開題報告----基于plc的水箱液位測量系統(tǒng)的設計

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1、附錄：開題報告（或數(shù)據(jù)報告）水箱液位測量系統(tǒng)的設計1選題依據(jù)液位測量與控制是工業(yè)生產，如食品、制藥、化工、石油等，交通運輸，如飛機、船、汽車等油箱液位，大型儲油罐、城市供水與排水裝置及水塔水位控制等必不可少的檢測裝置。由此可見需要對液位進行監(jiān)測與控制的場合非常多，而水箱液位的技術指標是許多工業(yè)場合的重要參數(shù)，因此研制可靠且實用的水箱液位測量系統(tǒng)顯得非常重要。同時，在一些特殊工業(yè)現(xiàn)場，由于其使用環(huán)境和要求具有特殊性，要求液位測量裝置具有高靈敏度、高精度、高強度的性能，并在惡劣環(huán)境下具有持續(xù)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。本課題中以水箱液位為研究對象，采用一種利用純光學原理及力學原理設計的浮子式光纖液位傳感器，它

2、精度高，抗干擾性能較好，具有較強的實用性。本設計中液體是水，是一個浮子式液位傳感器的簡單應用實例，雖然比較簡單，但其原理與其它復雜溶液液位測量的原理基本相同。浮子式光纖液位傳感器是利用傳統(tǒng)的浮子式液位計原理，再加上光纖傳光系統(tǒng)按照一定的機理組合而成，它最大的特性是除信號檢測系統(tǒng)外，整個測量過程用的是純光學及力學原理，這個特性極大地拓寬了它的使用范圍，同時它操作簡單，誤差較小，是較為理想的液位傳感器之一。許多實驗結論表明，此傳感器的運用具有很大的實際意義，因為傳感器的構造和制作工藝是筒單的，不用復雜的光學元件，而且價格便宜，經(jīng)久耐用，具有很強的實際應用性和擴展性。2研究內容和研究方法2．1研究內

3、容完成水箱液位測量系統(tǒng)方案論證；水箱液位測量系統(tǒng)的硬件選擇；水箱液位測量系統(tǒng)的電路設計。2．2研究方法本課題中以水箱液位為研究對象，采用一種利用純光學原理及力學原理設計的浮子式光纖液位傳感器，它精度高，抗干擾性能較好，具有較強的實用性。課題中通過該液位傳感器采集液位信號，經(jīng)信號調理電路和放大電路對被測信號進行整理和放大后，輸出標準電信號，液位的輸出可采用數(shù)字顯示或燈光顯示，也可設計報警功能。2.2.1液位測量方法傳感器在工作時浮子總是浮在被測液面上，此時浮子受到鋼繩拉力T，浮力F，重力G，液面不動時，T+F=G，三力平衡，當液面上升的瞬間，浮子所受浮力有增大趨向，而拉力F還沒來的及發(fā)生變化。此

4、時，T+F>G，所以浮子要隨液面上浮直至達到新的平衡，當液位降低時，原理相同。這樣，浮子總是隨液面的改變而上下浮動。通過鋼繩的連接作用，液面的改變量總與轉軸轉過的弧長相等，本傳感器的轉軸半徑r與轉盤的半徑R比為1：2，由此可知，若光學轉盤轉過x弧長，則液位的改變量為=x／2，這樣根據(jù)盤的轉動量很容易測出液位的改變量。光學轉盤上光柵窗的最小寬度為0.8mm，只需轉盤轉動的弧長達到0.8mm，則光探測量器就有光信號通過，由以上分析可知被測液位就有0.4mm的改變量，因此由光柵的寬度確定該傳感器的精確度為0.4mm，這是一般液位傳感器所不能比擬的。根據(jù)該傳感器的精確度只要數(shù)出光學轉盤轉過的光柵窗數(shù)目

5、N，則被測液位的改變量△h=N×0.4mm。2.2.2信號處理方法實際測量液位的過程中，既看不到被測液面也看不到光學轉盤，唯一能夠得到的是信號顯示系統(tǒng)顯示的光脈沖信號，所以實際操作時必須對所得信號進行分析才能得到要測量的結果。如圖1所示，置兩根平行光纖在1位置，此時信號檢測系統(tǒng)得到的光信號為01狀態(tài)，將光學轉盤逆時針轉動，轉盤上2，3，4，5位置依次轉到光纖所在的1位置時檢測器得到的光信號分別為11，00，O1，11，反映到平面坐標軸上，再經(jīng)疊加后進入顯示系統(tǒng)，顯示出如圖2(c)所示的方波波形信號。同理，當光學轉盤順時針轉動則先將兩根平行光纖位于圖1中的5位置，當4，3，2，1位置依次轉到光纖

6、所在的5位置時，便在顯示器得到新的波形圖2（f）。由原理圖可知當示波器上出現(xiàn)圖2（c）波形時，表示液位降低，出現(xiàn)圖2(f)波形時，液位升高。由前面的精度分析可知顯示器上每顯示一個方波，表示轉盤轉過一個小光柵，以圖2(c)中波形為例，顯示了5個小方波，所以測定該液位降低了5×0．4=2．0mm，這樣通過信號處理，能方便快捷地測量液位的變化。其中，波形圖2中（a）表示小光柵的波形圖，（b）表示大光柵的波形圖，（c）表示二者的疊加波形，（d）表示小光柵的波形圖，（e）表示大光柵的波形圖，（f）表示二者的疊加波形。圖1光學轉盤上光柵窗示意圖圖2信號顯示系統(tǒng)顯示的光信號3預計可獲得的成果設計基于液位傳感

7、器的液位測量系統(tǒng)，撰寫畢業(yè)論文，并撰寫說明書，能提供硬件連接的電路圖。4工作進度計劃2008.12.20-2009.03.01布置畢業(yè)設計、開始需求分析、查找資料2009.3.1-2009.3.28交開題報告，檢查初步分析，開始系統(tǒng)設計2009.3.29-2009.4.11完成系統(tǒng)分析，開始系統(tǒng)設計2009.4.12-2009.5.9基本完成系統(tǒng)設計，逐步開始系統(tǒng)實現(xiàn)、調試2009.5.10-20