電容式液位計(液位傳感器)在水塔水位自動控制中的應用

本文概述：
       無論是在工業生產中還是在工農業生產、民用生活中，液位(水位)的控制也是一種非常普遍存在的，比如常見的水位控制有地下水位控制、水塔水位控制 、水電站水位、各類槽罐容器的液位控制，都離不開液  位或水位的測量與控制。要達到水位的監測與控制，方法有很多，幾種常見的方式有機械控制、邏輯電路控制、機電控制等。本文所述的測量方法是通過電容式液位計(液位傳感器)并采用PLC進行主控制，將一個自動測水位裝置電容式液位計(液位傳感器)被放置于水箱上。這一裝置以水的導電性為依據，可以全天候連續對水位的變化進行測量，水位變化被測量出來后，將會轉換成相應的電信號傳輸至主控臺應用MCGS組態軟件上，甚至可以通過GPRS無線信號傳輸單元將信號傳輸至主控臺，由主控臺組態軟件對接收到的信號進行數據處理，然后顯示出相應的水位、故障報警信息、實時曲線和歷史曲線，從而達到控制水位，使其穩定在一個適當的位置的目的?？蛻敉ㄟ^加將裝的GPRS無線傳輸系統，在互聯網上的任意一臺電腦終端，甚至是手機客戶端實時監測現場水位的變化。


 
　　水塔，一般多作為儲水設備修建在一些居民區里蓄水以備不時之需，有時候也是水廠生產工藝的一個重要組成部分。水塔多為高聳形結構，這樣的造型既方便蓄水和配水，同時也可以對給水管網中的水量和水壓予以保持和調節。水塔主要由水柜、基礎和連接兩者的支筒或支架組成。水塔在工業與民用建筑中比較常見而又特殊。它的施工需要特別精心和講究技藝，如果施工質量不好，輕則造成**性滲漏水，重則報廢不能使用。

　　傳統的水塔水位控制器采用浮球水位控制器，一般使用分管式浮球與纜浮球，管式浮球適合清水及粘度不大的液體，纜浮球適合污水，優點是價格適中，可以做出高、低、超高、超低四點控制。缺點是屬于開關量控制，無法給出實際水位。浮球上易粘附污物，使浮球不能可靠動作，管式浮球容易卡滯，纜浮球容易纏繞，所有浮球都有觸點接觸不良現象，結果都是系統失控，調整控制點很不方便[1]。

　　水箱水位控制器是一種新型的實用電路，具體地說，它是一種能夠維持水箱水位界于下水位和上水位之間的水位自動控制裝置，在控制電路的設計方面，包括一個控制盒和一個電子式水位開關，整個電路采用數字電路與模擬電路相結合，集成電路與分立元件相結合，具有成本低、容易實現、控制靈活等優點，其工作原理為通過內置電子探頭對水位進行檢測，再由水位檢測專用芯片對檢測到的信號進行處理，當被測液體到達動作點時，芯片輸出高或低電平信號，再配合PLC或水位控制器，可實現水位控制半自動或全自動化[2]。

　　在水塔水位的控制過程中，常需要檢測水位的變化，現如今的科學技術十分發達，檢測水位所用的器件也是相當的多，但為了達到檢測準確，檢測精度高及自動控制的目的所以選擇了液面傳感器對水塔的水位作檢測器件，本系統采用電容式液面傳感器來對水位進行檢測，電容式液面傳感器主要是采用測量電容的變化來判斷傳感器所在的位置是否被液體淹沒，如果傳感器所在的位置被液體淹沒傳感器就會輸出信號，液體淹沒時傳感器就接通[3]。

　　在水塔水位的控制過程中，為了便于使用PLC來自動控制水位，應從在水塔中的水位上下限出安裝液面傳感器。本系統采用PLC是基于以下四個原因：

　?。?）PLC具有很高的可靠性，抗干擾能力。通常的平均無障礙時間都在30萬小時以上；

　?。?）系統設計周期短，維護方便，改造容易，功能完善，實用性強；

　?。?）干擾能力強，具有硬件故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環境下正常工作的PLC；

　?。?）近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，是的實際應用成為可能。

　　在水塔水位的控制過程中，為了便于使用PLC來自動控制水位，應從在水塔中的水位上下限出安裝液面傳感器。效果如圖1所示：
 
　　如圖1可以看出，在水位的上下限C 、A位置安裝了液面傳感器SL1，在水位的上限安裝了液面傳感器SL2.SL1、SL2傳感器用來檢測水位，當A出有水時SL2輸出信號，液面淹沒傳感器傳感器接通，C出安裝的液面傳感器SL1也是同樣的道理，當水位低于A初或高于C出時，通過液面傳感器的檢測發出信號，PLC便自動控制是否該進水或是否停止出水；與此同時液面傳感器的檢測發出信號給報警器發出報警聲，提醒監控人及時處理問題。因此，該方案增強了系統的可靠性、穩定性和實用性[4]。
 
　　此方案采用PLC設計避免了軟件程序設計中的不穩定因素，提高了實際運用中的可靠性。試驗證明，此水塔水位控制器不僅實現了對水塔水位的精確控制，而且，此系統更具有工業生產的實際性及以下優點：水塔液位自動控制，水不溢出，不缺水，無需人值班看守；液位偉感器成本低；系統電路簡單，低成本；符合國家衛生標準；符合用電安全。終能達到水塔液位自動控制，水不溢出，不缺水，無需人值班看守的功能[5]。
 
　　本文通過介紹自行設計的水塔水位控制器，系統地闡述了設計方案及成品試驗。試驗證明，該系統在運行期間穩定性高，完全符合預先規定的標準，是可以投入生產的水塔水位控制器，該系統設計是基于可編程控PLC而設計的，充分地利用了PLC的強大功能。實現水位檢測、電機故障檢測、處理和等功能，提高了實驗的自動控制能力。進一步優化系統軟硬件設計，可為實時實現遠端控制，因此，該系統在農村水塔，城市水源檢測控制等領域有著廣闊的應用前景。

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