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
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
闸门
轴 光电
变速箱
编码器
重物
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。
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；
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。
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
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。
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
格雷码格是雷一码种特数点字排序 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。
Biblioteka Baidu
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
格雷码转换
闸门高度测量
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：
转向轮
钢丝绳
闸门
轴 光电
变速箱
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
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）
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）
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；
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，
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。
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；
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；
WPC PLC型水位测量装置 系统结构
水位传感器
防雷 装置
转 换
模
块
电源 AC220V
隔离
变压器
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
1、水库水位； 1.经济运行要求；
2、尾水水位； 2.安全运行的依据；
3、集水井水位； 3.防洪抗旱的要求依据之一；
4.。。。
4.调度依据；
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。
自然二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
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
闸门
轴 光电
变速箱
编码器
重物
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。
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；
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。
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
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。
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
格雷码格是雷一码种特数点字排序 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。
Biblioteka Baidu
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
格雷码转换
闸门高度测量
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：
转向轮
钢丝绳
闸门
轴 光电
变速箱
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
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）
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）
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；
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，
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。
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；
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；
WPC PLC型水位测量装置 系统结构
水位传感器
防雷 装置
转 换
模
块
电源 AC220V
隔离
变压器
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