一種變頻控制動態液位實驗設備的製作方法
2023-05-31 13:26:41 2
專利名稱：一種變頻控制動態液位實驗設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及過程控制實驗設備，尤其涉及一種變頻控制動態液位實驗設備。
背景技術：
目前，液位控制、溫度控制已經普遍應用在工業自動控制領域中，如恆壓供水控制、恆溫供水控制等。其中，可實現恆壓供水控制的設備一般都使用了 PID算法程序，但是這些設備的結構往往十分複雜。在教學領域中，為了向學生傳授基於PID算法的恆壓供水控制知識，倘若以這些設備用作工業自動控制實訓設備，必定增加學校、培訓機構的資源配置成本。而且，實現不同的工業自動控制需要採用不同的設備，為了向學生傳授恆溫供水 控制的知識，學校、培訓機構還需要另外配備可實現恆溫供水控制的設備作工業自動控制實訓設備，這就進一步增加了學校、培訓機構的資源配置成本。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種變頻控制動態液位實驗設備，該實驗設備以自身簡單的結構向學生傳授恆溫供水控制知識，以及基於PID算法的恆壓供水控制知識，滿足了學校、培訓機構以較低的資源配置成本就可配置工業自動控制實訓設備來實施教學、培訓、考核、鑑定的使用需求。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案內容具體如下—種變頻控制動態液位實驗設備，其包括恆壓水箱、恆壓罐裝置、第一潛水泵、用於檢測恆壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置、用於控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恆溫水箱、恆溫罐裝置、第二潛水泵和用於對恆溫水箱內部的水進行恆溫加熱的恆溫加熱裝置；所述第一潛水泵設於所述恆壓水箱的內部；所述恆壓罐裝置包括用於裝水的恆壓罐以及首端與所述恆壓罐連通的第一進水管、第一出水管和第一水流反饋管；第一進水管的末端通過所述第一潛水泵連通所述恆壓水箱；第一水流反饋管的末端通過一第一水閥連通所述恆壓水箱；所述第二潛水泵設於所述恆溫水箱內部；所述恆溫罐裝置包括用於裝水的恆溫罐以及首端與所述恆溫罐連通的第二進水管和第二出水管；所述第二進水管的末端通過所述第二潛水泵連通所述恆溫水箱；所述水壓力檢測裝置電性連接所述PLC變頻控制電路。優選地，所述恆壓罐裝置還設有兩個末端與所述恆壓水箱連通的第一支撐管；所述恆壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管、兩個第一支撐管一一對應的第一罐體連接件；第一進水管和兩個第一支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件連通所述恆壓罐。並且，所述第一進水管、兩個第一支撐管分別通過其各自對應的第一罐體連接件將所述恆壓罐支撐在恆壓水箱內，從而使恆壓罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。[0010]為了可以保持恆壓罐內的水位不變，優選地，所述PLC變頻控制電路包括模擬量採集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器和變頻器；水壓力檢測裝置、模擬量採集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。為了可以手動地控制第一水流反饋管與恆壓水箱的連通與否，優選地，所述第一水閥為手動球閥。優選地，水壓力檢測裝置為設於所述恆壓罐底部的壓力傳感器或者為其他可以實現檢測恆壓罐內水壓功能的任何檢測裝置。為了可以將恆溫罐內過量的水釋放到恆溫水箱內，優選地，本實用新型的恆溫罐裝置還包括第二水流反饋管；所述第二水流反饋管的首端連通所述恆溫罐，末端通過一第二水閥連通所述恆溫水箱。具體為，所述恆溫罐裝置還設有兩個末端與所述恆溫水箱連通的第二支撐管；所述恆溫罐裝置還設有三個分別與所述第二進水管、兩個第二支撐管一一對應的第二罐體連·接件；第二進水管和兩個第二支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第二罐體連接件連通所述恆溫罐。並且，所述第二進水管、兩個第二支撐管分別通過其各自對應的第二罐體連接件將所述恆溫罐支撐在恆溫水箱內，從而使恆溫罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以手動地控制第二水流反饋管與恆溫水箱的連通與否，優選地，所述第二水閥為手動球閥。為了對恆溫水箱內的水進行恆溫加熱，優選地，所述恆溫加熱裝置包括交流電源、可控矽、加熱線路板、PI調節器、溫控表、溫度設置旋鈕以及設於所述恆溫水箱內部的加熱器和溫度傳感器；所述PI調節器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器通過所述溫控表電性連接PI調節器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節器的另一輸入端；PI調節器的輸出端電性連接可控娃的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控矽的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器。為了保溫和防燙，優選地，所述恆溫水箱設於所述恆壓水箱內部；所述恆溫水箱與恆壓水箱均採用雙層不鏽鋼焊接而成，並且所述雙層不鏽鋼之間為真空腔體結構。為了防止恆溫罐內無水或少水，優選地，所述恆溫罐裝置還包括一報警燈；所述恆溫罐內還設有液位浮球；所述液位浮球通過一繼電器電性連接所述報警燈。與現有技術相比，本實用新型產生了如下有益效果I、本實用新型的變頻控制動態液位實驗設備其不但結構簡單，而且可以有效地向學生傳授恆溫供水控制知識，以及基於PID算法的恆壓供水控制知識，滿足了學校、培訓機構以較低的資源配置成本就可配置工業自動控制實訓設備來實施教學、培訓、考核、鑑定的使用需求。2、恆溫水箱設於恆壓水箱內部，並且恆溫水箱和均採用雙層不鏽鋼焊接而成，雙層不鏽鋼之間為真空腔體結構，可以有效地對恆溫水箱內的水進行保溫，同時還防止了因恆溫水箱內的水溫太高而燙傷用戶。3、設置液位浮球和報警燈，當恆溫罐內無水或少水的情況下可以及時向用戶報警，提醒用戶對恆溫罐裝置進行檢查。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述圖I為本實用新型的變頻控制動態液位實驗設備較優選實施例的結構示意圖；圖2為圖I另一個方向的結構示意圖；圖3為本實用新型的恆壓罐裝置部分結構示意圖；圖4為本實用新型的恆溫罐裝置部分結構示意圖其中、11、恆壓水箱；12、第一潛水泵；13、恆壓罐；14、第一進水管；15、第一水流反饋管；16、第一水閥；17、第一支撐管；18、第一罐體連接件；21、恆溫水箱；211、加熱器；·212、溫度傳感器；22、第二潛水泵；23、恆溫罐；24、第二進水管；25、第二水流反饋管；26、第二水閥；27、第二支撐管；28、第二罐體連接件；3、水壓力檢測裝置。
具體實施方式
如圖I至圖4所示，本實用新型的變頻控制動態液位實驗設備，其包括恆壓水箱
11、恆壓罐裝置、第一潛水泵12、用於檢測恆壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置3、用於控制第一潛水泵12的PLC變頻控制電路(圖未示)、恆溫水箱21、恆溫罐裝置、第二潛水泵22和用於對恆溫水箱21內部的水進行恆溫加熱的恆溫加熱裝置；所述第一潛水泵12設於所述恆壓水箱11的內部；所述恆壓罐裝置包括用於裝水的恆壓罐13以及首端與所述恆壓罐13連通的第一進水管14、第一出水管(圖未示)和第一水流反饋管15 ;第一進水管14的末端通過所述第一潛水泵12連通所述恆壓水箱11 ;第一水流反饋管15的末端通過一第一水閥16連通所述恆壓水箱11 ;所述第二潛水泵22設於所述恆溫水箱21內部；所述恆溫罐裝置包括用於裝水的恆溫罐23以及首端與所述恆溫罐23連通的第二進水管24和第二出水管(圖未示)；所述第二進水管24的末端通過所述第二潛水泵22連通所述恆溫水箱21 ;所述水壓力檢測裝置3電性連接所述PLC變頻控制電路。需要說明的是，所述PLC變頻控制電路是使用了 PID算法程序的PLC變頻控制電路。具體地，所述恆壓罐裝置還設有兩個末端與所述恆壓水箱11連通的第一支撐管17 ;所述恆壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管14、兩個第一支撐管17—一對應的第一罐體連接件18 ;第一進水管14和兩個第一支撐管17三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件18連通所述恆壓罐13。並且，所述第一進水管14、兩個第一支撐管17分別通過其各自對應的第一罐體連接件18將所述恆壓罐13支撐在恆壓水箱11內，從而使恆壓罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以保持恆壓罐13內的水位不變，具體地，所述PLC變頻控制電路包括模擬量採集器(圖未示)、A/D轉換器(圖未示)、PLC控制器(圖未示)、D/A轉換器(圖未示)和變頻器(圖未示)；水壓力檢測裝置3、模擬量採集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。需要說明的是，所述PLC控制器內置有PID算法程序。[0036]為了可以手動地控制第一水流反饋管15與恆壓水箱11的連通與否，具體地，所述第一水閥16為手動球閥。具體地，水壓力檢測裝置3為設於所述恆壓罐13底部的壓力傳感器或者為其他可以實現檢測恆壓罐13內水壓功能的任何檢測裝置。為了可以將恆溫罐23內過量的水釋放到恆溫水箱21內，具體地，本實用新型的恆溫罐裝置還包括第二水流反饋管25 ;所述第二水流反饋管25的首端連通所述恆溫罐23，末端通過一第二水閥26連通所述恆溫水箱21。具體為，所述恆溫罐裝置還設有兩個末端與所述恆溫水箱21連通的第二支撐管27 ;所述恆溫罐裝置還設有三個分別與所述第二進水管24、兩個第二支撐管27 —一對應的第二罐體連接件28 ;第二進水管24和兩個第二支撐管27三者的首端分別通過其各自對應的第二罐體連接件28連通所述恆溫罐23。 並且，所述第二進水管24、兩個第二支撐管27分別通過其各自對應的第二罐體連接件28將所述恆溫罐23支撐在恆溫水箱21內，從而使恆溫罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以手動地控制第二水流反饋管25與恆溫水箱21的連通與否，具體地，所述第二水閥26為手動球閥。為了對恆溫水箱21內的水進行恆溫加熱，具體地，所述恆溫加熱裝置包括交流電源(圖未示)、可控矽(圖未示)、加熱線路板(圖未示)、PI調節器(圖未示)、溫控表(圖未示)、溫度設置旋鈕(圖未示)以及設於所述恆溫水箱21內部的加熱器211和溫度傳感器212 ;所述PI調節器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器212通過所述溫控表電性連接PI調節器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節器的另一輸入端；PI調節器的輸出端電性連接可控矽的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控矽的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器211。為了保溫和防燙，具體地，所述恆溫水箱21設於所述恆壓水箱11內部；所述恆溫水箱21與恆壓水箱11均採用雙層不鏽鋼焊接而成，並且所述雙層不鏽鋼之間為真空腔體結構。為了防止恆溫罐23內無水或少水，具體地，所述恆溫罐裝置還包括一報警燈(圖未示);所述恆溫罐23內還設有液位浮球(圖未示);所述液位浮球通過一繼電器(圖未示)電性連接所述報警燈。需要說明的是，所述加熱器211為電熱絲或其他可以實現電熱絲相同功能的任何加熱器。本實用新型的恆壓供水控制過程具體如下在恆壓罐13中裝水，由於恆壓罐13的容積是恆定不變的，底面積也是恆定不變的，所以恆壓罐13內水壓的大小與水位的高度成正比。在PLC變頻控制電路的PLC控制器中預先設定一壓力值(即預設值)；然後PLC變頻控制電路通過其模擬量採集器接收壓力傳感器採集到的當前水壓值(即模擬檢測值);然後，利用A/D轉換器將該模擬檢測值轉換成數字檢測值，然後再將該數字檢測值傳送給PLC控制器；PLC控制器將其接收到數字檢測值與預設值進行比較，通過PID算法算出數字檢測值與預設值之間的數字偏差；然後將該數字偏差通過D/A轉換器轉換成模擬偏差，再將該模擬偏差輸出到變頻器上，通過該模擬偏差來控制變頻器去控制第一潛水泵12的工作情況，具體為當數字檢測值大於預設值(即恆壓罐裡面的當前水位太高導致當前水壓值大於PLC控制器中預先設定的壓力值)時，經過PLC變頻控制電路的變頻控制，第一潛水泵12在變頻器的作用下，減慢了其泵水的頻率或直接停止泵水，然後打開第一水閥16，將恆壓罐13裡面過量的水通過第一水流反饋管15釋放到恆壓水箱11內，直到恆壓罐13裡面的水位使數字檢測值等於預設值為止，從而保證恆壓罐13裡面的水位為一恆定值，實現恆壓供水。反之亦然。本實用新型的恆溫供水控制過程具體如下本實用新型的恆溫罐23安裝於恆溫水箱21裡，恆溫罐23內安裝有液位浮球。恆溫水箱21裡還裝有溫度傳感器212和加熱器211。水在恆溫水箱21內被加熱器211加熱，溫度傳感器212可以檢測恆溫水箱21內的當前水溫，溫度設置旋鈕可以預先設定一溫度值，並且該溫度值對應一特定的電壓信號(例如，6v的電壓信號);溫度傳感器212將其檢測到的當前水溫轉化成電流信號發送到溫控表上，溫控表將該電流信號轉換成0到IOV電壓信號，並與所述6v的電壓信號一同輸入所述PI調節器的兩個不同的輸入端；然後PI調節器將0到IOV電壓信號與所述6v的電壓信號進行數值比較，並根據比較的結果去調節PI·調節器的輸出電壓；然後再利用調節後的PI調節器的輸出電壓去控制可控矽的導通角，從而去控制可控矽加載在加熱器上的電壓，以完成恆溫供水的控制。在當前水溫低於溫度設置旋鈕可以預先設定一溫度值時，PI調節器利用其輸出電壓去增大可控矽的導通角，從而使可控矽加載在加熱器211的電壓範圍增大，使加熱器211能夠迅速發熱從而提高恆溫水箱21內的水溫。反之亦然。同時，在恆溫罐23內設有液位浮球，第二潛水泵22將恆溫水箱21內的溫水泵進恆溫罐23內，當液位浮球檢測到恆溫罐無水或少水時，報警燈就會發光通知用戶檢查恆溫罐裝置。而當恆溫罐23內的水位過高時，還可以通過打開第二水閥26連通恆溫罐23與恆溫水箱21，從而把恆溫罐23內過量的水釋放到恆溫水箱21內。需要說明的是，所述恆溫罐23和恆壓罐13均為空心圓柱形罐體，其還可以直接採用淺藍色、半透明、耐高溫的有機玻璃一次性成型，因此用戶能夠容易地在外面觀察到恆溫罐23和恆壓罐13內的液面狀況。對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，作出其他各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本實用新型權利要求的保護範圍之內。
權利要求1.ー種變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於其包括恆壓水箱、恆壓罐裝置、第一潛水泵、用於檢測恆壓罐裝置內水壓的水壓カ檢測裝置、用於控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恆溫水箱、恆溫罐裝置、第二潛水泵和用於對恆溫水箱內部的水進行恆溫加熱的恆溫加熱裝置；所述第一潛水泵設於所述恆壓水箱的內部；所述恆壓罐裝置包括用於裝水的恆壓罐以及首端與所述恆壓罐連通的第一進水管、第一出水管和第一水流反饋管；第一進水管的末端通過所述第一潛水泵連通所述恆壓水箱；第一水流反饋管的末端通過ー第一水閥連通所述恆壓水箱；所述第二潛水泵設於所述恆溫水箱內部；所述恆溫罐裝置包括用於裝水的恆溫罐以及首端與所述恆溫罐連通的第二進水管和第二出水管；所述第二進水管的末端通過所述第二潛水泵連通所述恆溫水箱；所述水壓カ檢測裝置電性連接所述PLC變頻控制電路。
2.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述恆壓罐裝置還設有兩個末端與所述恆壓水箱連通的第一支撐管；所述恆壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管、兩個第一支撐管一一對應的第一罐體連接件；第一進水管和兩個第一支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件連通所述恆壓罐。
3.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述PLC變頻控制電路包括模擬量採集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器和變頻器;水壓カ檢測裝置、模擬量採集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。
4.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述第一水閥為手動球閥。
5.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於水壓カ檢測裝置為設於所述恆壓罐底部的壓カ傳感器。
6.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述恆溫罐裝置還包括第二水流反饋管；所述第二水流反饋管的首端連通所述恆溫罐，末端通過ー第二水閥連通所述恆溫水箱。
7.如權利要求6所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述第二水閥為手動球閥。
8.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述恆溫加熱裝置包括交流電源、可控矽、加熱線路板、PI調節器、溫控表、溫度設置旋鈕以及設於所述恆溫水箱內部的加熱器和溫度傳感器；所述PI調節器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器通過所述溫控表電性連接PI調節器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節器的另ー輸入端；PI調節器的輸出端電性連接可控矽的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控矽的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器。
9.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述恆溫水箱設於所述恆壓水箱內部；所述恆溫水箱與恆壓水箱均採用雙層不鏽鋼焊接而成，並且所述雙層不鏽鋼之間為真空腔體結構。
10.如權利要求I所述的變頻控制動態液位實驗設備，其特徵在於所述恆溫罐裝置還包括一報警燈；所述恆溫罐內還設有液位浮球；所述液位浮球通過ー繼電器電性連接所述報警燈。
專利摘要本實用新型公開了一種變頻控制動態液位實驗設備，包括恆壓水箱、恆壓罐裝置、第一潛水泵、用於檢測恆壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置、用於控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恆溫水箱、恆溫罐裝置、第二潛水泵和用於對恆溫水箱內部的水進行恆溫加熱的恆溫加熱裝置；第一潛水泵設於所述恆壓水箱的內部；恆壓罐裝置包括恆壓罐以及首端與恆壓罐連通的第一進水管、第一出水管、第一水流反饋管和第一水閥；恆溫罐裝置包括恆溫罐以及首端與恆溫罐連通的第二進水管和第二出水管；水壓力檢測裝置連接PLC變頻控制電路。該變頻控制動態液位實驗設備結構簡單，可有效地向學生傳授恆溫供水控制知識和基於PID算法的恆壓供水控制知識。
文檔編號G09B25/02GK202758534SQ201220314738
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者伊洪良 申請人:廣東三向教學儀器製造有限公司, 肇慶三向教學儀器製造有限公司