重锤物位计测量固体物位自动检测和过程控制结课论文文档格式.docx
《重锤物位计测量固体物位自动检测和过程控制结课论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重锤物位计测量固体物位自动检测和过程控制结课论文文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
测量原理
安装在料仓顶部的料位计传感器的探测过程由控制显示仪表发出的信号来控制。
传感器由可逆电机、蜗轮、蜗杆、丝杠、齿轮轴、绕线筒、灵敏杠杆等组成。
（见图3）
当传感器接到探测命令时：
电机正转，经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降。
当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松驰，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制显示器得到该信号立即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到绕线筒碰上到顶开关，电机停转，重锤回到仓顶原始位置，完成一次探测过程。
在此过程中，控制显示仪表通过检测绕线筒的转数计算出重锤从仓底到料面间的距离，在面板进行数字显示，并在后面板端子上输出4～20mA电流信号。
重锤料位计的先进电子器件采用智能电机控制。
每个测量周期均以测锤/钢缆组件降至容器内部的方式启动。
钢缆下降/提升的量等于在W55安装点下方自测量起始点至物料表面之间的无料空间距离。
该距离使用霍尔效应探测技术和微控制器计时器电路进行测量，测量分辨率在0.045"
之内。
在探测与物料表面接触时还采用了磁技术。
测量数据刷新后，电机反向运行，测锤/钢缆返回至初始位置。
达到介质可视化，过程自动化的目的。
在上升过程中对距离进行测量和校验。
根据测得的距离和在配置过程中由操作员或安装员设定的有效测量范围确定料位。
料位报警（高位和低位）与测得的料位进行比对，如必要，高位和低位报警继电器输出将改变状态。
重锤式料位计的智能电机传动系统控制着系在不锈钢钢缆上的重锤向下降，重锤接触介质表面的瞬间停止下降，而后重锤式料位计改变电机的转动方向将重锤收回。
测量过程中，重锤式料位计通过专利的双光学传感器的精确计量，获取料位信号，并将料位信号变送为4~20mA模拟量信号、RS485信号或脉冲信号输出。
多台集中CRT显示的方案是选用STD总线作控制器，在14寸单色显示器上用棒图方式显示各料仓的料位，用键盘对测量进行操作。
另外，选用CRT集中显示的方案，本料位计还具有通讯功能。
即：
STD总线控制器通过232串口与本地个人计算机通讯，本地机与远程服务器联网，通过拨号网络或局域网，远程服务器可对料位计发出测试命令并读取料位数据。
第三章重锤料位计的特点及其主要功能
3.1重锤料位计的特点
一、重锤式物位计位计是采用最新技术和传统测量方式相结合研制的智能化产品。
本料位计由重锤探测器和仪表两部分组成，探测器置于仓顶，壁挂式仪表可根据需要安装再附近位置。
探测器采用先进的传动技术和传感器技术，运行稳定可靠；
仪表采用单片计算机、数字显示，
具有多项测量、计算、控制、报警功能。
二、主要功能和特点
直接数字显示料位或料重，清晰直观。
上限、上上限、下限、下下限或报警输出。
故障检测分类显示和报警输出。
自动定时测量功能。
定时间隔可调，用于自控系统。
远方手动检测控制。
现场手动升降锤，便于检修。
带有RS485串行通讯接口，多台料位计可共享一条总线与上位机通讯，
实现料位数据的集中显示、贮存、打印功能。
三、主要技术参数
环境温度：
仪表0～50℃，探测器：
－20～70℃
相对湿度：
仪表<
85%，探测器：
<
90%
料位检测范围：
0.00～50.00m
料重显示范围：
0～9999T
测量误差：
±
5cm
传感器至仪表传输距离：
100m
电源：
AC220V±
10%；
50Hz±
2.5Hz
变送输出：
（4～20）mA，负载250～750Ω
报警或检测输出：
1A/24VDC或1A/240VAC
探测器外观尺寸：
长250*宽160*高80
开孔尺寸：
宽152*高76
ZCHJ型重锤式料位计可用来测量粉状、颗粒状及块状固体物料料仓的料位，使用户可靠地掌握料仓中的料位。
料位计由传感器及控制显示仪表构成。
传感器的设计吸收了国内外同类产品的优点，其独特的结构与传动方式使以往许多其他形式的重锤式料位计经常出现的毛病都得以料克服，做到运行可靠、维护量小、应用面广。
（见图2）
控制显示器采用51系列单片机，由程序来控制传感器的整个探测过程的动作并检测其信号，进行计算，在面板上的显示窗口显示料位数字，并有相应的4~20mA模拟电流信号输出。
测量可定时自动进行，也可手动测量或由上位计算机控制。
如采用台数较多时可选用集中控制，CRT显示的方案。
本料位计现场表（一次表）可分为四种规格：
0~9米、0~18米、0~24米、0~30米。
显示控制器（二次表）（见上图）的程序芯片根据不同的应用场合大致分为：
●量程0~15.5米可调，数字显示料空或料高高度。
（每档0.5米）
●量程5~20米可调，数字显示料空或料高高度。
●量程0~8米可调，数字显示为料高高度。
一般用于电厂锅炉煤粉仓及粉煤灰仓，3米起每档0.2米。
●量程14.5~30米，数字显示料空或料高高度。
在每种规格中具体量程的设定由DIP开关进行选择。
3.2重锤料位计的主要功能
重锤料位计的主要功能包括：
1、每套设备均配有多种测量输出标准，其中包括MODBUS串行通讯、0/4-20mA模拟信号、直流晶体管脉冲信号和交流继电器脉冲输出信号。
2、辅助容器料位控制物料的高位低位报警输出。
3、采用智能的自校验技术，在测量周期内出现包括断缆、埋锤以及探头闭锁问题时，通过故障信号发出报警。
4、采用第三代智能重锤料位计技术，其中包括AutoReturn™和SmartStart™测量周期性启动技术。
5、自动模式、手动模式和SmartStart™模式，三种启动模式可选。
6、智能测量控制系统始终以有序编程方式将重锤/钢缆牵引返回原始位置，为提高测量可靠性，返回过程甚至可以延缓。
7、最大测量距离为30米（超过30米定制）。
8、采用通用100-240VAC电源。
9、AutoReturn™功能可让测锤/钢缆根据操作员设定的距离返回。
10、采用磁霍尔效应技术和微控制器实现测量数据的高分辨率和可靠性。
11、内置LCD显示屏和按键，简易的参数设置。
12、可更换的擦块和清洁刷令钢缆保持清洁状态。
13、选配ModelRCU远程控制装置实现重锤料位计的远程访问和显示，每两个MODBUS网络可连接多达128个料位计。
第四章重锤料位计的安装和接线及量程的确定
4.1．一次表的安装
（1）在仓顶选择安装料位计的合适位置：
测量点的选择应避开进料口及下料口，并尽可能选择在装料卸料过程中均近似于等高测量的位置。
在圆顶的水泥、粉煤灰仓上，应选择远离吹灰管、与吹灰管不在一条支线上、距仓顶圆心距离为半径的2/3处作为安装位置。
在电厂锅炉煤粉仓上，为了与原来手摇飘子的数据更好的对照，应选择与原来手摇探锤距离较近的位置。
（2）法兰接口（见下图）
铁皮仓接口焊接（见上图）注意焊接时法兰一定要找水平。
法兰和铁管由厂家提供。
如果仓顶是露天的，要选用防雨罩，铁管高度不得超过120mm。
如仓顶为倾斜的应准备较长的铁管，但必须保证露出仓顶的铁管平均高度不得超过120mm。
因为铁管太高会顶起防雨罩使其不能很好地落地，盖不严会进水使钢丝绳铸住，影响测量。
如果仓顶安装料位计的地方有房屋，就可不用防雨罩，铁管可以高一些（200~400mm）。
（3）一次表安装（见下图）
将铸铁支架安装在法兰上（塑料漏斗应在上方）。
将仪表底端封口打开，解开捆绑预留钢丝绳的结，顺势放出钢丝绳。
注意不要让绳松动，不要使其受伤。
将钢丝绳从铸铁支架的漏斗穿下，将料位计固定在铸铁支架上。
将铸铁支架下方的铝片取下，穿在钢丝绳上。
将小铜管穿在钢丝绳上，将钢丝绳的头再穿出，环套在重锤的孔中，将穿出的钢丝绳从环中穿过小铜管。
铜管打扁使钢丝绳被压紧，注意不要伤绳。
将锤放进仓内，盖上铝盖。
（见下图）
钢丝绳预留长度一般都长于实际应留长度，所以在安装重锤时要正确留好长度，要保证锤在仓顶下方200mm处。
首先要量好仓顶厚度，加200mm，才是应留得钢丝绳长度。
多余的绳要切断，且不要再缠到滚筒上。
（4）一次表的检查
为了避免运输碰撞引起的损伤，通电投运前必须对一次表进行仔细检查。
首先将绿色的密封铝盖打开。
钢丝绳应绕在滚筒上，整齐排列，放出的绳应在导轮中正确穿过。
一次表下方有7点端子排，分别为1、2、3、4和7、8、9号，其中1~4号为开关接点，1号为公共点。
7~9号为电机连线。
1、2号之间为干簧管接点。
用手在电机接手处手动盘转电机，齿轮轴每转一周干簧管应接触两次。
1、3号之间为到底开关。
钢丝绳松时接通，拉紧时应断开。
1、4号之间为到顶开关。
筒在左边时，碰到到顶开关，为接通。
7、9号之间为电机的一个绕组，为90~100Ω。
8、9号之间为电机的另一个绕组，为70~80Ω。
4.2．二次表的安装
（1）安装
二次表分为竖式盘装表、横式盘装表、壁挂式表、STD总线工控机系统。
竖式及横式盘装表用于安装在仪表盘上，其开孔尺寸见下图。
壁挂式可直接固定在墙上，适用于没有仪表盘等场合，比较灵活。
（2）敷设电缆
连接电缆可选用RVV7*1电缆，即7芯，每芯1平方毫米以上。
如果现场周围有较强的电磁场干扰源，请选用屏蔽电缆。
每个料仓一根电缆，从仓顶统一敷设到仪表控制室。
电缆要预留足够的长度，避免中间接头。
尽量避免与动力电缆走同一个线槽，避免干扰的产生。
（3）接线
首先要认真校线，按下图接线。
为了慎重起见，通电前应作进一步的检查。
可在二次表后端子处测量1~4各接点的状态。
1、3号之间应是断开的。
7、8、9号之间的电阻值也应测量检查。
4.3．量程及定时时间设定
在主机板上有一个8位的DIP开关，其中左边5位为量程设定，右边3位为自动定时测量的时间设定。
量程设定见表
（一）
序号
开关位置
量程（米）
1
2
3
4
5
3.2~8.0芯片
0~15.5芯片
5~20.5芯片
14.5~30芯片
5.0
14.5
0.5
5.5
15.0
1.0
6.0
15.5
1.5
6.5
16.0
2.0
7.0
16.5
6
2.5
7.5
17.0
7
3.0
8.0
17.5
8
3.2
3.5
8.5
18.0
9
3.4
4.0
9.0
18.5
10
3.6
4.5
9.5
19.0
11
3.8
10.0
19.5
12
10.5
20.0
13
4.2
11.0
20.5
14
4.4
11.5
21.0
15
4.6
12.0
21.5
16
4.8
12.5
22.0
17
13.0
22.5
18
5.2
13.5
23.0
19
5.4
14.0
23.5
20
5.6
24.0
21
5.8
24.5
22
25.0
23
6.2
25.5
24
6.4
26.0
25
6.6
26.5
26
6.8
27.0
注：
表中“1”为开关位置ON（朝上），“0”为开关位置OFF（朝下）。
自动时间设定见表
（二）
序
开关
位置
设定时间
号
（分）
30
45
60
90
130
换钢丝绳
手动
第五章重锤料位计的技术优势及与其他料位装置的差异
5.1重锤料位计的技术优势
重锤式料位计电子仓耐低温能力可达-40℃，光学传感器隔离密封从根本上避免了粉尘等的污染，重锤式料位计专利的光学测量系统精确，优异的驱动电机及重载钢缆可以提供强大的抗拉伸能力。
重锤式料位计的双光学传感器设计可以正确地判断钢缆状态，无需采用可能造成卡涩的机械刹车装置，专利的绕线装置确保不会出现乱线、跳线问题。
5.2重锤料位计与其他料位装置的差异
重锤式料位计尤其适合于重粉尘环境下的料位测量，可以避免超声波料位计无法穿透重粉尘，避免雷达料位计天线根部积灰的重要缺陷，是重粉尘测量环境下的最佳选择。
重锤式料位计广泛应用于PVC粉仓、水泥料仓、电厂灰仓等恶劣环境，并取得成功，获得用户好评。
重锤料位计与其他物位计不同，重锤料位计的测量数据不会受到声、粉尘、光、颜色、介电常数、湿度和温度变化的影响。
第六章重锤料位计的运行和维护
首先确认仪表安装及接线正确，然后接通电源，盘装表的电源开关在仪表抽屉里面，将抽屉拉出打开电源再合上。
壁挂表电源开关在盒盖里，要打开盒盖接通电源。
正常情况下，面板指示灯亮，数字显示为“0.00”，电流表指示为4mA,这时已具备探测条件。
（1）手动探测
按手动探测按钮，进行一次探测。
其过程如下：
（以显示料空为例）电机带动重锤下降数字显示从0.00起逐渐增加，直至重锤碰到料面，数字不再增长，这时的数字就是料仓中料面到仓顶的空仓部分的高度。
重锤自动返回仓顶，返回过程中，数字闪烁，当重锤返回到仓顶的原始位置，数字停止闪烁。
若显示料高，则数字从满量程开始减，直至料面高度。
电流输出值反映了相应的料位高度，与料高成正比。
（2）自动探测
根据DIP开关设定的不同的定时时间，以表将按一定的时间间隔自动探测。
在这种状态下，也可进行手动探测。
当DIP开关第6、7、8位为000时，为手动状态，自动探测无效。
为111时，进入换钢丝绳程序，即维护程序，此时无探测功能，维修人员可上仓顶操作。
是否选择自动，要根据不同的工艺要求而定，建议尽量选用手动方式，减少探测次数，延长运行寿命。
（3）计算机遥控探测
遥控探测信号为干接点，请接仪表后面板端子1、2号。
若信号为有源脉冲，请接2、3号。
（4）注意
探测过程中，由于重锤在料仓中运动，注意不要断电，否则重锤停留在料仓中容易产生埋锤，出现故障。
如重锤停在断电时的位置，当恢复供电时，电机将自动首先将重锤提升到仓顶位置，然后再进行探测动作。
（5）清灰方法
本料位计有许多防止灰尘进入传感器的方法，根据不同的应用场合采用不同的安装结构。
如有特殊要求，订货时应具体说明。
如物料类型、是否有压力、是否有水汽等。
当应用于灰尘大的场合时，根据情况应定期清扫。
（6）更换钢丝绳的方法
钢丝绳使用寿命为一万次，因此传感器的使用寿命与每天探测的次数有关。
半年至一年后应检查钢丝绳是否有局部受伤、出毛刺等现象，如出现损坏现象情及时更换以防止钢丝绳断裂使重锤掉入仓中。
更换方法：
将二次表停电，DIP开关第6、7、8位全部泊为111，然后给上电源，显示OFF，进入换钢丝绳程序。
若为CRT集中显示方式，则按H，回车，显示器上显示“换钢丝绳，请勿停电”。
①操作原理是：
用手动按小开关的方法人为地控制电机的正反转，从而达到方便地更换钢丝绳的目的。
②操作规则是：
开始状态（OFF上电开关状态）不变，电机不动。
这时，一般到顶开关（大开关）接通，到底开关（小开关）断开。
让到底开关接通一下再断开。
状态变化后，当只有一个开关接通时电机就转动。
大开关接通，电机往放钢丝绳的方向转动，小开关接通电机往缠钢丝绳的方向转动。
当两个开关同时接触或断开时，电机不动。
③操作方法是：
手拉旧钢丝绳下头，手动按到顶开关（大），滚筒转，将旧钢丝绳拆下。
在绕新钢丝绳之前应使滚筒移到右边合适的位置，如要绕满，滚筒应到最右边，如遇小仓只需短些的绳，可使筒按估计位置作为起始位置。
将新钢丝绳的绳头结好用螺丝压到滚筒上。
在绕新钢丝绳之前必须将其缠绕的劲充分放开，使之平滑舒展不致受伤。
拉紧钢丝绳，对准小滑轮，手动按到底开关（小），滚筒转，钢丝绳绕在滚筒上，当到顶开关被滚筒碰上时，电机自动停转。
将钢丝绳按需要的长度剪断，手压住滚筒上的绳防止松动，将绳头穿过两套导轮及穿孔、塑料漏斗，然后按本论文“4.1安装一次表”中的方法结束换绳工作。
（7）故障报警说明
如果出现故障，在二次表显示窗口就会出现单独的一位数字，1、2、3或4。
具体说明如下：
报警1：
重锤不到顶
一般为测量口下方有铁梁铁管等异物将重锤挂住或卡住，应上去检查处理。
或是因为曾经发生过料面过高将重锤埋住，而且在埋住后还进行探测，使钢丝绳偏离原位而造成的。
这时应停电，确认故障消除后在通电，到顶开关自动接上，恢复正常状态。
报警2：
上升无脉冲
原因参考报警3。
报警3：
下放无脉冲
可能干簧管坏了，应更换。
或是电机转不动。
应到仓顶检查处理。
报警4：
到底开关总接通
正常情况下，到底开关只有在测量时重锤接触料面的瞬间失重而接通一下，除此之外都应为断开状态。
报警4可能是锤掉了或是锤被过高的料托起来了，可上仓顶用手提提钢丝绳看锤是否还在，然后进行相应的处理。
如果是CRT集中显示方式，某一台出现“报警重”字样，请按键盘上的A，回车，出现报警画面，显示报警内容。
第七章主要技术指标
1.传感器：
测量范围
升级会员 