水位传感器及水位测量

水位传感器及水位测量学习情境三水位测量位置及作用测量水位的作用：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；测量的位置：1、水库水位；2、尾水水位；3、集水井水位；4.。。。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，则根据：s=ct/2可计算出s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。常用测量水位的传感器WPCPLC型水位测量装置系统结构水位传感器显示触摸屏生产厂家：武汉电力科技开发有限公司继电器报警输出EM235AD转换模块S7-224XP开关电源PORT0隔离变压器防雷装置PORT1输出远程显示装置电源AC220V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。装置介绍装置功能可连接远程显示装置多种量程可供选择（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水位计算公式：H=（X－A）×（100－0）／(B－A)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；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。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；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；3、引线如果太长，必须进行防雷处理，如引线从铁管中传出；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；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；引线孔传感器在管中安装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；闸门高度测量传感器及闸门控制学习情境三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。闸门高度测量闸门高度测量传感器绝对式光电编码器：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。闸门高度测量传感器所使用的光电编码器有两种：测量示意图变速箱光电编码器重物钢丝绳转向轮闸门轴绝对式光电编码器工作原理发光管码盘光敏二级管挡光板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。十进制数自然二进制数格雷码000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000格雷码特点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：测量示意图变速箱光电编码器重物钢丝绳转向轮闸门轴增量式光电编码器：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。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。闸门控制、操作原理测量示意图变速箱光电编码器重物钢丝绳转向轮闸门轴反光板反光板下限光电开关上限光电开关操作示意图闸门闸门电机螺杆电锁定电机轴闸门控制、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；WDJKPLC型闸门控制装置S7-200PLC三相异步电机IO扩展模块AD模块电量变送器开度测量12位绝对式编码器数据线输出控制状态反馈触摸屏通信输出到计算机监控系统停止上升急停故障复归下降远方/就地接触器及热继电器空开软启动装置交流电源上限位下限位信号输入指示灯拔、落锁定拔锁定到位4~20mA落锁定到位闸门控制PLC程序框图（部分）抜锁定、开始延时开闸门操作有故障？已到上限？返回有关命令？清命令拔锁定到位松闸时间未到开闸门锁定已松？发故障命令返回返回YYYYNNNNN清命令闸门控制PLC程序框图（部分）抜锁定、开始延时关闸门操作有故障？已到下限？返回有开命令？清命令拔锁定到位松闸时间未到关闸门锁定已松？发故障命令返回返回YYYNNNNN清开命令Y闸门控制PLC程序框图（部分）闸门上、下限判断及故障判断（一）到上限？和上限差值在许可范围内？返回到下限？计算开度测量和上限差值计算开度测量和下限差值和下限差值在许可范围内？传感器故障清开、关命令NNYYYN有开关命令？N速度超出最快或最慢范围计算动作速度返回清开、关命令电机故障返回NYABY上限标志下限标志Y闸门控制PLC程序框图（部分）上限开关闭合？开度接近上限？返回传感器故障清开、关命令NYYNA下限开关闭合？N开度接近下限？YNBY闸门上、下限判断及故障判断（二）上限标志下限标志思考一下问题1、如何实现上位机进行闸门操作？3、如何指定操作时位置？（位置控制）2、如何实现现地、远方操作？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：序号名称规范单位1提升闸门压力≤5.0兆帕2作用筒活塞工作行程6.75米3快速提升时间12分钟4快速关闭时间2分钟5作用筒活塞杆直径200毫米6工作液体专用锭子油任务一1.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？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！