CN106197610A - 液位遥测和阀门的控制系统 - Google Patents

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毛伟华
刘庆华
陶峰
康涛
戴钧
张燕飞
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means

Abstract

本发明公开了一种液位遥测和阀门的控制系统，包括人机界面，人机界面与控制器相连，控制器控制液位遥测子系统、阀门水泵控制子系统、报警控制子系统、数据库存储子系统，液位遥测子系统包括压力传感器、雷达液位计、热电偶、浮球传感器，阀门水泵控制子系统包括电磁阀、球阀、水泵、蝶阀，报警控制子系统包括温度报警、液位超限和低限报警、高压报警、阀门异常报警，数据库存储子系统包括sqlite数据库。本发明具有精度高、操作方便的优点。

Description

液位遥测和阀门的控制系统
技术领域
本发明涉及一种液位遥测和阀门的控制系统。
背景技术
目前，传统的液位遥测技术采用压力传感器和雷达液位计测量液位，输出不做处理，因此当液位波动时测量输出会出现波动，同时由于传感器自身出厂存在精度差问题，测量有误差；传统的液位遥测中输出的舱容靠估计；传统的液位遥测缺少数据存储，存储时间间隔不定；液位遥测和阀门控制系统是分开控制的，操作不方便。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种精度高、操作方便的液位遥测和阀门的控制系统。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种液位遥测和阀门的控制系统，包括人机界面，人机界面与控制器相连，控制器控制液位遥测子系统、阀门水泵控制子系统、报警控制子系统、数据库存储子系统，液位遥测子系统包括压力传感器、雷达液位计、热电偶、浮球传感器，阀门水泵控制子系统包括电磁阀、球阀、水泵、蝶阀，报警控制子系统包括温度报警、液位超限和低限报警、高压报警、阀门异常报警，数据库存储子系统包括sqlite数据库。
本发明的进一步改进在于：使用压力传感器、雷达液位计、热电偶、浮球传感器采集数据分别到对应的数据采集模块，此数据采集模块为液位遥测子系统，液位遥测子系统将数据传送到控制器中，控制器收集来液位遥测子系统的数据，并对收集来的数据做误差补偿，之后通过压力传感器或者雷达液位计计算液位值并显示于人机界面，根据液位值通过舱容表的拟合曲线输出容积值显示于人机界面，对于浮球传感器直接显示于人机界面和热电偶经过补偿后显示于人机界面；通过测量到液位值手动控制阀门实现液位控制，或者通过开启自动模式，控制器控制阀门水泵控制子系统，使液位值稳定在设定的区间中；当测量到的参数超过预设值时，报警控制子系统发送信号给控制器，控制器将信号传输给人机界面，人机界面上提示报警，当阀门异常时人机界面上也提示报警；整个过程包括阀门操作以及通过数据库存储子系统对异常全程进行数据存储。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明中采用实现低通滤波器的方法对来自用压力传感器和雷达液位计的测量结果进行低通滤波，滤除了高频波动分量，有效的提高了输出的值的稳定性，同时传感器自身出厂存在精度差问题，在控制器中设置补偿参数对传感器误差进行误差补偿，得到更高精度的液位值。
2.本发明中使用Matlab的拟合曲线函数，把舱容表生成一条拟合曲线，将生成的拟合曲线函数代入到程序中，形成一条容积-液位的函数曲线，当测得液位，对应的容积也能在人机界面上显示。
3.本发明采用SQLite数据库对液位遥测的所有参数和阀门控制过程的行为进行存数，并设计了查看存储历史数据的界面，并且能够人为设定每个多久存储一次数据。
4.本发明实现由液位控制阀门，在一个人机界面中同时显示阀门参数和液位遥测参数，同时设计程序带有阀门自检功能，能够实现阀门（开异常、闭异常、开、关）四种状态判断显示。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图中标号：1-人机界面、2-控制器、3-液位遥测子系统、4-阀门水泵控制子系统、5-报警控制子系统、6-数据库存储子系统、3-1-压力传感器、3-2-雷达液位计、3-3-热电偶、3-4-浮球传感器、4-1-电磁阀、4-2-球阀、4-3-水泵、4-4-蝶阀、5-1-温度报警、5-2-液位超限和低限报警、5-3-高压报警、5-4-阀门异常报警。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1示出了本发明液位遥测和阀门的控制系统的一种实施方式，包括人机界面1，人机界面1与控制器2相连，控制器2控制液位遥测子系统3、阀门水泵控制子系统4、报警控制子系统5、数据库存储子系统6，液位遥测子系统3包括压力传感器3-1、雷达液位计3-2、热电偶3-3、浮球传感器3-4，阀门水泵控制子系统4包括电磁阀4-1、球阀4-2、水泵4-3、蝶阀4-4，报警控制子系统5包括温度报警5-1、液位超限和低限报警5-2、高压报警5-3、阀门异常报警5-4，数据库存储子系统6包括sqlite数据库。
使用压力传感器3-1、雷达液位计3-2、热电偶3-3、浮球传感器3-4采集数据分别到对应的数据采集模块，此数据采集模块为液位遥测子系统3，液位遥测子系统3将数据传送到控制器2中，控制器2收集来液位遥测子系统3的数据，并对收集来的数据做误差补偿，之后通过压力传感器3-1或者雷达液位计3-2计算液位值并显示于人机界面，根据液位值通过舱容表的拟合曲线输出容积值显示于人机界面1，对于浮球传感器3-4直接显示于人机界面1和热电偶3-3经过补偿后显示于人机界面1；通过测量到液位值手动控制阀门实现液位控制，或者通过开启自动模式，控制器2控制阀门水泵控制子系统4，使液位值稳定在设定的区间中；当测量到的参数超过预设值时，报警控制子系统5发送信号给控制器2，控制器2将信号传输给人机界面1，人机界面1上提示报警，当阀门异常时人机界面1上也提示报警；整个过程包括阀门操作以及通过数据库存储子系统6对异常全程进行数据存储。
本发明的系统架构及软件部分实现5个检测位点（对五个船舱监控），每个位点四路传感器信号输入，同时需要满足可扩展到50个检测位点的数据处理能力。本发明的传感器接口部分，每个检测位点预留液位、温度、容积及压力四个以上的传感器接口，同时可以依据提供的传感器输出电气类型可接受不同形式的输入信号，如电压信号、电流信号等。本发明的中央显示和报警远程监测终端到监测位点实际传输距离最大可超过50米；电缆及其填料的性能可满足浸泡在海水中的设计要求。本发明的系统架构采用PLC结合触摸屏分布式多位点遥测技术，采用有线缆连接，系统抗干扰性达到国际船用电器标准。本发明对船舱测量参数包括温度、液位、压力、容积等。各指标量程为：温度-50~120℃，液位0~30m，压力0~0.3MPa，并能够通过拟合算法显示容积信息于人机界面上。本发明对船体测量参数包括船舶吃水深度、纵倾和横倾角、中垂和中拱值的监控，并通过横倾和纵倾角实现舱柜的实际液位的精确测量。本发明支持检测参数超限报警以及阀门的故障报警，并可以实现用户自行设定各项指标的报警值。本发明带有数据存数功能，能够把各类信息存储到数据库中，方便我们随时查阅历史数据。系统整体检测精度达到全量程的0.5％。本发明采用低通滤波技术实现液位波动情况下的精确液位测量。阀门控制系统具有液位超限自动开启功能，并且能够自行设定阀门的开启的限值，同时阀门的开启度可调节，进而可以进行流量控制，同时将这些信息显示在主界面上。

Claims (2)

1.一种液位遥测和阀门的控制系统，其特征在于：包括人机界面（1），所述人机界面（1）与控制器（2）相连，所述控制器（2）控制液位遥测子系统（3）、阀门水泵控制子系统（4）、报警控制子系统（5）、数据库存储子系统（6），所述液位遥测子系统（3）包括压力传感器（3-1）、雷达液位计（3-2）、热电偶（3-3）、浮球传感器（3-4），所述阀门水泵控制子系统（4）包括电磁阀（4-1）、球阀（4-2）、水泵（4-3）、蝶阀（4-4），所述报警控制子系统（5）包括温度报警（5-1）、液位超限和低限报警（5-2）、高压报警（5-3）、阀门异常报警（5-4），所述数据库存储子系统（6）包括sqlite数据库。
2.根据权利要求1所述液位遥测和阀门的控制系统，其特征在于：使用压力传感器（3-1）、雷达液位计（3-2）、热电偶（3-3）、浮球传感器（3-4）采集数据分别到对应的数据采集模块，此数据采集模块为液位遥测子系统（3），液位遥测子系统（3）将数据传送到控制器（2）中，控制器（2）收集来液位遥测子系统（3）的数据，并对收集来的数据做误差补偿，之后通过压力传感器（3-1）或者雷达液位计（3-2）计算液位值并显示于人机界面，根据液位值通过舱容表的拟合曲线输出容积值显示于人机界面（1），对于浮球传感器（3-4）直接显示于人机界面（1）和热电偶（3-3）经过补偿后显示于人机界面（1）；通过测量到液位值手动控制阀门实现液位控制，或者通过开启自动模式，控制器（2）控制阀门水泵控制子系统（4），使液位值稳定在设定的区间中；当测量到的参数超过预设值时，报警控制子系统（5）发送信号给控制器（2），控制器（2）将信号传输给人机界面（1），人机界面（1）上提示报警，当阀门异常时人机界面（1）上也提示报警；整个过程包括阀门操作以及通过数据库存储子系统（6）对异常全程进行数据存储。
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