【正文】 c+OUT10K圖3 12 、輸出極性反轉電路 （ 3）、測點布置： 在軸承座上部打一小孔，感溫元件放在小孔中。 溫度補償調節(jié)部分運放感溫部分圖3 11 、AN 67 01 s溫 度傳感器結構原理圖+1243 AN6701s 型溫度傳感器由感溫部分，溫度補償調節(jié)部分和放大器組成。Js,將上式簡化、取對數后得 Ube=kT/qln(aJe/Js ) 如果圖中兩晶體管滿足下列條件： a1＝ a2， Js1＝ Js2， Je1/Je2＝γ為常數（γ是 Q 1， Q2發(fā)射極面積比因子，由設計和制造決定，為一常數），則兩晶體管基、射極電位差 Ube之差Δ Ube（ R1兩端之壓降）為 Δ Ube= Ube1 － Ube2=kT/qlny 可見，Δ Ube正比于絕對溫度 T。 q —— 電子電荷（ 1019C）； Ube—— 基、射極電位差。 (1) 集成傳感器工作原理： 1 2 21 21beI I RT TRVuu圖3 10 如圖 310 所示，一只晶體管的發(fā)射極電流密度 Je可用下式表示 Je＝ 1/a其性能比較如表 36 表 3溫度傳感器性能比較 傳感器類別 測溫范圍（℃） 精度（℃） 直線性 重復性 靈敏度 鉑測溫電阻 200～ 600 ～ 差 ～ 不高 熱電偶 200～ 1600 ～ 較差 ～ 不高 雙金屬片 20～ 200 1～ 10 較差 ～ 5 不高 熱敏電阻 50～ 300 ～ 不良 ～ 高 半導體管 40～ 150 良 ～ 高 集成溫度傳感器 55～ 150 優(yōu) 高 本系統(tǒng)是測量水泵軸承處的溫度，大約是 0～ 100℃之內，從測量范圍、精度、直線性、重復性和靈敏度綜合方面考慮，本系統(tǒng)選用集成傳感器，在集成傳感器中 AN6701s 型溫度傳感器具有很高的靈敏度，且價格便宜。 6) 溫度傳感器 : 測量溫度的傳感器歸根結底是熱電式傳感器，即把溫度變化轉換為電量變化。 則： f＝ n (2) 磁阻式轉速－脈沖轉換電路： 磁阻式轉速－脈沖轉換電路如圖 39所示 DBGBGBG240P10K Ω100 Ω 10k+12vU0傳感器線圈10123圖39 磁阻式轉速－脈沖轉換電路 傳感器的感應電壓由 D1 管削去負半周，送到 BG1 進行發(fā)大，再經BG2 組成的射極跟隨器，然后送入由 BG3 和 BG4 組成的射極耦合觸發(fā)器進行整形，這樣就得到方波輸出信號。 FS8001 系列無源磁電轉速傳感器測量范圍 ： 10～ 10000r/min（ 60 齒）輸出信號幅值： 30r/min500mV（ PP）（測試條件：發(fā)訊齒輪，齒數為 60，材料為電工鋼，模數為 2，傳感器端面距齒頂 1mm）。 (1) 轉速傳感器結構及工作原理： 轉速傳感器結構如圖 38所示， 1 1231永 久磁鐵3感 應線圈2軟 鐵4齒 輪圖3 8開 磁路磁阻式轉速傳感器N S 其由永久磁鐵 感應線圈 軟鐵 2組成，齒輪 4 安裝在被測轉軸上與其一起旋轉，安裝時把永久磁鐵產生的磁力線通過的軟鐵端部對準齒輪的齒頂，當齒輪旋轉時，齒的凹凸引起的磁阻變化，而使磁通量發(fā)生變化，因而在線圈 2中感應出交變的電勢，其頻率等于齒輪 2 和轉速 n 的乘積即 f＝ Zn/60 式中： Z —— 齒輪齒數； n —— 被測軸轉速（轉 /分）； f —— 感應電勢頻率（周 /秒）。 K—— 儀表系數（ m3）； Q—— 流經管道的體積流量（ m3/s）； (2) 渦輪流量傳感器調節(jié)電路： 廠家提供的正電源放大器電原理圖見圖 37。可用下式表示： f=K當葉輪轉動時，傳感器元件發(fā)出與流量有關的電脈沖信號。根 據現場需要，選擇其量程，及其口徑。 本系統(tǒng)選用天津市自動化儀表廠產品的 LWGY 型渦輪流量傳感器，其技術參數見表 35。 （ 2）集成方塊圖： MPX5100 系列硅壓力傳感器是全集成的溫度補償和放大輸出型壓力傳 感器，其集成方塊圖如圖 32 4）流量傳感器： 用于測量液體流量的傳感器有渦輪式、渦街式、旋進漩渦式、電磁式、節(jié)流式、均速管式、靶式、橢圓齒輪式等等。上表32給出其主要技術參數。 3）負壓傳感器： 負壓傳感器用于測量水泵吸入口處真空度，屬于壓力傳感器的范疇。 圖34 （ 2） 放大整形電路： ACY7F 型大輸出高精度應變式壓力傳感器提供了專門設計的電子線路，將應變計的毫伏級電壓輸出值放大為伏特級電壓，其電子線路如圖 35。 表 3 ACY7F型大輸出高精度應變式壓力傳感器主要技術參數 參數名稱 數值 單位 工作電壓 +9 VDC 量程規(guī)格 0～ 6等多種量程 Mpa 非線性 ≤ % 遲滯誤差 ≤ % 重復誤差 ≤ % 溫度零漂（ 10℃ 50℃） % ℃ 輸出靈敏度變化（ 10℃ 50℃） % ℃ 額定壓力輸出 5000+25 mV 初始不平衡輸出 +50(無壓力 ) mV 工作環(huán) 境 溫度 10～ 50 ℃ 相對溫度 90% 過載能力 額定壓力的 110% 外形尺寸 φ 28 90 mm 連接接管嘴 M14 (內錐 37o) mm 重量 約 250 g 選用 0～ 6MPA 量程，其靈敏度為 ?V/?P =5000247。 電阻應變式傳感器具有悠久的歷史，是應用最廣泛的傳感器之一，將電阻應變片貼在各種彈性敏感元件上， 可構成壓力等多種參數的電阻應變式傳感器，其具有以下優(yōu)點： ○1 、結構簡單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠； ○2 、易于實現測試過程自動化和多點同步測量、遠距測量和遙測； ○3 、靈敏度高，測量速度塊，適合靜態(tài)、動態(tài)測量； 所以，已被廣泛地用于諸多領域。 ppMP X21壓力源軟管夾圖3 壓力接口連接 （ 6）液位傳感器靈敏度計算： 1 ㎝ 水柱 等 效壓 力為 ，相 當于 其 靈敏 度 △ P/ △ H =MPX5050 靈敏度 △ V/△ P＝ 80 Mv/Kpa, MPX5100 靈敏度 △ V/△ P＝ 45Mv/Kpa, 則： 液位傳感器 MPX5050 靈敏度 △ V/△ H＝ 80 ＝ Mv/ cm 液位傳感器 MPX5100 靈敏度 △ V/△ H＝ 45 ＝ Mv/ cm 上述兩種傳感器一般情況是滿足大多數現場要求的，如果特殊情況不滿足現場要求，可選用 MPX 系列的其它型號傳感器，其有多種型號供客戶選擇。 圖3 型硅壓力傳感器工作原理 在 X 型 4 端電阻元件的 一個方向加偏置電壓而形成一個電流，當有剪切力作用時，將會產生一個垂直于電流方向的電場，電場變化則引起該方向的電位分布發(fā)生變化，從而在與電流垂直方向上的兩端得到有被測壓力而引 起的輸出電壓，該電壓正比于電場，而電場又與剪切應力成正比，因此產生的輸出壓力也就與外加剪切應力，即被測力成正比。它可以測出容器內液位變化時的壓差。當容器內液位變化時，管內空氣的壓力也會成比例的變化。 （ 1） 液位傳感器原理： 如果將一根管子豎直立起，其一端放于液體中，另一端完全敞開，則里面的液面與容器中的是完全相同的。尤其適應于空氣管傳感方式。 圖 2網絡連接器 第三章、外部設備選用 傳感器的選用 傳感器清單： 傳感器類型 水位傳感器 壓力傳感器 負壓傳感器 流量傳感器 轉速傳感器 溫度傳感器 代 號 Cgq1 Cgq2 Cgq3 Cgq4 Cgq5 Cgq6 數 量 2 6 6 6 6 6 1）水位傳感器（ cgq1）：主水倉、付水倉各一臺（ 2 臺）； 2）壓力傳感器 (cgq2)：測 量水泵出口處的排水壓力，每臺泵各一臺（ 6臺）； 3）負壓傳感器 (cgq3)：測量水泵入口處的真空度 ,每臺泵各一臺（ 6臺）； 4）流量傳感器 (cgq4)：測量水泵的排水流量，每臺泵各一臺（ 6 臺）； 5）轉速傳感器 (cgq5)：測量水泵軸的轉速，每臺泵各一臺（ 6臺）； 6）溫度傳感器 (cgq6)：測量水泵軸承處的溫度，每臺泵各一臺（ 6臺）； 傳感器選用 1) 水位傳感器： 測量液位的方法有許多種，如測量液體重量、液體電阻、弦線電位計、液體壓力等等其性能比較如表 31。 使用 STEP7Micro/WIN32 編程軟件進行參數的選擇。上位機采用 PΠ CPU、 64M 內存、 5G硬盤以上配置即可，其網絡組成見圖 26. CPU 226 CPU 226上位機232/485轉換器0號站3號站4號站圖2 網 絡組成圖Port0 Port0TD2002號站TD2001號站RS485RS232 網絡功能說明： ○1 上位機 (0 號站 )和 4號站通訊； ○2 通過網絡指令（ NETR 和 NETW） ，二個 CPU226 可以互相發(fā)送信息，本系統(tǒng)只需 3 號站向 4 號站寫數據； ○3 3號站檢測主水倉、補水倉水位并監(jiān)控 3臺泵； 4 號站監(jiān)控另外 3 臺泵。電流環(huán)通信，抗干擾能力強，適合于工業(yè)現場通信。 該專用網絡適用于距離在 3 公里以內易于鋪設專線網絡的監(jiān)控系統(tǒng)。數 據電臺無線通信網絡 本系統(tǒng)擬采用第一種網絡介質 RS485 或 RS422 專線網絡 其中 RS485為半雙工通信， RS422為全雙工通信；最遠傳輸距離可達 1200米，加中繼擴展可達 3000 米，通信速率的最大值： 10Mbit/s（距離 ≤ 12 米）；1Mbit/s（距離 ≤ 120 米）； 100Kbit/s（距離 ≤ 1200 米）；從機數建議在 32臺以內。綜合業(yè)務數字網綜合業(yè)務服務網專線網絡 RS485 或 RS422 專線網絡 由微機 PLC 網絡構成的監(jiān)控系統(tǒng)設計 由微機 PLC 網絡構成的監(jiān)控系統(tǒng)可以分為 2層，管理層由微機組成，執(zhí)行層由 PLC 組成。顯示 6號泵的信息（ 3個） 顯示 3號泵的信息（ 3個） 6號泵吸水口負壓（ 3 個） 故，需 3個 EM231 模擬量輸入模塊 TD200 文本顯示（ 1 號站）功能鍵（總共提供 8個）： 6號泵軸承處溫度（ 3 個） 3號泵排水口壓力（ 3 個） 輸入主水倉、補水倉液位（ 2個） 補水倉液位不足故障報警器（ 1個） 故，需 2個 16 點輸入 /繼電器 16 點輸出 EM223 數字量混合模塊。閥開與關（ 27 個） 電動、自動模式信號燈（ 2個） 電動閥開與關限位開關（ 24 個） 流量、轉速高速脈沖輸入（ 6個） 圖 25為 TD200 的界面示意圖 圖 2 TD200的界面示意圖 系統(tǒng)各模塊的 I/O 或功能鍵配置 按照系統(tǒng)要求及所選模塊，系統(tǒng)各模塊的 I/O 或功能鍵配置如下： PLC（ 4 號站） : （ 1）、輸入數字量： 圖 25CPU 與模塊連接示意圖 人機交互設備的選型 根據需要，在地上控制室和井下控制室中要具有人機交互設備，地上控制室采用上位機，井下控制室中采用與 SIMATIC PLC 配套的 TD200 操作員界面，其可以實現人機交互功能，且價格低，占用空間小，可與 PLC 同時安裝在同一操作盤上，顯示從 S7200CPU 讀來的信息。 4點 /組 電纜長度：不屏蔽 150m，屏蔽 500m 耗電 從 CPU 的 DC 5V(I/O總線 )耗電 40/80/150mA 、 PLC 與輸入輸出模塊的連接 西門子 S7200 系列