一種液位測控實訓系統及其操作方法
2023-12-04 15:11:36 4
專利名稱：一種液位測控實訓系統及其操作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種實訓系統及其操作方法，特別涉及的是一種液位測控實訓系 統及其操作方法。
背景技術：
在現代職業教育中，通常採用一些通用型實訓設備對學生進行技能訓練和考核， 使學生在接近工廠環境的實訓中，掌握本專業所需的專業技能，為企業輸送優秀的技能型 人才。但通用型實訓設備項目和內容構成單一，功能少，拓展性不足，也難以跟進專業技術 的發展；與企業實際工作過程相差較大，影響學生在校期間專業能力的訓練效果。
發明內容
本發明的目的是針對上述不足之處提供一種液位測控實訓系統及其操作方法。一種液位測控實訓系統及其操作方法是採取以下技術方案實現的一種液位測 控實訓系統包括液位測控實訓裝置和控制板，液位測控實訓裝置包括底盤、主體支架、儲水 箱、受控水箱、水泵電機、排水電磁閥、手動進水閥、手動排水閥、儲水箱進水口、儲水箱出水 口、溢水管、進水管、出水管、氣孔、受控水箱進水口、受控水箱出水口、液位隨動板、浮動軸、 壓力傳感器、上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器、下液位檢測傳感器、超聲波測位探頭 和線路進出控制箱；主體支架固定安裝在底盤的四邊上，儲水箱和受控水箱分別固定於支 架下方和上方，儲水箱內安裝有進水管和出水管，在進水管和出水管的底部裝有手動進水 閥和手動排水閥，手動進水閥和手動排水閥的一端固定在液位測控實訓裝置底部，排水電 磁閥安裝在出水管下部，在必要時通過手動排水閥排空水箱儲水，並通過排水電磁閥將受 控水箱存水排至儲水箱；
儲水箱側壁裝有溢水管，當箱內水位過高時，可從溢水管流出；水泵電機安裝在底盤 上，水泵電機用以將儲水箱內的水泵入受控水箱；受控水箱內安裝有固定於水箱底部的浮 動軸，在浮動軸上套裝有液位隨動板，液位隨動板可沿浮動軸隨水位上下浮動；
超聲波測位探頭安裝在受控水箱上部的柱體支架上，超聲波測位探頭用以檢測液位信 號；在受控水箱內側壁自上而下裝有上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器和下液位檢測 傳感器；受控水箱底部裝有壓力傳感器；在主體支架的一側，儲水箱和受控水箱之間安裝 有線路控制箱，用於完成實訓裝置與控制板間的線路連接。控制板獨立安裝在外部，通過線路控制箱與實訓裝置相連；控制板包括底板、 走線槽、空氣開關、電源指示燈、運行指示燈、交流接觸器、可編程序控制器PLC、模數轉 換器ADC、數模轉換器DAC、智能控制模塊MCU、變頻器、觸控螢幕、開關電源、接線端子排和 控制按鍵，在底板下部安裝有接線端子排和控制按鍵，底板中部安裝有變頻器、觸控螢幕和 開關電源，底板上部安裝有電源指示燈、運行指示燈、空氣開關、交流接觸器、可編程序控 制器PLC、模數轉換器ADC、數模轉換器DAC和智能控制模塊MCU，導線沿走線槽敷設。所述的儲水箱為開放式常壓水箱。在所述的受控水箱內裝有平波板，其作用是平抑水面的波動，為液位檢測裝置提
供穩定信號。所述的浮動軸有兩根。所述的上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器和下液位檢測傳感器採用開關量輸 出，檢測液位是否到達該位置。所述的上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器和下液位檢測 傳感器採用市售的61F-GP-N型液位傳感器。所述的壓力傳感器採用模擬量輸出，其作用是實時檢測水位變化，並將信號輸出 至控制器。液位測控實訓系統的操作方法包括如下步驟 步驟1 根據教學要求，確定實訓內容；
步驟2 選擇對應的控制模塊，完成與實訓裝置間導線連接；
步驟3 選擇液位檢測器件，並完成線路連接；
步驟4 合上空氣開關，接通電源，完成系統調試；開始實訓過程。本發明液位測控實訓系統及其實現方法的優點實訓裝置與控制板可為系統提供 多種控制模式，功能多，可拓展性強，可適應不同教學環節的需要。可實現多種控制模式，並 與該專業主要課程相對應；學習過程中，同一套測控載體上採用實現不同的控制方式，有利 於教學的進行，也讓學生更易於理解和接受。與企業實際工作過程掛鈎，幫助學生切實的訓 練以及提高專業能力。
以下將結合附圖對本發明作進一步說明
圖1是本發明的液位測控實訓系統的液位測控實訓裝置結構示意圖。圖2是本發明的控制板示意圖。圖中1、底盤，2、主體支架，3、儲水箱，4、受控水箱，5、水泵電機，6、排水電磁閥， 7、手動進水閥，8、手動排水閥，9、儲水箱進水口，10、儲水箱出水口，11、溢水管，12、進水管， 13、出水管，14、氣孔，15、受控水箱進水口，16、受控水箱出水口，17、液位隨動板，18、浮動 軸，19、壓力傳感器，20、上液位檢測傳感器，21、中液位檢測傳感器，22、下液位檢測傳感器， 23、超聲波測位探頭，M、線路進出控制箱，25、底板，沈、走線槽，27、空氣開關，28、電源指示 燈，四、運行指示燈，30、交流接觸器，31、可編程序控制器PLC，32、模數轉換器ADC，33、數模 轉換器DAC，34、智能控制模塊MCU，35、變頻器，36、觸控螢幕，37、開關電源，38、接線端子排， 39、控制按鍵，40、平波板。
具體實施例方式參照附圖廣2，一種液位測控實訓系統包括液位測控實訓裝置和控制板，液位測控 實訓裝置包括底盤1、主體支架2、儲水箱3、受控水箱4、水泵電機5、排水電磁閥6、手動進 水閥7、手動排水閥8、儲水箱進水口 9、儲水箱出水口 10、溢水管11、進水管12、出水管13、 氣孔14、受控水箱進水口 15、受控水箱出水口 16、液位隨動板17、浮動軸18、壓力傳感器 19、上液位檢測傳感器20、中液位檢測傳感器21、下液位檢測傳感器22、超聲波測位探頭23和線路進出控制箱M ；主體支架2固定安裝在底盤1的四邊上，儲水箱3和受控水箱4分 別固定於主體支架1下方和上方，儲水箱3內安裝有進水管12和出水管13，在進水管12和 出水管13的底部裝有手動進水閥7和手動排水閥8，手動進水閥7和手動排水閥8的一端 固定在液位測控實訓裝置底部，排水電磁閥6安裝在出水管13下部，在必要時通過手動排 水閥8排空水箱儲水，並通過排水電磁閥6將受控水箱4存水排至儲水箱3 ；
儲水箱3側壁裝有溢水管11，當箱內水位過高時，可從溢水管11流出；儲水箱3為開 放式常壓水箱；水泵電機5安裝在底盤1上，水泵電機5用以將儲水箱3內的水泵入受控水 箱4 ；受控水箱4內安裝有固定於水箱底部的浮動軸18，在浮動軸18上套裝有液位隨動板 17，液位隨動板17可沿浮動軸18隨水位上下浮動；
超聲波測位探頭23安裝在受控水箱4上部的柱體支架上，超聲波測位探頭23用以檢 測液位信號；在受控水箱4內側壁自上而下裝有上液位檢測傳感器20、中液位檢測傳感器 21和下液位檢測傳感器22 ；受控水箱4底部裝有壓力傳感器19 ；在主體支架2的一側，儲 水箱3和受控水箱4之間安裝有線路進出控制箱M，用於完成實訓裝置與控制板間的線路 連接。控制板獨立安裝在外部，通過線路控制箱與實訓裝置相連；控制板包括底板25、 走線槽26、空氣開關27、電源指示燈28、運行指示燈29、交流接觸器30、可編程序控制 器PLC31、模數轉換器ADC32、數模轉換器DAC33、智能控制模塊MCU34、變頻器35、觸控螢幕 36、開關電源37、接線端子排38和控制按鍵39，在底板25下部安裝有接線端子排38和 控制按鍵39，底板25中部安裝有變頻器35、觸控螢幕36和開關電源37，底板25上部安裝 有電源指示燈觀、運行指示燈四、空氣開關27、交流接觸器30、可編程序控制器PLC31、 模數轉換器ADC32、數模轉換器DAC33和智能控制模塊MCU34，導線沿走線槽沈敷設。
在所述的受控水箱4內裝有平波板40，其作用是平抑水面的波動，為液位檢測裝置提 供穩定信號。所述的浮動軸18有兩根。所述的上液位檢測傳感器20、中液位檢測傳感器21和下液位檢測傳感器22採用 開關量輸出，檢測液位是否到達該位置。所述的上液位檢測傳感器20、中液位檢測傳感器 21和下液位檢測傳感器22採用市售的61F-GP-N型液位傳感器。所述的壓力傳感器19採用模擬量輸出，其作用是實時檢測水位變化，並將信號輸 出至控制器。液位測控實訓系統的操作方法包括如下步驟 步驟1 根據教學要求，確定實訓內容；
步驟2 選擇對應的控制模塊，完成與實訓裝置間導線連接並設置相應的參數； 步驟3 在可編程序控制器PLC上設置程序，選擇液位檢測器件，並完成線路連接； 步驟4 合上空氣開關，接通電源，完成系統調試；開始實訓過程。實施例一、開關量控制的液位開環控制模式 操作步驟包括
步驟1 確定實訓內容為開關量控制的液位開環控制模式。步驟2 開關量控制的液位開環控制模式所用到的電氣系統主要硬體包括控制按 鍵39、交流接觸器30、水泵電機5、可編程序控制器PLC31、空氣開關27和排水電磁閥6等。
步驟3 在可編程序控制器PLC31上設置程序，讀取上液位檢測傳感器20、中液位 檢測傳感器21、下液位檢測傳感器22的位置信息。步驟4 合上空氣開關27，接通電源，電源指示燈觀點亮。運行程序，按下控制按 鍵39中的啟動按鈕，整套系統開始工作，控制板上運行指示燈四點亮。啟動按鈕按下後，交流接觸器30吸合，水泵電機5將儲水箱3內的水經由進水管 12抽入受控水箱4內，當受控水箱4內液位到達中液位傳感器21位置或上液位傳感器20 位置時，由程序控制水泵電機5停止抽水，受控水箱4內液位即停留在該位置。在上述的整個過程中，按下停止按鈕，則水泵電機5立即停止抽水。按下排水按鈕，由程序控制排水電磁閥6完全打開，受控水箱4內的水經由出水管 13流回到儲水箱3內，當液位低於下液位傳感器22位置時，排水電磁閥6關閉。實施例二、模擬量控制的液位閉環控制模式 操作步驟包括
步驟1 確定實訓內容為模擬量控制的液位閉環控制模式。步驟2 模擬量控制的液位閉環控制模式所用到的電氣系統主要硬體包括控制按 鍵39、交流接觸器30、水泵電機5、可編程序控制器PLC31、模數轉換器ADC32、數模轉換器 DAC33、觸控螢幕36、變頻器35、壓力傳感器19和排水電磁閥6等。設置變頻器35運行參數， 變頻器35頻率採用模擬量給定模式。步驟3 在可編程序控制器PLC31上設置程序，並在觸控螢幕36上分別設置目標液 位值、上限液位值、下限液位值。步驟4 合上空氣開關27，接通電源，電源指示燈觀點亮。運行程序，在觸控螢幕36 上按下啟動鍵或直接按下啟動按鈕，整套系統開始工作，運行指示燈四點亮。啟動按鈕按下後，交流接觸器30吸合，水泵電機5將儲水箱3內的水經由進水管 12抽入受控水箱4內，此時受控水箱4內的液位由實訓裝置中的壓力傳感器19檢測，模擬 量輸出，壓力傳感器19輸出的模擬量信號通過線路進出控制箱M到達控制板接線端子排 38進入模數轉換器ADC32，模數轉換器ADC32將液位模擬量信號轉換為數字量信號後送入 可編程序控制器PLC31分析處理。受控水箱4內的液位達到觸控螢幕36上設置的下限液位值時，由程序控制排水電 磁閥6打開。可編程序控制器PLC31通過對實時液位數據的分析處理，輸出相應數字量至數模 轉換器DAC33，數模轉換器DAC33將可編程序控制器PLC31輸出的數字量轉換為模擬量送入 變頻器35，變頻器35根據數模轉換器DAC33輸出的模擬量信號向水泵電機5輸出相應頻率 信號，調整水泵電機5的旋轉速度，從而改變受控水箱4進水流量，使液位達到動態平衡。實施例三、通信控制的液位閉環控制模式 操作步驟包括
步驟1 確定實訓內容為通信控制的液位閉環控制模式。步驟2 通信控制的液位閉環控制模式所用到的電氣系統主要硬體包括交流接觸 器30、水泵電機5、可編程控制器PLC31、觸控螢幕36、變頻器35、超聲波測位探頭23、智能控 制模塊MCU34、通信電纜和排水電磁閥6等。設置變頻器35運行參數、通信協議參數，變頻器35輸出頻率採用通信給定模式。
步驟3 設置可編程控制器PLC31程序，並在觸控螢幕36上分別設置目標液位值、上 限液位值、下限液位值。步驟4 合上空氣開關27，接通電源，電源指示燈28點亮。設置智能控制模塊MCU34程序。運行可編程控制器PLC31程序及智能控制模塊MCU34程序，在觸控螢幕36上按下 啟動鍵或直接按下啟動按鈕，整套系統開始工作，運行指示燈四點亮。啟動按鈕按下後，交流接觸器30吸合，水泵電機5將儲水箱3內的水經由進水管 12抽入受控水箱4內，此時受控水箱4內的液位由實訓裝置中的超聲波測位探頭23檢測， 超聲波測位探頭23的輸出信號通過線路進出控制箱M到達控制板接線端子排38進入智 能控制模塊MCU34，智能控制模塊MCU34通過程序將液位信號轉換為通信信號以現有的通 信協議(如MODBUS )格式送入可編程控制器PLC31分析處理。受控水箱4內的液位達到觸控螢幕36上設置的下限液位值時，由程序控制排水電 磁閥6打開。可編程控制器PLC31通過對實時液位數據的分析處理，以現有的通信協議(如 M0DBUS)格式將頻率信號送入變頻器35，變頻器35根據該信號向水泵電機5輸出相應頻率 信號，調整水泵電機5的旋轉速度，從而改變受控水箱4進水流量，使液位達到動態平衡。本發明的液位測控實訓系統還可變換為模擬量控制的液位開環控制模式、通信 控制的液位開環控制模式等，可由使用者自行根據需要連線、設置完成。
權利要求
1.一種液位測控實訓系統，其特徵在於包括液位測控實訓裝置和控制板，液位測控實 訓裝置包括底盤、主體支架、儲水箱、受控水箱、水泵電機、排水電磁閥、手動進水閥、手動排 水閥、儲水箱進水口、儲水箱出水口、溢水管、進水管、出水管、氣孔、受控水箱進水口、受控 水箱出水口、液位隨動板、浮動軸、壓力傳感器、上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器、下 液位檢測傳感器、超聲波測位探頭和線路進出控制箱；主體支架固定安裝在底盤的四邊上， 儲水箱和受控水箱分別固定於支架下方和上方，儲水箱內安裝有進水管和出水管，在進水 管和出水管的底部裝有手動進水閥和手動排水閥，手動進水閥和手動排水閥的一端固定在 液位測控實訓裝置底部，排水電磁閥安裝在出水管下部；儲水箱側壁裝有溢水管，水泵電機安裝在底盤上，，受控水箱內安裝有固定於水箱底部 的浮動軸，在浮動軸上套裝有液位隨動板，；超聲波測位探頭安裝在受控水箱上部的柱體支架上，，在受控水箱內側壁自上而下裝 有上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器和下液位檢測傳感器；受控水箱底部裝有壓力傳 感器；在主體支架的一側，儲水箱和受控水箱之間安裝有線路控制箱；控制板獨立安裝在外部，通過線路控制箱與實訓裝置相連；控制板包括底板、走線槽、 空氣開關、電源指示燈、運行指示燈、交流接觸器、可編程序控制器PLC、模數轉換器ADC、數 模轉換器DAC、智能控制模塊MCU、變頻器、觸控螢幕、開關電源、接線端子排和控制按鍵，在底 板下部安裝有接線端子排和控制按鍵，底板中部安裝有變頻器、觸控螢幕和開關電源，底板上 部安裝有電源指示燈、運行指示燈、空氣開關、交流接觸器、可編程序控制器PLC、模數轉換 器ADC、數模轉換器DAC和智能控制模塊MCU，導線沿走線槽敷設。
2.根據權利要求1所述的一種液位測控實訓系統，其特徵在於所述的儲水箱為開放式 常壓水箱。
3.根據權利要求1所述的一種液位測控實訓系統，其特徵在於在所述的受控水箱內裝 有平波板。
4.根據權利要求1所述的一種液位測控實訓系統，其特徵在於所述的浮動軸有兩根。
5.根據權利要求1所述的一種液位測控實訓系統，其特徵在於所述的上液位檢測傳感 器、中液位檢測傳感器和下液位檢測傳感器採用開關量輸出。
6.根據權利要求1所述的一種液位測控實訓系統，其特徵在於所述的壓力傳感器採用 模擬量輸出。
7.權利要求1所述的一種液位測控實訓系統的操作方法，其特徵在於包括如下步驟步驟1 根據教學要求，確定實訓內容；步驟2 選擇對應的控制模塊，完成與實訓裝置間導線連接；步驟3 選擇液位檢測器件，並完成線路連接；步驟4 合上空氣開關，接通電源，完成系統調試；開始實訓過程。
全文摘要
本發明涉及一種實訓系統及其操作方法，特別是一種液位測控實訓系統及其操作方法。包括液位測控實訓裝置和控制板，液位測控實訓裝置包括底盤、主體支架、儲水箱、受控水箱、水泵電機、排水電磁閥、手動進水閥、手動排水閥、儲水箱進水口、儲水箱出水口、溢水管、進水管、出水管、氣孔、受控水箱進水口、受控水箱出水口、液位隨動板、浮動軸、壓力傳感器、上液位檢測傳感器、中液位檢測傳感器、下液位檢測傳感器、超聲波測位探頭和線路進出控制箱；其操作方法包括如下步驟根據教學要求，確定實訓內容；選擇對應控制模塊，完成與實訓裝置間導線連接；選擇液位檢測器件，完成線路連接；合上空氣開關，接通電源，完成系統調試；開始實訓過程。
文檔編號G09B25/02GK102129809SQ20111005815
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者單正婭, 姚曉寧, 韓東起 申請人:無錫職業技術學院