原创 渣水液位测量控制系统设计 自动远程控制系统

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一、        系统总体设计

1、概述

     如图（1）所示是一个渣水池，液位测量控制系统的过程为：首先，渣水液位有个平台值（即极限值），当渣水液位达到这个平台值时，控制系统就会控制水泵让阀门打开，让渣水液位低于极限值。如此往复。

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   图（1） 渣水液位控制整体图

2、系统设计要求

（1）首先要能够实现平时的自动控制的要求；

（2）能够实现现场的实时控制的要求；

（3）特殊时能够实现远程控制的要求。

  3、系统构建

     根据系统设计要求，决定按以下方案设计：

     利用合适的传感器，后接两个二次表（一个在现场，另一个在远处的工作室）将所测液位显示出来并控制水泵阀门的开启，同时现场工作人员可以通过二次表的液位来手动控制阀门的开启和关闭，必要时，远处的工作人员也可以控制水泵让阀门开启和关闭。系统整体框图如图（2）。

二、        液位测量装置设计

1、传感器的选择

  传感器作为数据采集和数据转换的重要部件，一般由敏感元件、转换元件及转换电路三部分组成。

本系统主要涉及液位（长度）的测量，根据系统要求传感器的精度要求不是很高。目前常见的液位传感器主要有：电容式、差压式、电感式、超声波式、雷达式等。

电容式液位传感器以电容器为敏感元件，将液位量转换为等效界电常数∈的变化从而引起电容量的变化。因此只要测出电容变化量ΔC，便可测得液位量h。然而电容式传感器输出特性非线性较严重。

电感式同电容式一样输出特性非线性较严重。

而超声波式和雷达式虽然可以达到较高的精度，但价格较昂贵且本系统无需如此高的精度.经过综合考虑，决定使用差压式液位传感器。差动变压器式传感器具有线性范围大、测量精度高、稳定性好和使用方便等优点。一般输出为模拟的电压信号或电流信号。

本工程所选的液位传感器是TJ-1000系列投入式静压液位变送器，该系列投入式静压液位变送器是基于所测液体静压与该液体液位高度成正比的原理，采用扩散硅敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正。转换成4-20mADC标准电流信号输出。 投入式静压液位变送器的传感器部分可直接投入到液体中，变送器部分可用法兰或支架固定，安装使用极为方便。主要应用于城市给排水、水库、河流、海洋、储油罐、装存糊状物或泥浆的罐及石油、化工、电厂等部门的水位及其敞开式容器液体测量、被测液体介质无论是水、油、酸、碱及粘稠性液体都能测量，这是工矿企业工业过程检测控制系统中理想的液位变送仪表。

2、二次表的选择

      由于此次工程需要现场知道渣水液位，故需在现场配备一显示仪。由于HC100系列智能显示仪的诸多优点，所以此次工程选用HC<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />100C。关于HC100C的详细资料见文档《HC100系列智能显示仪》。图（3）即为HC100C智能显示仪的外形框图及引脚图。

图（3） HC100C智能显示仪的外形框图及引脚图

三、        液位自动控制原理

如图（4）为液位自动控制原理图。

液位传感器采到液位信号，经二次表后通过转换放大为1～5V的电压信号被8位模数转换器ADC0809采到转换为8位二进制数经80C51后通过软件检查该液位信号是否超过警戒液位信号，若超过该液位信号，那么单片机80C51的T0脚输出一个高电平控制模拟开关闭合进而导通水泵并且打开阀门排渣水使其液位低于警戒液位；同时单片机控制二次表不断输出液位高度。

                  图（4） 液位自动控制原理图

四、        现场实时控制原理

     通过在模拟开关两端并联一开关，由于HC100C智能显示仪有上下两排显示，通过单片机设定下排显示警戒液位值，而上排不断显示此时的液位值。当操作人员看到此时的液位值超过警戒液位值时，将开关闭合排水。

五、        远程控制要求

     远程可以通过Labview软件进行控制，软面板如图（5）所示。当看到液位高于警戒液位值时，只需点一下开关就可实现控制阀门和水泵来控制液位达到远程控制的作用。

图（5）   远程控制原理图