水位传感器应用于水位测量

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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。
学习情境
水位传感器及水位测量
水位测量位置及作用
测量的位置:
1、水库水位; 2、尾水水位; 3、集水井水位; 4. 。。。
测量水位的作用:
1.经济运行要求; 2.安全运行的依据; 3.防洪抗旱的要求依据之一; 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

光电 编码器 重物
测量示意图
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。 • 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。
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
闸门高度测量传感器 转向轮 闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种:
绝对式光电编码器:输出直接是二进
钢丝绳 闸门 变速箱 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。
任务二
1. 根据运行手册和仿真系统实训指导书,在仿真 系统上进行油泵操作,闸门正常开、关操作;
谢谢!
计算开度测量和下限差值
N Y
返回 到下限?
速度超出 最快或最慢范围 B
到上限? Y
A 下限标志 Y
上限标志
Y
计算动作速度 Y 有开关命令? N 返回
和上限差值在 许可范围内?
N 传感器故障
和下限差值在 许可范围内?
N 清开、关命令
返回
闸门控制PLC程序框图(部分)
闸门上、下限判断及故障判断(二) A N N B
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。
S7-200PLC IO 扩 展 模 块 AD 模 块
4~20mA
电量变送器
闸门控制PLC程序框图(部分)
开闸门操作 Y Y 返回 Y 清命令 Y 开闸门 N 拔锁定到位 松闸时间未到 N 清命令 返回
有故障? N 已到上限? N 有关命令? N 锁定已松? 抜锁定、 开始延时
返回
发故障命令
闸门控制PLC程序框图(部分)
WDJK PLC 型闸门控制装置 信号输入
落锁定到位 拔锁定到位 拔、落锁定 下限位 上限位 远方/就地 停止 上升 急停 故障复归 下降 数据线 开度测量12位 绝对式编码器 接触器 输 及热继电器 出 控 制 软启动装置 状态反馈 触摸屏 通信输出到计算机监控系统 指示灯 空开
交 流 电 源
三相异步电机
过声波从传感器表面到水面的 时间来测量水位。
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
※ 测量范围:可以定制。 ※ 输出:一般选择输出信号为
4~20mA。
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
闸门控制、操作原理
转向轮 电锁定 钢丝绳
上限 光电开关
电机
闸门
下限 光电开关
轴 变速箱
光电 编码器 重物
螺杆 电机轴
反光板
闸 门
反光板
闸 门
操作示意图
测量示意图
闸门控制、操作原理 • 操作说明:
– 闸门的开关是通过电机正反转完成,当电机运 行时,带动闸门的螺杆上或下运行,从而控制 闸门的开关; – 无论开启还是关闭闸门,先打开电机的锁定。 当不操作时,关闭锁定,避免闸门在重力的作 用下自动关闭; – 闸门可以在任意设定高度停止;
引线
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;
关闸门操作 Y Y 返回 Y Y 清开命令 关闸门 N 拔锁定到位 松闸时间未到 N 返回 返回
有故障? N 已到下限? N 有开命令? N 锁定已松? 抜锁定、 开始延时
发故障命令
清命令
闸门控制PLC程序框图(部分)
闸门上、下限判断及故障判断(一)
计算开度测量和上限差值 清开、关命令 电机故障 N Y

光电 编码器 重物
测量示意图
绝对式光电编码器工作原理 挡光板 光敏二级管
发光管
码盘
十进制数 0
自然二进制数 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
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。
序号 名 称 规 范 单位
1
2 3 4 5 6
提升闸门压力
作用筒活塞工作行程 快速提升时间 快速关闭时间 作用筒活塞杆直径 工作液体
≤5.0
6.75 12 2 200 专用锭子油
兆帕
米 分钟 分钟 毫米
任务一
1.查看仿真系统的资料,查看其水位(水库水位、 拦污栅后水位、集水井等地方)测量的方法。 2.仔细分析图,查看运行手册,分析仿真系统中 闸门操作的过程。 3.分析闸门在正常操作和故障操作有何不同?
开度接近上限? Y 上限开关闭合? N
开度接近下限? Y
N 下限开关闭合? Y 下限标志
Y 上限标志
传感器故障
清开、关命令
返回
思考一下问题
1、如何实现上位机进行闸门操作?
2、如何实现现地、远方操作?
3、如何指定操作时位置?(位置控制) 4、如何进行速度计算?计算速度有何作用?
液压操作系统
对于大型的闸门,普遍利用油压操作的液压启闭机代替 闸门进行操作。 下图是黄龙潭电厂闸门控制的液压操作系统图。其基本 参数如下表所示:
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
PORT 0
显示 触摸屏
EM235 AD 转 换 模 块
S7-224XP
水位传感器
防雷 装置
输出
继电器 报警输出
电源 AC220V
PORT 1
远程 显示装置
1 2 3 4 5 6 7
8
9 10 11 12 13 14 15
1000
1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
1100
1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
格雷码转换
闸门高度测量
闸门高度测量传感器
转向轮 钢丝绳 闸门 变速箱 闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种:
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; 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
来自百度文库 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。
隔离 变压器
开关电源
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 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) 传感器输出软件校正 可连接远程显示装置 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
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;
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
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;
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