水位傳感器原理及應用演示文稿當前1頁，總共31頁。水位測量傳感器常用測量水位的傳感器超聲波水位傳感器原理：超聲波水位傳感器通過聲波從傳感器表面到水面的時間來測量水位。測量范圍：可以定制。輸出：一般選擇輸出信號為4~20mA。通過超聲波在空中的傳播時間t來計算超聲傳感器與被測物之間的距離s。由于聲波在空中傳播的速度c是一定的，則根據：s=ct/2可計算出s當前2頁，總共31頁。壓力式水位傳感器原理：不同的水位產生凈水壓強是不同的，測量出水壓，就可以計算出水位值。測量范圍：可以定制。輸出：一般選擇輸出信號為4~20mA。常用測量水位的傳感器當前3頁，總共31頁。WPCPLC型水位測量裝置系統結構水位傳感器顯示觸摸屏生產廠家：武漢電力科技開發有限公司繼電器報警輸出EM235AD轉換模塊S7-224XP開關電源PORT0隔離變壓器防雷裝置PORT1輸出遠程顯示裝置電源AC220V當前4頁，總共31頁。傳感器采用投入水位傳感器，輸出信號為4~20mA，量程由用戶制定。安裝時安裝在鉆有孔的鋼管中，避免動水引起測量誤差。傳感器輸出的信號經過防雷裝置后連接AD轉換模塊，以防雷擊損壞傳感器和AD模塊。AD轉換模塊為12位，輸入信號設置為電流測量方式，輸入信號范圍為0~20mA。PLC根據設定的參數（量程、AD基準點、AD滿量程值等）自動計算水位值，當超出限制值時，給出報警信號（繼電器和指示燈）。水位顯示、參數設置、報警指示燈都由觸摸屏完成。裝置介紹當前5頁，總共31頁。裝置功能可連接遠程顯示裝置多種量程可供選擇（顯示范圍：0~999.99米）傳感器輸出軟件校正越限報警功能（上上限、上限、下限、下下限）防雷功能全觸摸操作采用Modbus協議通訊當前6頁，總共31頁。水位數據處理水位傳感器輸出信號范圍為0~20mA，必須通過一定的轉換，將其轉換為實際水位水位計算公式：H=（X－A）×（100－0）／(B－A)假設：1.傳感器量程為100米；2.AD轉換后0米水位對應數字A；3.AD轉換后100米水位對應數字B；4.當前測量的數字為X，計算水位H；當前7頁，總共31頁。數據濾波及水質系數為提高水位測量的精度，一般要對數據進行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：1、取平均值：同時采集多個值，取其平均值作為實際的數據。2、一階滯后濾波法：一般取a=0~1，本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果。水質對采集精度的影響：投入傳感器是通過測量水的靜壓力來間接的測量水位，其基準是以凈水壓力來核算的，在多泥沙的水質中，必須考慮水質對水位值的影響，一般要根據實際情況設定一個水質系數進行彌補。實際水位值=測量水位值*水質系數（水質系數小于等于1）當前8頁，總共31頁。水位傳感器安裝要求5、傳感器不能安裝在動水中，應該安裝在測壓井或通過管道安裝在水中；1、傳感器引線不易太長，安裝時注意不能折彎引線。注意本能使引線承受過大的拉力；3、引線如果太長，必須進行防雷處理，如引線從鐵管中傳出；2、任何時候都不能堵塞傳感器引線中的空氣管，否則無法測量數據；4、傳感器不能投入到泥沙中，否則會造成傳感器測壓孔堵塞，從而無法測量數據；并且定期清理傳感器測壓孔，注意不能用尖銳物體插入測壓孔；引線孔傳感器在管中安裝6、定期清理傳感器中的泥沙，以免泥沙阻塞孔從而影響測量；7、定期進行測量校準，以提高測量的精度；當前9頁，總共31頁。閘門高度測量傳感器及閘門控制學習情境三當前10頁，總共31頁。閘門控制類型閘門控制一般采用三種方式：1.螺桿式:通過電機正反轉帶動連接在閘門螺桿,從而實現閘門的開、關。一般適用于小閘門，如引水式電站渠道的閘門控制。2.卷揚式:通過卷揚機正反轉，帶動連接在閘門上的鋼絲繩,實現開啟操作，而關閉則是靠閘門的重力自行關閉。3.液壓方式：通過液壓控制啟閉機進行開啟、關閉操作。當前11頁，總共31頁。閘門高度測量閘門高度測量傳感器絕對式光電編碼器：輸出直接是二進制數據，表示當前的閘高。特點：1、測量方便，無需進行方向判斷；2、掉電后數據不會丟失；3、為提高抗干擾的能力，輸出數據采用格雷碼輸出；4、安裝時必須保證在整個閘門開關的過程中，編碼器只能轉一圈或一圈以內，必須選擇合適的變速箱。5、輸出接線比較多，隨著傳感器精度提高而增加。6、常用傳感器輸出的數據為12位。閘門高度測量傳感器所使用的光電編碼器有兩種：測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉向輪閘門軸當前12頁，總共31頁。絕對式光電編碼器工作原理發光管碼盤光敏二級管擋光板當前13頁，總共31頁。格雷碼是一種數字排序系統，其中的所有相鄰整數在它們的數字表示中只有一個數字不同。它在任意兩個相鄰的數之間轉換時，只有一個數位發生變化。大大地減少了由一個狀態到下一個狀態時邏輯的混淆。十進制數自然二進制數格雷碼000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000格雷碼特點當前14頁，總共31頁。格雷碼轉換當前15頁，總共31頁。閘門高度測量閘門高度測量傳感器閘門高度測量傳感器所使用的光電編碼器有兩種：測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉向輪閘門軸增量式光電編碼器：輸出為三路脈沖信號，其中一路為零點脈沖。其余兩路每發一個脈沖代表閘門高度改變一定的高度，通過兩路脈沖信號的相位差表示增加還是減少閘門高度。特點：1、測量閘門的高度為累計值，并且要通過相位差判斷方法，測量復雜；2、掉電后數據丟失,必須重新設定；3、同樣碼盤直徑情況下，傳感器精度比絕對式高；4、在整個閘門開關的過程中，編碼器可以旋轉多圈，安裝調整方便。當前16頁，總共31頁。增量式光電編碼器工作原理零點的判斷：加裝零點檢測輸出信號方向判斷：安裝兩組光電檢測裝置，位置上相差1/4周期，輸出信號差90度。當前17頁，總共31頁。典型光電編碼器當前18頁，總共31頁。閘門控制實例某電廠引水渠道一共有7個閘門，分別裝有7套PLC閘門控制裝置。同時，控制裝置通過光纖和計算機監控系統相連，實現遠程控制和監視。每套閘門監控系統安裝有閘門高度測量裝置（絕對式）、光電限位開關、軟啟動裝置、過壓保護、斷相保護、視頻監視等等裝置。當前19頁，總共31頁。閘門控制、操作原理測量示意圖變速箱光電編碼器重物鋼絲繩轉向輪閘門軸反光板反光板下限光電開關上限光電開關操作示意圖閘門閘門電機螺桿電鎖定電機軸當前20頁，總共31頁。閘門控制、操作原理操作說明：閘門的開關是通過電機正反轉完成，當電機運行時，帶動閘門的螺桿上或下運行，從而控制閘門的開關；無論開啟還是關閉閘門，先打開電機的鎖定。當不操作時，關閉鎖定，避免閘門在重力的作用下自動關閉；閘門可以在任意設定高度停止；當前21頁，總共31頁。WDJKPLC型閘門控制裝置S7-200PLC三相異步電機IO擴展模塊AD模塊電量變送器開度測量12位絕對式編碼器數據線輸出控制狀態反饋觸摸屏通信輸出到計算機監控系統停止上升急停故障復歸下降遠方/就地接觸器及熱繼電器空開軟啟動裝置交流電源上限位下限位信號輸入指示燈拔、落鎖定拔鎖定到位4~20mA落鎖定到位當前22頁，總共31頁。閘門控制PLC程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時開閘門操作有故障？已到上限？返回有關命令？清命令拔鎖定到位松閘時間未到開閘門鎖定已松？發故障命令返回返回YYYYNNNNN清命令當前23頁，總共31頁。閘門控制PLC程序框圖（部分）抜鎖定、開始延時關閘門操作有故障？已到下限？返回有開命令？清命令拔鎖定到位松閘時間未到關閘門鎖定已松？發故障命令返回返回YYYNNNNN清開命令Y當前24頁，總共31頁。閘門控制PLC程序框圖（部分）閘門上、下限判斷及故障判斷（一）到上限？和上限差值在許可范圍內？返回到下限？計算開度測量和上限差值計算開度測量和下限差值和下限差值在許可范圍內？傳感器故障清開、關命令NNYYYN有開關命令？N速度超出最快或最慢范圍計算動作速度返回清開、關命令電機故障返回NYABY上限標志下限標志Y當前25頁，總共31頁。閘門控制PLC程序框圖（部分）上限開關閉合？開度接近上限？返回傳感器故障清開、關命令NYYNA下限開關閉合？N開度接近下限？YNBY閘門上、下限判斷及故障判斷（二）上限標志下限標志當前26頁，總共31頁。思考一下問題1、如何實現上位機進行閘門操作？3、如何指定操作時位置？（位置控制）2、如何實現現地、遠方操作？4、如何進行速度計算？計算速度有何作用？當前27頁，總共31頁。液壓操作系統

對于大型的閘門，普遍利用油壓操作的液壓啟閉機代替閘門進行操作。下圖是黃龍潭電廠閘門控制的液壓操作系統圖。其基本參數如下表所示：序號

名稱

規范

單位1提升閘門壓力≤5.0兆帕2作用筒活塞工作行程6.75米3快速提升時間12分鐘4快速關閉時間2分鐘5作用筒活塞桿直徑200毫