【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 號(hào)調(diào)理電路組成。該系列產(chǎn)品技術(shù)獨(dú)特、性能優(yōu)越，具有體積小、重量輕、安裝簡(jiǎn)便、能在惡劣環(huán)境長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的特點(diǎn)，特別符合頻繁沖擊壓力的測(cè)量。是目前理想的流體壓力測(cè)量?jī)x表。 主要技術(shù)指標(biāo)： ① 介質(zhì)：液體、氣體或蒸汽； ② 輸出：兩線制 4～ ； ③ 量程： 60MPa； ④ 電源： ，無負(fù)載時(shí)可工作在 ，最大電源電壓 ； ⑤ 輸出限制：變送器過壓時(shí)，內(nèi)部限流器輸出電流限制在 25mA 以下。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 流量計(jì)的安裝及使用 （ 1）水泵的流量與水泵出口的 閘閥開度和出口壓力、電動(dòng)機(jī)電流有直接的關(guān)系，這些參數(shù)之間相互結(jié)合可以檢測(cè)出水泵、電動(dòng)機(jī)的性能和工況，因此水泵出口流量的檢測(cè)有非常重要的意義。水泵出口流量的檢測(cè)有兩種布置方式： ① 流量檢測(cè)器安裝分別安裝在水泵出口的分支管路上； ② 流量檢測(cè)器安裝在水泵的總管路上。 兩種安裝位置的比較，采用 ② 的安裝方式可以滿足需求。采用 ① 的安裝方式可以保證準(zhǔn)確測(cè)量每一個(gè)水泵在每個(gè)工作過程中的流量。從而可以比較準(zhǔn)確的判斷出每個(gè)水泵機(jī)組的工作特性。但是結(jié)合煤礦井下排水過程的特點(diǎn) ：水泵的工作方式（輪番啟動(dòng)），如果采用 ② 所示的安裝方式，也可以判斷出每個(gè)水泵的流量，但是需要比較復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。軟件中可以通過檢測(cè)干路中的流量總和和所開啟的水泵數(shù)目，可以得到整個(gè)排水泵點(diǎn)擊機(jī)組的工況。因此處于造價(jià)、硬件系統(tǒng)的復(fù)雜等方面的考慮，優(yōu)先選擇 ② 的方式設(shè)置流量計(jì)。 （ 2）電磁流量計(jì)工作原理 電磁流量計(jì)由電磁流量轉(zhuǎn)換器和電磁流量傳感器組成的。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感器提供電源，并將其測(cè)量的流量信號(hào)整定成為標(biāo)準(zhǔn)的 4～ 20mA 電流 等其他形式的信號(hào)。電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第原理制成的一種流量計(jì)，用來測(cè)量導(dǎo)電液體的流量。其原理圖如圖 37 所示，它是由產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的系統(tǒng)、不導(dǎo)磁材料的管道以及在管道橫截面上的導(dǎo)電電極組成。磁場(chǎng)方向、電極連線、管道軸線三者之間是相互垂直的。 當(dāng)被測(cè)導(dǎo)電液體流過管道時(shí)，切割磁力線，于是在和磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其數(shù)值與液體的流速成正比。即 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 E=BDv （ ） 式中： B─磁感應(yīng)強(qiáng)度（ T）； D─切割磁力線的導(dǎo)體液體的長(zhǎng)度（為管道內(nèi)徑）（ m）； v─導(dǎo)電液體在管道內(nèi)的平均流速（ m/s）。 由式（ 37）得被測(cè)導(dǎo)電液體的體積流量為 （ ） 因此，知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就可以測(cè)出導(dǎo)電液體的流量。 圖 電磁流量傳感器原理圖 理論上認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 是常量，即直流磁場(chǎng)。但直流電勢(shì)將使被測(cè)液體電解，使電極極化。正電極背負(fù)離子包圍，負(fù)電極被一層正離子包圍，加大了電極的電阻，破壞了原來的測(cè) 量條件。同時(shí)內(nèi)阻增加隨被測(cè)液體成分的變化和工作時(shí)間長(zhǎng)短而變化，因而使輸出電勢(shì)不固定，影響測(cè)量精度。 而對(duì)被測(cè)量介質(zhì)的流量測(cè)量采用交流電（頻率為 50Hz）勵(lì)磁的交流磁場(chǎng)，即 （ ） 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 () 所以體積流量為 () 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 為了避免測(cè)量管路引起磁分流，故需要用非導(dǎo)磁材料做成。另外，由于測(cè)量管路處于較強(qiáng)的交流磁場(chǎng)中，管壁產(chǎn)生渦流，因而產(chǎn)生二次磁通。為了減少渦流，要求測(cè)量管路的材料具有較高電阻率。且對(duì)于不同直徑的電磁流量計(jì)，其電極、測(cè)量管路都采用不同的材料做成。 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強(qiáng)和進(jìn)步，各種智能型電磁流量計(jì)已經(jīng)很容易地制造出來，并應(yīng)用于測(cè)量管道中導(dǎo)電液體的體積流量，如水、污水、泥漿、礦漿、酸、堿、鹽液體及食品漿液等。在石油化工、礦冶、煤炭、水利工程給排水、污水處理等 行業(yè)中廣泛應(yīng)用。電磁流量計(jì)可以達(dá)到以下要求： ① 4～ 20mA 信號(hào)輸出型； ② 抗干擾性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性可靠、整體防爆； ③ 測(cè)量范圍寬，流速 ～ 15m/s。 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強(qiáng)和進(jìn)步，電磁流量計(jì)達(dá)到抗干擾性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性可靠、整體防爆的要求，適合在煤礦井下使用，且也逐步的推廣和使用。由于每臺(tái)水泵的工作曲線特別是使用了一定年限的離心式水泵的流量 /功率、流量 /效率等曲線有較大的差異，因此無法各處每臺(tái)水泵在工作過程中的流量正常閾值和水泵排出水過少的閾值。這些閾值只有在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)每臺(tái)水泵不同的流量特性設(shè)定出相應(yīng)的 閾值。雖然電磁流量傳感器在使用、安裝的過程中比較復(fù)雜，但可以肯定的說，隨著流量傳感器在中央泵房自動(dòng)排水系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 溫度傳感器的選型 設(shè)計(jì) 溫度傳感器一般分為接觸式和非接觸式兩大類。所謂接觸式就是傳感器直接與被測(cè)物體接觸，這是測(cè)溫的基本形式。這類溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最多山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 的一類。 非接觸式溫度傳感器理論上不存在接觸式溫度傳感器的滯后和應(yīng)用范圍上的限制，可測(cè)高溫、腐蝕、有毒、運(yùn)動(dòng)物體及固體、液體表面的溫度，不干 擾被測(cè)溫度場(chǎng)，但測(cè)量精度低，使用不太方便。 通過比較，宜選擇接觸器溫度傳感器測(cè)量溫度比較合適。本文選擇PT100 溫度傳感器測(cè)電機(jī)及水泵溫度。 PT100 傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測(cè)溫，其溫度 /組織對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 200℃ t0℃ 時(shí)， （ ） 0℃ ≤t≤850℃ 時(shí)， （ ） 式中， A=103； B=107； C=1012。 PT100 溫度傳感器是一個(gè)模擬信號(hào)，它在實(shí)際應(yīng)用中有兩種形式：一種是不需要顯示的，主要采集到 PLC， PT100 直接把采集到的電阻變?yōu)?1～5V DC 輸入到 PLC，經(jīng)過簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以得到相應(yīng)的溫度值（這樣的形式可以同時(shí)采集多路）。還有一種就是單獨(dú)的一個(gè) PT100 溫度傳感器（工作電源是 24V DC），產(chǎn)生一個(gè) 4～ 20mA 的電流。 PT100 溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下： 測(cè)溫范圍： 200℃ ～ +850℃ ； 允許偏差值 ℃ ： A 級(jí) 177。（ + ）， B 級(jí) 177。（ + ）； 熱響應(yīng)時(shí)間小于 30s； 最小置入深度：熱電阻的最小置入深度 ≥200mm； 允通電流 ≤5mA。 另外， PT100 溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 振動(dòng)傳感器 振動(dòng)變送器分為分體式跟一體化兩種。 BVM200B 系列振動(dòng)變送器，主要用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的絕對(duì)振動(dòng)，如機(jī) 殼振動(dòng)、軸瓦振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)等。監(jiān)測(cè)由于轉(zhuǎn)子的不平衡、不對(duì)中、機(jī)件松動(dòng)、滾動(dòng)軸承損壞、齒輪損壞等引起的振動(dòng)變化。適用于汽輪機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、電機(jī)、齒輪箱等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，適用于不同類型的 振動(dòng)傳感器 。 BVM200B 一體化型振動(dòng)變送器，主要用于在線監(jiān)測(cè)各種大型設(shè)備運(yùn)行時(shí)的機(jī)械振動(dòng)及設(shè)備狀態(tài)，如機(jī)殼振動(dòng)、軸瓦振動(dòng)、軸系振動(dòng)等。監(jiān)測(cè)由于轉(zhuǎn)子的不平衡，不對(duì)中、機(jī)件松動(dòng)、滾動(dòng)軸 承損壞、齒輪損壞等引起的振動(dòng)變化。適用于汽輪機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、制氧機(jī)、電機(jī)、泵、齒輪箱等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械。適用于不同類型的振動(dòng)傳感器。 BVM200B 振動(dòng)變送器的主要技術(shù)參數(shù)如表 所示 。 表 BVM200B 振動(dòng)變送器的主要技術(shù)參數(shù) 輸出 加速度型 測(cè)量范圍 振動(dòng)速 度 （ mm/s） 振動(dòng)位移 峰值 (μm) 振動(dòng)加速度峰 (m/s2) 0200 02020 0200 輸出 三線制對(duì)應(yīng) 4～ 20mA 負(fù)載電阻 0～ 500Ω 動(dòng)態(tài)波形輸出 +1V (7mV/mms1) 頻率響 應(yīng) 5－ 1000Hz 電壓、電流傳感器的設(shè)計(jì)選型 該設(shè)計(jì)中測(cè)量電流電壓信號(hào)采用霍爾電流、電壓傳感器，霍爾電流、電壓傳感器是當(dāng)今電子測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，可廣泛應(yīng)用于電力、電子、交流變頻調(diào)速、逆變裝置、電子測(cè)量和開關(guān)電源等諸多領(lǐng)域，可完全替代傳統(tǒng)的互感器和分流器，并具有精度高、線性度好、頻帶山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 寬、響應(yīng)快、過載能力強(qiáng)和不損失測(cè)量電路能量等優(yōu)點(diǎn)。 （ 1）霍爾傳感器 /變送器的工作原理 霍爾電流、電壓傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直放式，霍爾電流、電壓傳感器 一般由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾器件和放大電路等組成。 直測(cè)式霍爾電流傳感器原邊電流 Ip產(chǎn)生的磁通量聚集在磁路中，并由霍爾器件檢測(cè)出霍爾電壓信號(hào)，經(jīng)過放大器放大，該電壓信號(hào)精確地反映原邊電流。磁平衡霍爾電流傳感器原邊電流 Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流 Is 通過副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流 Is精確地反映原邊電流。磁平衡霍爾電壓傳感器原邊電壓 Vp通過原邊電阻 R 1轉(zhuǎn)換為原邊電流 Ip， Ip產(chǎn)生的磁通量與霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流 Is通過副邊線圈所產(chǎn)生的。 （ 2）霍爾電流、電壓傳感器技 術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn) ① 量程：電流為 5～ 10000A；電壓為 5～ 5000V； ② 精度：霍爾傳感器模塊在工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)于 1%； ③ 線性度：優(yōu)于 %； ④ 工作頻帶： 0～ 20HZ； ⑤ 過載能力： 0～ 177。 10000A。 開關(guān)量輸入通道 開關(guān)量輸入為數(shù)字量輸入模塊，設(shè)計(jì)采用 SM321數(shù)字量輸入模塊。該模塊共有 32點(diǎn)輸入，按每組 16個(gè)隔離，直流 24V 供電，模塊接口電路完成現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量信號(hào)變?yōu)?PLC 內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，其中外部開關(guān)信號(hào)與內(nèi)部電路通過 光耦隔離來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)煤礦井下防爆電氣設(shè)備的要求，從危險(xiǎn)區(qū)域引入水泵控制裝置的信號(hào)必須經(jīng)過電氣隔離。因此該系統(tǒng)中需要在山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 SM321接口模塊前端加以光耦隔離板 。危險(xiǎn)區(qū)引入的開關(guān)量信號(hào)采用本 安電源供電，引入到 SM321模塊內(nèi)的開關(guān)量信號(hào)采用 PS307電源模塊供電，如圖 。 本 安 電 源P S 3 0 7光耦隔離板開關(guān)量輸入模塊+ 2 4 VG N DL +M公 共 端開 關(guān) 1開 關(guān) 2開 關(guān) N危 險(xiǎn) 區(qū)安 全 區(qū) 圖 SM321接線原理 該設(shè)計(jì)所用數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)為 32點(diǎn)，具體如下表 。 表 數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 數(shù)字量輸入 點(diǎn)數(shù) 方式選擇開關(guān) 2 水泵手動(dòng)啟動(dòng) 3 水泵手動(dòng)停止 3 水泵檢修 3 真空電磁閥開到位 2 真空電磁閥關(guān)到位 2 水泵電動(dòng)閥開到位 3 水泵電動(dòng)閥關(guān)到位 3 電機(jī)開返回信號(hào) 3 電機(jī)關(guān)返回信號(hào) 3 備用開關(guān) 1 故障復(fù)位信號(hào) 1 采集水位信號(hào) 3 總計(jì) 32 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 顯示模塊的設(shè)計(jì) 觸摸屏簡(jiǎn)介 觸摸屏是一種定位設(shè)備，用戶可以直接用手向計(jì)算機(jī)輸入坐標(biāo)信息 和鼠標(biāo)、鍵盤一樣，是一種輸入設(shè)備。觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、 節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，只要用手指輕輕地碰觸計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直接了當(dāng)，這種技術(shù)極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。觸摸屏的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢 ； 城市街頭的信息查詢 ； 此外還可廣泛 應(yīng)用于企業(yè)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等 。 所謂觸摸屏，從市場(chǎng)概念來講，就是一種人人都會(huì)使用的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或者說是人人都會(huì)使用的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備。不用學(xué)習(xí)，人人都會(huì)使用，是觸摸屏最大的魔力，這一點(diǎn)無論是 鍵盤 ，還是鼠標(biāo)，都無法與其相比。人人都會(huì)使用，也就標(biāo)志著計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及時(shí)代的真正到來。 從技術(shù)原理角度來 講， 觸摸屏是一套透明的絕對(duì)定位系統(tǒng)，首先它必須 保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數(shù)字化儀、寫字板、電梯開關(guān)，它 們都不是觸摸屏 ；其次它 是絕對(duì)坐標(biāo)， 觸摸屏軟件都不需要光標(biāo)，有光標(biāo)反倒影響用戶的注意力，因?yàn)楣鈽?biāo)是給相對(duì)定位的設(shè)備用的，相對(duì)定位的設(shè)備要移動(dòng)到一個(gè)地方首先要知道現(xiàn)在在何處，往哪個(gè)方向去，每時(shí)每刻還需要不停的給用戶反饋當(dāng)前的位置才不至于出現(xiàn)偏差。這些對(duì)采取絕對(duì)坐標(biāo)定位的觸摸屏來說都不需要 。再其次就是能 檢測(cè)手指的觸摸動(dòng)作并且判斷手指位置。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 觸摸屏工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏