《測控基礎(chǔ)物位》課件

測控基礎(chǔ)之物位物位測量是工業(yè)自動(dòng)化中重要的組成部分。物位是指容器或儲(chǔ)罐內(nèi)物料的高度，它是衡量儲(chǔ)罐中物料數(shù)量的重要指標(biāo)。課程內(nèi)容及目標(biāo)主要內(nèi)容本課程將深入探討物位檢測技術(shù)的基本原理、常見類型、應(yīng)用場景以及相關(guān)設(shè)備的安裝、調(diào)試和維護(hù)。課程內(nèi)容涵蓋接觸式和非接觸式物位檢測技術(shù)，并重點(diǎn)介紹液位、固位、物料堆積等常見物位監(jiān)測應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)生將掌握物位檢測技術(shù)的原理、分類、應(yīng)用和選型，并具備基本的物位檢測設(shè)備操作技能。課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決物位檢測工程問題的能力，為學(xué)生從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。物位的概念及分類液位指液體在容器或管道中的高度。是常見的物位類型，例如水箱、油罐等。固體物位指固體材料在容器或倉體中的高度。例如，粉末、顆粒、煤炭等。氣體物位指氣體在容器或管道中的高度。例如，氣罐、儲(chǔ)氣罐等。物位測量的應(yīng)用領(lǐng)域儲(chǔ)罐管理控制儲(chǔ)罐液位，防止溢出或缺液，保障生產(chǎn)安全。管道輸送監(jiān)測管道中物料流動(dòng)情況，確保輸送效率和安全性。過程控制精準(zhǔn)控制生產(chǎn)流程中物料的量，提升產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。接觸式物位檢測技術(shù)1直接接觸接觸式物位傳感器直接接觸被測介質(zhì)，通過測量介質(zhì)的物理特性來判斷物位。2測量方式常見的接觸式物位檢測技術(shù)包括浮球式、重錘式、傾斜式、磁翻柱式、視鏡式等。3優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉可靠性高，易于維護(hù)浮球式物位檢測器浮球式物位檢測器是一種常用的接觸式物位檢測器，利用浮球在液體中的浮力變化來測量液位。浮球與檢測機(jī)構(gòu)連接，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球上下移動(dòng)，帶動(dòng)檢測機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，從而反映液位變化。浮球式物位檢測器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛，適用于各種液體物位的測量，例如水箱、油罐、化工反應(yīng)釜等。重錘式物位檢測器重錘式物位檢測器是一種常見的接觸式物位檢測器，通過重錘的升降來測量液位或物位的高度。重錘式物位檢測器適用于各種儲(chǔ)罐、容器和管道，常用于石油化工、電力、冶金、制藥等行業(yè)。它結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，但測量精度較低，對(duì)介質(zhì)的粘度和密度有一定的要求。傾斜式物位檢測器傾斜式物位檢測器是利用液體或固體介質(zhì)的重力原理來測量物位的裝置。它由一個(gè)傾斜的容器和一個(gè)浮子組成。當(dāng)容器內(nèi)的物位變化時(shí)，浮子會(huì)隨著液位或固體的高度變化而移動(dòng)。傾斜式物位檢測器的測量精度受浮子尺寸、傾斜角度和介質(zhì)密度的影響。它適用于測量液體或固體介質(zhì)的物位，特別是對(duì)于那些流動(dòng)性較差的介質(zhì)，例如粉末和顆粒。磁翻柱式物位檢測器工作原理磁翻柱式物位檢測器通過磁性浮球來感應(yīng)液位變化，實(shí)現(xiàn)液位的測量和控制。應(yīng)用場景廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)，適用于各種腐蝕性、易燃易爆或高溫液體。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由傳感器、磁性浮球、顯示器和控制部分組成，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。視鏡式物位檢測器視鏡式物位檢測器是一種簡單直觀的物位檢測方法，主要用于液體或粉末的物位測量。它通常由一個(gè)透明的視鏡和一個(gè)刻度尺組成，通過觀察視鏡中液位或粉末的高度來判斷物位。視鏡通常由耐腐蝕的玻璃或有機(jī)玻璃制成，刻度尺則標(biāo)明了物位的高度。非接觸式物位檢測技術(shù)無需接觸非接觸式物位檢測技術(shù)是指通過發(fā)射和接收信號(hào)來測量物位，無需直接接觸被測介質(zhì)。應(yīng)用廣泛適用于各種介質(zhì)，包括液體、固體和粉末，以及不同形狀和大小的容器。測量精準(zhǔn)不受介質(zhì)性質(zhì)、溫度、壓力等因素影響，能提供準(zhǔn)確可靠的物位測量結(jié)果。安全可靠避免了接觸式傳感器可能造成的污染和安全隱患，提高了生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。操作簡便安裝和維護(hù)方便，降低了生產(chǎn)成本和維護(hù)費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率。液位雷達(dá)物位檢測器液位雷達(dá)物位檢測器利用電磁波原理，發(fā)射高頻電磁波，通過接收反射波信號(hào)來測定液位高度。該技術(shù)具有非接觸式、精度高、不受介質(zhì)影響、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種液體介質(zhì)的物位測量。超聲波物位檢測器超聲波物位檢測器是一種非接觸式物位檢測儀器，通過發(fā)射超聲波信號(hào)，接收反射回波，計(jì)算信號(hào)傳播時(shí)間，從而測量物位高度。它具有安裝方便，維護(hù)簡便，測量精度高，不受介質(zhì)性質(zhì)影響等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種液體、固體、粉體的物位測量中。容量式物位檢測器原理通過測量介質(zhì)的介電常數(shù)變化來確定物位。結(jié)構(gòu)主要由電容傳感器、信號(hào)處理電路和顯示器組成。應(yīng)用適用于各種液體和固體物位的測量，包括腐蝕性介質(zhì)、高溫介質(zhì)和高粘度介質(zhì)。電磁導(dǎo)波物位檢測器電磁導(dǎo)波物位檢測器利用電磁波在介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行物位測量。其原理是，將電磁波發(fā)射到介質(zhì)中，根據(jù)電磁波的傳播時(shí)間和反射信號(hào)強(qiáng)度來確定物位。電磁導(dǎo)波物位檢測器具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。電磁導(dǎo)波物位檢測器適用于各種液體、固體和粉末物料的物位測量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、食品等行業(yè)。激光物位檢測器非接觸式測量激光束發(fā)射并接收反射信號(hào)，無需與被測介質(zhì)接觸，適合于高溫、腐蝕性介質(zhì)等惡劣環(huán)境。高精度測量激光束具有良好的方向性和聚焦性，可實(shí)現(xiàn)高精度測量，適用于對(duì)物位要求較高的場合。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛廣泛應(yīng)用于化工、電力、冶金、食品等行業(yè)，可測量各種液體、固體、粉末等物料的物位。物位檢測器的安裝和調(diào)試1位置選擇考慮環(huán)境因素，例如溫度、振動(dòng)和腐蝕2安裝固定使用合適的工具和材料，確保穩(wěn)定和安全3電氣連接根據(jù)設(shè)備說明書連接電源和信號(hào)線4調(diào)試校準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)液位或模擬信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)安裝物位檢測器時(shí)，選擇合適的位置至關(guān)重要。安裝過程應(yīng)確保設(shè)備固定牢固，并正確連接電源和信號(hào)線。調(diào)試過程中，需要使用標(biāo)準(zhǔn)液位或模擬信號(hào)對(duì)檢測器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。物位檢測器的故障診斷1故障現(xiàn)象觀察儀表讀數(shù)、報(bào)警信號(hào)等2分析原因考慮傳感器、電路、環(huán)境等因素3排除故障檢查連接、更換元件、調(diào)整參數(shù)4測試驗(yàn)證確認(rèn)故障排除，恢復(fù)正常工作故障診斷是確保物位檢測系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。通過對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)觀察和分析，可以確定故障的根源，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行排除。物位信號(hào)的處理與輸出11.信號(hào)放大物位傳感器信號(hào)通常較弱，需要放大處理，以適應(yīng)儀表或控制系統(tǒng)的輸入要求。22.信號(hào)轉(zhuǎn)換物位傳感器信號(hào)通常為模擬信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便計(jì)算機(jī)或PLC進(jìn)行處理。33.信號(hào)濾波信號(hào)濾波可以去除干擾信號(hào)，保證物位信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。44.信號(hào)輸出處理后的物位信號(hào)可通過各種方式輸出，例如模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、或通訊協(xié)議。PLC在物位檢測中的應(yīng)用自動(dòng)控制PLC可用于實(shí)現(xiàn)物位控制，例如設(shè)定閾值，當(dāng)物位超出范圍時(shí)，PLC會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的控制動(dòng)作。數(shù)據(jù)采集PLC可以從物位傳感器獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理，為過程控制提供支持。報(bào)警功能當(dāng)物位出現(xiàn)異常，例如液位過高或過低，PLC可以發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員進(jìn)行處理。物位檢測在過程控制中的應(yīng)用過程控制過程控制是指利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率提高。物位檢測作為過程控制系統(tǒng)中重要的傳感器之一，提供物料的液位或固體物位的實(shí)時(shí)信息，為過程控制系統(tǒng)提供重要數(shù)據(jù)?？刂撇呗愿鶕?jù)物位信號(hào)的變化，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種控制策略，例如液位控制、物料進(jìn)出控制、報(bào)警和安全保護(hù)等。物位檢測在過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用，保證生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。案例分析：液位控制系統(tǒng)應(yīng)用場景例如水箱、儲(chǔ)罐等容器的液位控制，確保液位穩(wěn)定在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)?？刂撇呗酝ㄟ^物位傳感器檢測液位，控制閥門開閉，調(diào)節(jié)流入或流出流量，以維持液位穩(wěn)定。數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)采集液位數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，例如設(shè)定高低液位報(bào)警，防止溢出或干涸。案例分析：儲(chǔ)槽物位監(jiān)測系統(tǒng)儲(chǔ)槽物位監(jiān)測的重要性儲(chǔ)槽物位監(jiān)測是確保安全生產(chǎn)和有效管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以防止溢出、泄漏，并優(yōu)化庫存管理。物位監(jiān)測系統(tǒng)組成系統(tǒng)包括物位傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、控制系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)和人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)槽液位信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。應(yīng)用場景廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金等行業(yè)，為儲(chǔ)槽的安全性、穩(wěn)定性和高效性提供保障。案例分析：物料堆積監(jiān)測系統(tǒng)11.倉儲(chǔ)管理物料堆積監(jiān)測系統(tǒng)在倉儲(chǔ)管理中發(fā)揮重要作用，實(shí)時(shí)監(jiān)控物料堆積情況，提高倉儲(chǔ)效率。22.安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)物料堆積過高或不穩(wěn)定情況，避免安全事故發(fā)生，保障生產(chǎn)安全。33.優(yōu)化流程通過數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以幫助企業(yè)優(yōu)化物料堆積流程，提高倉儲(chǔ)空間利用率，降低成本。物位檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢11.智能化物位檢測技術(shù)正朝著智能化方向發(fā)展，將人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融入物位檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的監(jiān)測和更智能的控制。22.微型化傳感器體積不斷縮小，更加適合于狹窄空間和復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用，例如小型儲(chǔ)罐、管道等。33.多功能化物位傳感器能夠集成多種功能，例如溫度、壓力、流量監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測量，提高系統(tǒng)的綜合性和效率。44.網(wǎng)絡(luò)化物位傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，提高系統(tǒng)的可操作性和管理效率。人機(jī)界面在物位監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)時(shí)顯示物位信息，例如儲(chǔ)罐液位、料倉物位等。報(bào)警功能當(dāng)物位超過預(yù)設(shè)范圍，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員及時(shí)處理。數(shù)據(jù)記錄記錄物位變化趨勢，方便分析和診斷問題?？刂乒δ芨鶕?jù)物位信息，自動(dòng)控制閥門或其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)物位調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：物位檢測器演示1物位檢測器選擇根據(jù)不同物位檢測技術(shù)類型，選擇合適的物位檢測器，例如浮球式、超聲波式或電磁導(dǎo)波式。2演示環(huán)境搭建準(zhǔn)備演示用的容器、物料和必要的儀器設(shè)備，例如模擬儲(chǔ)罐、水、數(shù)據(jù)采集器和顯示屏。3演示操作步驟將物位檢測器安裝在演示容器上，并模擬物位的變化，觀察物位檢測器的工作原理和數(shù)據(jù)輸出。4結(jié)果分析分析物位檢測器的工作原理，以及不同技術(shù)類型的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：物位信號(hào)處理演示1信號(hào)采集使用傳感器獲取物位信息2信號(hào)轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)3信號(hào)處理對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波、校準(zhǔn)等處理4數(shù)據(jù)顯示將處理后的數(shù)據(jù)顯示在儀表上本實(shí)驗(yàn)通過模擬物位信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、處理和顯示的流程，讓學(xué)生深入理解物位信號(hào)處理的原理和方法。通過演示，學(xué)生能夠掌握常用的物位信號(hào)處理技術(shù)，為后續(xù)的物位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：物位控制系統(tǒng)演示物位檢測利用超聲波物位傳感器檢測液位，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)處理通過信號(hào)處理電路，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被PLC識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。PLC控制PLC根據(jù)設(shè)定值和實(shí)時(shí)液位信號(hào)，控制液位控制閥的開度。液位控制通過控制液位控制閥的開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的閉環(huán)控制。系統(tǒng)演示演示系統(tǒng)在不同設(shè)定值下的液位控制效果，展示系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。綜合應(yīng)用案例分享自動(dòng)灌裝系統(tǒng)物位檢測技術(shù)可以用于控制灌裝線的自動(dòng)灌裝過程，確保產(chǎn)品灌裝的準(zhǔn)確性和效率。水位監(jiān)測系統(tǒng)利用物位傳感器監(jiān)測水庫或