擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)在水(shui)位(wei)控(kong)制系統中的(de)應(ying)用

在水(shui)位(wei)控(kong)制中，擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)可(ke)以將(jiang)水位(wei)信(xin)號(hao)轉(zhuan)化為壓(ya)力信(xin)號，實(shi)現參數(shu)的間(jian)接(jie)測量(liang)。而組態監控(kong)技(ji)術(shu)為(wei)實(shi)施數(shu)據采(cai)集、過程監(jian)控(kong)、生(sheng)產(chan)控(kong)制提供了基礎平(ping)臺，可(ke)以和(he)檢(jian)測部(bu)件(jian)、控(kong)制部件(jian)構成(cheng)復(fu)雜(za)的應用(yong)系統，在節能、提高計(ji)量精(jing)度(du)、改善產品質(zhi)量、完成(cheng)部(bu)門間傳(chuan)遞生(sheng)產信息(xi)等(deng)方面(mian)發(fa)揮(hui)核心(xin)作(zuo)用，有(you)利(li)於(yu)企(qi)業(ye)消除(chu)信息孤島、降(jiang)低運作(zuo)成(cheng)本、提高生產(chan)效(xiao)率(lv)。

1、擴散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)的技術(shu)特點(dian)和(he)工(gong)作(zuo)原理(li)
       擴散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)由擴散矽壓(ya)力芯片(pian)和信(xin)號(hao)處理(li)電路組成(cheng)，經過精密(mi)的(de)補償技(ji)術(shu)、信(xin)號(hao)處理(li)技術(shu)，具(ju)有(you)測量(liang)範(fan)圍(wei)寬、測量(liang)精度(du)高的特點(dian)，可(ke)以長(chang)期在線(xian)檢(jian)測壓(ya)力信(xin)號。擴(kuo)散矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)采(cai)用(yong)24V直流(liu)電(dian)源，當(dang)外加壓(ya)力時，將引起(qi)壓(ya)力芯片(pian)的輸出(chu)電壓(ya)發生(sheng)變化，再經過信號(hao)處理(li)電路將(jiang)其放(fang)大，並(bing)轉(zhuan)換為與輸入(ru)壓(ya)力成(cheng)線(xian)性(xing)對應(ying)關(guan)系的標(biao)準(zhun)4-20mA直流(liu)信(xin)號輸出(chu)，可(ke)直接(jie)與二次儀(yi)表(biao)以及計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)制系統連(lian)接(jie)，實(shi)現生(sheng)產(chan)過程的(de)自(zi)動檢(jian)測和(he)控(kong)制，可(ke)廣泛(fan)應用於各種(zhong)工業領(ling)域中壓(ya)力的(de)檢(jian)測。正(zheng)常情(qing)況下(xia)，擴散矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)測量(liang)的是(shi)壓(ya)力信(xin)號，根(gen)據壓(ya)力參(can)數(shu)與水位(wei)參(can)數(shu)之間的關系P=pgh.
       式中：P—容器中液體(ti)的(de)靜壓(ya)力；p—容器中液體(ti)的(de)密度(du)，常數(shu)；g —重力(li)加速(su)度(du)，常數(shu)；h —容器中液體(ti)的(de)水位(wei)。

  由(you)上(shang)式可(ke)知，容器中液體(ti)的(de)水位(wei)參(can)數(shu)和壓(ya)力參(can)數(shu)之間存(cun)在著線性關系。因(yin)此可(ke)以將(jiang)擴散矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)直接(jie)安(an)裝(zhuang)在水(shui)罐底部(bu)，根據(ju)測量(liang)的壓(ya)力信(xin)號即(ji)可(ke)得到(dao)水(shui)位(wei)信(xin)號(hao)，從而(er)將(jiang)水位(wei)測量(liang)轉(zhuan)換為壓(ya)力測量(liang)，實現(xian)了信號的間(jian)接(jie)測量(liang)。測量(liang)所得的(de)水(shui)位(wei)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)經壓(ya)力變(bian)送器(qi)轉(zhuan)換成(cheng)4-2OmA直(zhi)流(liu)信(xin)號後，再(zai)經250歐(ou)姆電(dian)阻轉(zhuan)換成(cheng)直(zhi)流(liu)1-5V標(biao)準(zhun)信號(hao)，分(fen)別送(song)顯(xian)示(shi)儀(yi)表(biao)和計(ji)算(suan)機(ji)。

2、水(shui)位(wei)控(kong)制系統介紹
       利(li)用(yong)擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)作(zuo)為水(shui)位(wei)檢(jian)測部(bu)件(jian)組成(cheng)的(de)水(shui)位(wei)控(kong)制系統被(bei)控(kong)對象(xiang)由(you)上、下(xia)兩個(ge)儲液罐組成(cheng)，水(shui)位(wei)測量(liang)由安(an)裝(zhuang)在罐底的(de)兩個(ge)GYG型擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)來完成(cheng)，水(shui)位(wei)調(tiao)節通(tong)過對水(shui)泵(beng)、調節閥(fa)、出(chu)水閥(fa)的(de)通(tong)斷控(kong)制來實現(xian)。其控(kong)制要(yao)求(qiu)為:將(jiang)水罐1水位(wei)日1控(kong)制在1-8m，水(shui)罐2水位(wei)日:控(kong)制在1-5m。其(qi)控(kong)制策(ce)略如(ru)下(xia):
       a.水罐1水位(wei)日,H1》8 m，關閉(bi)水(shui)泵(beng)。
       b.水(shui)罐1水位(wei)日H1《lm，打(da)開水泵。
       c.水罐2水位(wei)日H2》5 m,關閉(bi)調(tiao)節閥(fa)。
       d.水(shui)罐2水位(wei)日H2《 m，打(da)開調節閥(fa)。
       e.水(shui)罐2水位(wei)H2《1 m，關(guan)閉(bi)出(chu)水閥(fa)，否(fou)則(ze)打(da)開出(chu)水閥(fa)。

2.1 硬件(jian)部分(fen)
       水(shui)位(wei)控(kong)制系統，是(shi)利(li)用(yong)安(an)裝(zhuang)在罐底的(de)兩個(ge)GYG型擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)對兩個(ge)水罐的水(shui)位(wei)進(jin)行實時檢(jian)測，然(ran)後將(jiang)被(bei)測的(de)1-5V標(biao)準(zhun)信號(hao)經A/D轉(zhuan)換後輸入(ru)計(ji)算(suan)機(ji)，根(gen)據(ju)采(cai)集到(dao)的(de)信號(hao)情(qing)況，計(ji)算(suan)機(ji)將(jiang)控(kong)制信號經D/A轉(zhuan)換後輸出(chu)給(gei)執(zhi)行機(ji)構，對水(shui)泵(beng)、調節閥(fa)、出(chu)水閥(fa)進(jin)行上述(shu)的(de)控(kong)制，從而(er)形(xing)成(cheng)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)制的閉環(huan)控(kong)制方案。其系統組成(cheng)如(ru)圖(tu)1所示(shi)。

       圖(tu)1中，由(you)於(yu)本系統有(you)兩路模(mo)擬(ni)量(liang)輸入(ru)(AI)，三路開(kai)關量輸出(chu)(DO)，因(yin)此I/o接(jie)口設(she)備選(xuan)用研(yan)祥(xiang)PCL-818L多功(gong)能板(ban)卡，該(gai)卡(ka)有(you)16路模(mo)擬(ni)量(liang)輸入(ru)，輸入(ru)模(mo)擬(ni)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)壹(yi)10 ~ +10V,1路模(mo)擬(ni)量(liang)輸出(chu)(zui大士1OV),16路數(shu)字量(liang)輸入(ru)(DI)和16數(shu)字量(liang)輸出(chu)(DO)，TTL/D丁(ding)L電平兼容。為了便(bian)於對象(xiang)與PCL-818L多功(gong)能板(ban)卡之間接(jie)線(xian)，同(tong)時選(xuan)用相(xiang)應的(de)接(jie)線(xian)端子板(ban)，DO通(tong)道(dao)選(xuan)用16路繼(ji)電器輸出(chu)端子板(ban)PCLD-785，該(gai)端子板(ban)輸出(chu)觸點(dian)負(fu)載(zai)為DC: 30V/1 A, AC: 120V/0.，水(shui)泵(beng)和(he)電磁(ci)閥(fa)的(de)需(xu)要(yao)。AI通(tong)道(dao)選(xuan)用PCLD-880端子板(ban)。

       PCL-818L多功(gong)能板(ban)卡可(ke)以插(cha)入(ru)計(ji)算(suan)機(ji)機(ji)箱內任(ren)何(he)壹(yi)個(ge)空余(yu)的ISA擴(kuo)展槽(cao)上。端子板(ban)可(ke)以安(an)裝(zhuang)在機(ji)箱外適當(dang)處。PCL-818L多功(gong)能板(ban)卡與Al端子板(ban)PCLD-880之間通(tong)過37芯D型(xing)插(cha)頭連(lian)接(jie)，與DO輸出(chu)端子板(ban)PCLD-785之間用20芯扁平(ping)電(dian)纜連(lian)接(jie)，對象(xiang)與接(jie)線(xian)端子板(ban)間用(yong)導線連(lian)接(jie)。其(qi)I/O分(fen)配(pei)方(fang)式如(ru)表(biao)1所示(shi)。

       系統中的(de)計(ji)算(suan)機(ji)選(xuan)用工(gong)業控(kong)制計(ji)算(suan)機(ji)，通(tong)過相連(lian)的(de)打(da)印(yin)機(ji)，可(ke)以實(shi)現水位(wei)參(can)數(shu)的報(bao)表(biao)輸出(chu)以及曲線顯(xian)示(shi)。而通(tong)過TCP/IP協(xie)議(yi)，計(ji)算(suan)機(ji)可(ke)以和(he)Internet或局域網(wang)實現互(hu)聯，從而(er)實(shi)現遠程(cheng)監(jian)控(kong)。

2.2軟(ruan)件(jian)部分(fen)
       水(shui)位(wei)控(kong)制系統以(yi)硬件(jian)為基礎，以(yi)軟(ruan)件(jian)為核心(xin)。硬件(jian)的組成(cheng)給(gei)系統提供了與計(ji)算(suan)機(ji)連(lian)接(jie)的(de)必(bi)要(yao)條件(jian);軟件(jian)的設計(ji)充分(fen)利(li)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)特點(dian)、發(fa)揮(hui)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)作(zuo)用。本系統設(she)計(ji)軟件(jian)采(cai)用(yong)組態軟件(jian)MCGS，組態軟件(jian)是(shi)近年(nian)來(lai)在工(gong)業自(zi)動化領(ling)域興(xing)起的(de)壹(yi)種(zhong)新型的(de)軟件(jian)開發技術(shu)，開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)通(tong)常不需(xu)要(yao)編制具體(ti)的(de)指(zhi)令和(he)代碼，只(zhi)要(yao)利(li)用(yong)組態軟件(jian)包(bao)中的(de)工(gong)具，通(tong)過硬件(jian)組態(硬件(jian)配置)、數(shu)據組態、圖(tu)形圖(tu)像(xiang)組態等(deng)工作(zuo)即(ji)可(ke)完成(cheng)所需應(ying)用軟(ruan)件(jian)的開發工作(zuo)，它(ta)具(ju)有二次開發簡(jian)便(bian)、開發周(zhou)期(qi)短(duan)、通(tong)用性(xing)強(qiang)、可(ke)靠性(xing)高等(deng)優點(dian)。 根(gen)據(ju)水(shui)位(wei)控(kong)制系統對自(zi)動(dong)測控(kong)系統的(de)要(yao)求(qiu)，在選(xuan)擇好(hao)相應的硬件(jian)設備後，即(ji)可(ke)用MCGS組態軟件(jian)對自(zi)動(dong)測控(kong)系統進(jin)行應用(yong)軟(ruan)件(jian)系統的(de)組態，也(ye)就是(shi)在MCGS工(gong)控(kong)組態軟件(jian)的基礎上(shang)進(jin)行二次開發，其(qi)具體(ti)的(de)組態過程簡(jian)述(shu)如(ru)下(xia):
       1)系統菜(cai)單(dan)和(he)系統參(can)數(shu)組態:在MCGS的(de)“主控(kong)窗(chuang)口”中，按(an)水(shui)位(wei)控(kong)制系統對自(zi)動(dong)測控(kong)系統的(de)要(yao)求(qiu)，對其(qi)系統菜(cai)單(dan)和(he)系統參(can)數(shu)進(jin)行定(ding)義(yi)和設(she)置(zhi)。
       2)設備構件(jian)的組態:按(an)此(ci)自動測控(kong)系統中的(de)硬件(jian)配置情(qing)況，在MCGS的(de)“設備窗(chuang)口”中對I/o卡(ka)等(deng)進(jin)行設置(zhi)和(he)組態。
       3)用戶(hu)界面的組態:按(an)水(shui)位(wei)控(kong)制系統的(de)要(yao)求(qiu)和用(yong)戶的(de)習慣，在MCGS的(de)“用戶(hu)窗口”中用(yong)MCGS的(de)工具(ju)進(jin)行系統運行封面(mian)和(he)主控(kong)界(jie)面(mian)的(de)設(she)計(ji)組態。
       4)實時數(shu)據對象(xiang)的(de)組態:按(an)此(ci)水位(wei)控(kong)制系統對其(qi)自(zi)動測控(kong)系統的(de)要(yao)求(qiu)，在MCGS的(de)“實時數(shu)據庫(ku)窗口”中分(fen)別對有(you)關(guan)的數(shu)據和(he)變量(liang)等(deng)進(jin)行定(ding)義(yi)和設(she)置(zhi)。
       5)運行策(ce)略的組態:按(an)該(gai)水(shui)位(wei)控(kong)制系統對自(zi)動(dong)測控(kong)系統的(de)運行要(yao)求(qiu)，在MCGS`‘運行策(ce)略”窗口中，可(ke)分(fen)別對系統的(de)“啟(qi)動策(ce)略”、“循環策(ce)略”、“報警(jing)策(ce)略”、“用戶(hu)策(ce)略’夕(xi)等(deng)進(jin)行設置(zhi)和(he)組態。
       在完(wan)成(cheng)上(shang)述(shu)的(de)各項(xiang)組態設置(zhi)後，即(ji)可(ke)生成(cheng)壹(yi)個(ge)適用(yong)於(yu)該(gai)水(shui)位(wei)控(kong)制系統的(de)自(zi)動(dong)測控(kong)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)系統，該(gai)軟(ruan)件(jian)系統可(ke)以達(da)到水位(wei)測量(liang)與顯(xian)示(shi)，水位(wei)控(kong)制，水位(wei)報(bao)警(jing)，報表(biao)輸出(chu)，曲線顯(xian)示(shi)等(deng)功(gong)能。

3、結(jie)束(shu)語(yu)
       從水(shui)位(wei)控(kong)制系統的(de)實(shi)際(ji)應用情(qing)況來看(kan)，利(li)用(yong)擴(kuo)散(san)矽壓(ya)力變(bian)送器(qi)作(zuo)為水(shui)位(wei)檢(jian)測部(bu)件(jian)，結合組態監控(kong)技(ji)術(shu)組成(cheng)復(fu)雜(za)的應用(yong)系統是(shi)可(ke)行的，而(er)且還(hai)具有(you)很(hen)多明(ming)顯(xian)的優(you)勢，如(ru)系統配(pei)置(zhi)靈(ling)活(huo)、開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)短(duan)、通(tong)用性(xing)強(qiang)、可(ke)靠性(xing)高等(deng)。相信(xin)隨(sui)著檢(jian)測元(yuan)器件(jian)技術(shu)和(he)工(gong)控(kong)組態軟件(jian)技術(shu)的(de)不(bu)斷完善(shan)與發展(zhan)，二者(zhe)的(de)結合必(bi)將會在更(geng)多的(de)領(ling)域中得到(dao)進(jin)壹(yi)步(bu)的開(kai)發(fa)應(ying)用。