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擴(kuò)散硅壓力變送器在水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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擴(kuò)散硅壓力變送器在水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

時(shí)間:2016-12-10

【摘要】介紹了用擴(kuò)散硅壓力變送器測(cè)量水位信號(hào)的原理和方法,并且利用擴(kuò)散硅壓力變送器作為水位檢測(cè)部件,結(jié)合組態(tài)監(jiān)控技術(shù),組成了實(shí)用的水位控制系統(tǒng)。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

在水位控制中,擴(kuò)散硅壓力變送器可以將水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為壓力信號(hào),實(shí)現(xiàn)參數(shù)的間接測(cè)量。而組態(tài)監(jiān)控技術(shù)為實(shí)施數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái),可以和檢測(cè)部件、控制部件構(gòu)成復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng),在節(jié)能、提高計(jì)量精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、完成部門間精que傳遞生產(chǎn)信息等方面發(fā)揮核心作用,有利于企業(yè)消除信息孤島、降低運(yùn)作成本、提高生產(chǎn)效率。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

1、擴(kuò)散硅壓力變送器的技術(shù)特點(diǎn)和工作原理G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        擴(kuò)散硅壓力變送器由擴(kuò)散硅壓力芯片和信號(hào)處理電路組成,經(jīng)過精密的補(bǔ)償技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù),具有測(cè)量范圍寬、測(cè)量精度高的特點(diǎn),可以長(zhǎng)期在線檢測(cè)壓力信號(hào)。擴(kuò)散硅壓力變送器采用24V直流電源,當(dāng)外加壓力時(shí),將引起壓力芯片的輸出電壓發(fā)生變化,再經(jīng)過信號(hào)處理電路將其放大,并轉(zhuǎn)換為與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)4-20mA直流信號(hào)輸出,可直接與二次儀表以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)檢測(cè)和控制,可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域中壓力的檢測(cè)。正常情況下,擴(kuò)散硅壓力變送器測(cè)量的是壓力信號(hào),根據(jù)壓力參數(shù)與水位參數(shù)之間的關(guān)系P=pgh.G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
        式中:P—容器中液體的靜壓力;p—容器中液體的密度,常數(shù);g —重力加速度,常數(shù);h —容器中液體的水位。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    由上式可知,容器中液體的水位參數(shù)和壓力參數(shù)之間存在著線性關(guān)系。因此可以將擴(kuò)散硅壓力變送器直接安裝在水罐底部,根據(jù)測(cè)量的壓力信號(hào)即可得到水位信號(hào),從而將水位測(cè)量轉(zhuǎn)換為壓力測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的間接測(cè)量。測(cè)量所得的水位模擬信號(hào)經(jīng)壓力變送器轉(zhuǎn)換成4-2OmA直流信號(hào)后,再經(jīng)250歐姆電阻轉(zhuǎn)換成直流1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),分別送顯示儀表和計(jì)算機(jī)。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2、水位控制系統(tǒng)介紹G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    利用擴(kuò)散硅壓力變送器作為水位檢測(cè)部件組成的水位控制系統(tǒng)被控對(duì)象由上、下兩個(gè)儲(chǔ)液罐組成,水位測(cè)量由安裝在罐底的兩個(gè)GYG型擴(kuò)散硅壓力變送器來完成,水位調(diào)節(jié)通過對(duì)水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥的通斷控制來實(shí)現(xiàn)。其控制要求為:將水罐1水位日1控制在1-8m,水罐2水位日:控制在1-5m。其控制策略如下:G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    a.水罐1水位日,H1》8 m,關(guān)閉水泵。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    b.水罐1水位日H1《lm,打開水泵。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    c.水罐2水位日H2》5 m,關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    d.水罐2水位日H2《 m,打開調(diào)節(jié)閥。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    e.水罐2水位H2《1 m,關(guān)閉出水閥,否則打開出水閥。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2.1 硬件部分G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    水位控制系統(tǒng),是利用安裝在罐底的兩個(gè)GYG型擴(kuò)散硅壓力變送器對(duì)兩個(gè)水罐的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),然后將被測(cè)的1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī),根據(jù)采集到的信號(hào)情況,計(jì)算機(jī)將控制信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu),對(duì)水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥進(jìn)行上述的控制,從而形成計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)控制方案。其系統(tǒng)組成如圖1所示。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

系統(tǒng)框圖G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    圖1中,由于本系統(tǒng)有兩路模擬量輸入(AI),三路開關(guān)量輸出(DO),因此I/o接口設(shè)備選用研祥PCL-818L多功能板卡,該卡有16路模擬量輸入,輸入模擬電壓范圍一10 ~ +10V,1路模擬量輸出(#大士1OV),16路數(shù)字量輸入(DI)和16數(shù)字量輸出(DO),TTL/D丁L電平兼容。為了便于對(duì)象與PCL-818L多功能板卡之間接線,同時(shí)選用相應(yīng)的接線端子板,DO通道選用16路繼電器輸出端子板PCLD-785,該端子板輸出觸點(diǎn)負(fù)載為DC: 30V/1 A, AC: 120V/0.5A,完全滿足水泵和電磁閥的需要。AI通道選用PCLD-880端子板。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    PCL-818L多功能板卡可以插入計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)任何一個(gè)空余的ISA擴(kuò)展槽上。端子板可以安裝在機(jī)箱外適當(dāng)處。PCL-818L多功能板卡與Al端子板PCLD-880之間通過37芯D型插頭連接,與DO輸出端子板PCLD-785之間用20芯扁平電纜連接,對(duì)象與接線端子板間用導(dǎo)線連接。其I/O分配方式如表1所示。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

水位控制系統(tǒng)+ *0 分配表G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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    系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),通過相連的打印機(jī),G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

可以實(shí)現(xiàn)水位參數(shù)的報(bào)表輸出以及曲線顯示。而通過TCP/IP協(xié)議,計(jì)算機(jī)可以和Internet或局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2.2軟件部分G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    水位控制系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ),以軟件為核心。硬件的組成給系統(tǒng)提供了與計(jì)算機(jī)連接的必要條件;軟件的設(shè)計(jì)充分利用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件采用組態(tài)軟件MCGS,組態(tài)軟件是近年來在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開發(fā)技術(shù),開發(fā)人員通常不需要編制具體的指令和代碼,只要利用組態(tài)軟件包中的工具,通過硬件組態(tài)(硬件配置)、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開發(fā)工作,它具有二次開發(fā)簡(jiǎn)便、開發(fā)周期短、通用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)水位控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的要求,在選擇好相應(yīng)的硬件設(shè)備后,即可用MCGS組態(tài)軟件對(duì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用軟件系統(tǒng)的組態(tài),也就是在MCGS工控組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā),其具體的組態(tài)過程簡(jiǎn)述如下:G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    1)系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)組態(tài):在MCGS的“主控窗口”中,按水位控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的要求,對(duì)其系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行定義和設(shè)置。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    2)設(shè)備構(gòu)件的組態(tài):按此自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)中的硬件配置情況,在MCGS的“設(shè)備窗口”中對(duì)I/o卡等進(jìn)行設(shè)置和組態(tài)。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    3)用戶界面的組態(tài):按水位控制系統(tǒng)的要求和用戶的習(xí)慣,在MCGS的“用戶窗口”中用MCGS的工具進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行封面和主控界面的設(shè)計(jì)組態(tài)。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象的組態(tài):按此水位控制系統(tǒng)對(duì)其自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的要求,在MCGS的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口”中分別對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)和變量等進(jìn)行定義和設(shè)置。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    5)運(yùn)行策略的組態(tài):按該水位控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行要求,在MCGS`‘運(yùn)行策略”窗口中,可分別對(duì)系統(tǒng)的“啟動(dòng)策略”、“循環(huán)策略”、“報(bào)警策略”、“用戶策略’夕等進(jìn)行設(shè)置和組態(tài)。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    在完成上述的各項(xiàng)組態(tài)設(shè)置后,即可生成一個(gè)適用于該水位控制系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)控應(yīng)用軟件系統(tǒng),該軟件系統(tǒng)可以達(dá)到水位測(cè)量與顯示,水位控制,水位報(bào)警,報(bào)表輸出,曲線顯示等功能。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3、結(jié)束語G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    從水位控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況來看,利用擴(kuò)散硅壓力變送器作為水位檢測(cè)部件,結(jié)合組態(tài)監(jiān)控技術(shù)組成復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)是可行的,而且還具有很多明顯的優(yōu)勢(shì),如系統(tǒng)配置靈活、開發(fā)周期短、通用性強(qiáng)、可靠性高等。相信隨著檢測(cè)元器件技術(shù)和工控組態(tài)軟件技術(shù)的不斷完善與發(fā)展,二者的結(jié)合必將會(huì)在更多的領(lǐng)域中得到進(jìn)一步的開發(fā)應(yīng)用。G7o壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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