工程測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書水塔液位測(cè)量控制系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-24 13:00本頁面
【正文】 低于要求的精確水位時(shí)，注水，達(dá)到精確水位時(shí)停止。然后停止注水，如圖 24 區(qū)間水位控制2所示圖 24 區(qū)間水位控制2當(dāng)前水位高于設(shè)定的最高水位，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)然后排水，直到水位達(dá)到設(shè)定的最高值。如圖 22 液位報(bào)警所示，采用手動(dòng)排水。圖 21 手動(dòng)控制正常工作繼續(xù)注水，一直讓水位達(dá)到100cm，此時(shí)水位已經(jīng)超過90cm，系統(tǒng)自帶的水位極限檢測(cè)發(fā)出警告，上限指示燈高亮變紅，提醒用戶采取有效措施。五、系統(tǒng)測(cè)試完善 系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)連接完成之后，需進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)各個(gè)功能的正確性。電機(jī)、電磁閥和繼電器的工作分別需要220V交流、24V直流和6V 直流電壓，由于沒有購買相應(yīng)的電源，只能利用實(shí)驗(yàn)室已有的平臺(tái)，如圖 19 供電實(shí)驗(yàn)臺(tái)所示圖 19 供電實(shí)驗(yàn)臺(tái)由于水塔的電機(jī)和電磁閥距離供電試驗(yàn)臺(tái)較遠(yuǎn)，我們采用一個(gè)相當(dāng)于接線端子的中間過渡，將電機(jī)、電磁閥、試驗(yàn)臺(tái)、繼電器、采集卡連接起來，這樣接線就可簡(jiǎn)便一些。圖 18 水塔模型水塔模型的硬件系統(tǒng)包括主水塔和副水塔，副水塔的水位我們不做要求，只為主水塔供水及存水。先將傳感器的信號(hào)接到采集卡上，再將6251給出的信號(hào)連接到三極管放大電路，把電機(jī)和繼電器的線正確連接到繼電器上，然后將放大電路的各線連接到響應(yīng)的電源上即可。焊接的電路板比較粗糙，兩個(gè)電路使用顏色不同的電線，這樣在電路連接的時(shí)候就會(huì)很方便，不用找三極管的各個(gè)極了。與其對(duì)應(yīng)的電路原理圖如圖 2 注水、排水控制電路所示。其相應(yīng)參數(shù)可參見說明書。 信號(hào)采集卡的選擇信號(hào)采集卡有多種多樣，我們沒有必要專門找一個(gè)，只要能采集簡(jiǎn)單的電壓數(shù)據(jù)并輸出模擬電壓即可，這里就利用實(shí)驗(yàn)室的National Instruments的USB6251即可。如圖 14 電磁閥所示圖 14 電磁閥 繼電器的選擇繼電器選擇，因?yàn)槌绦蚪o出的信號(hào)比較，設(shè)定為5V，選擇時(shí)選擇線圈電壓為6V的即可實(shí)現(xiàn)放大電路的功能，而其控制的電路要能承受220V的電壓。圖 12 液位變送器接線圖 電機(jī)的選擇根據(jù)水塔整體的尺寸相應(yīng)地選擇一定功率和速度的電機(jī)，保證系統(tǒng)正常工作，如圖 13 注水、排水電機(jī)所示。其敏感部分放入水中感知壓強(qiáng)水位，信號(hào)工作部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 12 液位變送器接線圖所示，共三個(gè)接線端，P+表示電源，S+表示輸出信號(hào)，表示接地。圖 11液位變送器其相關(guān)參數(shù)如下：型號(hào)：STK633工作電壓：12——36V工作壓力：0——10kPa最大壓力：30 kPa輸出信號(hào)電壓：1——5V其分為敏感部分和輔助工作部分，敏感部分放入水中，由于是電容原理的傳感器，不可用手或者其他硬物接觸傳感器表面，以防傳感器損壞。兩個(gè)信號(hào)輸出有三個(gè)接口，其中一個(gè)為公用的地線。圖 10 信號(hào)輸出 注水排水兩個(gè)電壓信號(hào)分別通過DAQ助手輸出到數(shù)據(jù)采集器的兩個(gè)端口，控制注水和排水電機(jī)及相應(yīng)的電磁閥。采用條件結(jié)構(gòu)，如圖 10 信號(hào)輸出所示，如果為真就給出高電平5v，如果為假就給出低電平0。如圖 9 手動(dòng)水位控制所示圖 9 手動(dòng)水位控制上述三種控制方式都是通過布爾量來控制如何給出信號(hào)的，三種工作方式，只要有任何一部分給出信號(hào)即可給出信號(hào)，因此可將上述三種方式的布爾結(jié)果進(jìn)行一個(gè)或運(yùn)算然后給出一個(gè)總布爾量，即只要有一種工作方式讓電機(jī)工作，電機(jī)就會(huì)工作，這就是程序的核心部分了。如圖 8 區(qū)間水位控制所示圖 8 區(qū)間水位控制手動(dòng)水位控制：這個(gè)功能允許用戶通過程序控制一個(gè)開關(guān)來控制電機(jī)的注水和排水。如果實(shí)際水位小于給出的最低水位，則給出另一個(gè)布爾信號(hào)TRUE控制注水電機(jī)的工作，否則給出FALSE不執(zhí)行操作。如果恰好是這個(gè)水位，也不做響應(yīng)。下面逐個(gè)分析每種控制方式的控制原理：精確水位控制：用戶輸入想要精確控制的水位，與傳感器得到的水位的信號(hào)做比較，如果輸入的值大于目前水位，輸出一個(gè)布爾信號(hào)TRUE來控制后面的電壓輸出部分，進(jìn)而控制注水電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；否則給出FALSE，注水電機(jī)不動(dòng)。如圖 6 控制方式選擇所示。程序框圖如圖 5LabVIEW控制程序框圖所示。可以在前面板中右鍵設(shè)置不同工作狀態(tài)的顏色等屬性。給出電機(jī)信號(hào)的同時(shí)，把電機(jī)工作狀態(tài)告訴操作者。 工作狀態(tài)顯示部分本程序系統(tǒng)有多個(gè)工作狀態(tài)，電機(jī)的工作狀態(tài)我們也要實(shí)時(shí)了解，如果水位偏離了水塔工作的正常范圍，還必須作出報(bào)警，這里根據(jù)硬件設(shè)置低于10cm時(shí)下限報(bào)警，高于90cm時(shí)上限報(bào)警。我們選用的是STK633液位變送器，其輸出電壓為1—5v，測(cè)量范圍1100cm，先進(jìn)行標(biāo)定。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，首先動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)組，再經(jīng)過索引數(shù)組即可變成我們程序可處理的數(shù)字量，這個(gè)量就是傳感器輸出的電壓。整體分為信號(hào)采集部分、工作狀態(tài)顯示部分、程序邏輯部分以及信號(hào)輸出部分。 工作時(shí)，相應(yīng)指示燈高亮。系統(tǒng)的三個(gè)工作功能選項(xiàng)，精確水位控制、區(qū)間水位控制、手動(dòng)控制?？刂葡到y(tǒng)的功能在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，電機(jī)和響應(yīng)電磁閥工作，我們需要給出一個(gè)指示，注水和排水電機(jī)分別高亮綠色顯示。第二部分為功能顯示燈部分，這一部分只是讓我們能更清楚的知道系統(tǒng)現(xiàn)在的工作狀態(tài)，分為注水、排水指示燈部分和水位上下限報(bào)警部分。首先，我們?cè)O(shè)計(jì)出滿足基本功能的前面板，如圖 3 LabVIEW控制系統(tǒng)前面板所示。如圖 2 注水、排水控制電路所示，M為繼電器。為完成此功能，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的放大電路實(shí)現(xiàn)繼電器的工作，繼電器的兩個(gè)開關(guān)分別控制電機(jī)和其相應(yīng)的電磁閥。而開關(guān)的控制則需要LabVIEW給出的信號(hào)來控制，LabVIEW系統(tǒng)給出的電壓信號(hào)是不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電磁閥的，電機(jī)電壓220V，電磁閥工作電壓24V，這樣就考慮用繼電器來完成相應(yīng)的控制，繼電器工
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