开题报告基于PLC的水箱液位测量系统的设计

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1、附录：开题报告（或数据报告）水箱液位测量系统的设计1选题依据液位测量与控制是工业生产，如食品、制药、化工、石油等，交通运输，如飞机、船、汽车等油箱液位，大型储油罐、城市供水与排水装置及水塔水位控制等必不可少的检测装置。由此可见需要对液位进行监测与控制的场合非常多，而水箱液位的技术指标是许多工业场合的重要参数，因此研制可靠且实用的水箱液位测量系统显得非常重要。同时，在一些特殊工业现场，由于其使用环境和要求具有特殊性，要求液位测量装置具有高灵敏度、高精度、高强度的性能，并在恶劣环境下具有持续稳定的工作状态。本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光纤液位传感器，

2、它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。本设计中液体是水，是一个浮子式液位传感器的简单应用实例，虽然比较简单，但其原理与其它复杂溶液液位测量的原理基本相同。浮子式光纤液位传感器是利用传统的浮子式液位计原理，再加上光纤传光系统按照一定的机理组合而成，它最大的特性是除信号检测系统外，整个测量过程用的是纯光学及力学原理，这个特性极大地拓宽了它的使用范围，同时它操作简单，误差较小，是较为理想的液位传感器之一。许多实验结论表明，此传感器的运用具有很大的实际意义，因为传感器的构造和制作工艺是筒单的，不用复杂的光学元件，而且价格便宜，经久耐用，具有很强的实际应用性和扩展性。2研究内容和研究方法2．1研

3、究内容完成水箱液位测量系统方案论证；水箱液位测量系统的硬件选择；水箱液位测量系统的电路设计。2．2研究方法本课题中以水箱液位为研究对象，采用一种利用纯光学原理及力学原理设计的浮子式光纤液位传感器，它精度高，抗干扰性能较好，具有较强的实用性。课题中通过该液位传感器采集液位信号，经信号调理电路和放大电路对被测信号进行整理和放大后，输出标准电信号，液位的输出可采用数字显示或灯光显示，也可设计报警功能。2.2.1液位测量方法传感器在工作时浮子总是浮在被测液面上，此时浮子受到钢绳拉力T，浮力F，重力G，液面不动时，T+F=G，三力平衡，当液面上升的瞬间，浮子所受浮力有增大趋向，而拉力F还没来的及发生变

4、化。此时，T+F>G，所以浮子要随液面上浮直至达到新的平衡，当液位降低时，原理相同。这样，浮子总是随液面的改变而上下浮动。通过钢绳的连接作用，液面的改变量总与转轴转过的弧长相等，本传感器的转轴半径r与转盘的半径R比为1：2，由此可知，若光学转盘转过x弧长，则液位的改变量为=x／2，这样根据盘的转动量很容易测出液位的改变量。光学转盘上光栅窗的最小宽度为0.8mm，只需转盘转动的弧长达到0.8mm，则光探测量器就有光信号通过，由以上分析可知被测液位就有0.4mm的改变量，因此由光栅的宽度确定该传感器的精确度为0.4mm，这是一般液位传感器所不能比拟的。根据该传感器的精确度只要数出光学转盘转过的光

5、栅窗数目N，则被测液位的改变量△h=N×0.4mm。2.2.2信号处理方法实际测量液位的过程中，既看不到被测液面也看不到光学转盘，唯一能够得到的是信号显示系统显示的光脉冲信号，所以实际操作时必须对所得信号进行分析才能得到要测量的结果。如图1所示，置两根平行光纤在1位置，此时信号检测系统得到的光信号为01状态，将光学转盘逆时针转动，转盘上2，3，4，5位置依次转到光纤所在的1位置时检测器得到的光信号分别为11，00，O1，11，反映到平面坐标轴上，再经叠加后进入显示系统，显示出如图2(c)所示的方波波形信号。同理，当光学转盘顺时针转动则先将两根平行光纤位于图1中的5位置，当4，3，2，1位置依

6、次转到光纤所在的5位置时，便在显示器得到新的波形图2（f）。由原理图可知当示波器上出现图2（c）波形时，表示液位降低，出现图2(f)波形时，液位升高。由前面的精度分析可知显示器上每显示一个方波，表示转盘转过一个小光栅，以图2(c)中波形为例，显示了5个小方波，所以测定该液位降低了5×0．4=2．0mm，这样通过信号处理，能方便快捷地测量液位的变化。其中，波形图2中（a）表示小光栅的波形图，（b）表示大光栅的波形图，（c）表示二者的叠加波形，（d）表示小光栅的波形图，（e）表示大光栅的波形图，（f）表示二者的叠加波形。图1光学转盘上光栅窗示意图图2信号显示系统显示的光信号3预计可获得的成果设计

7、基于液位传感器的液位测量系统，撰写毕业论文，并撰写说明书，能提供硬件连接的电路图。4工作进度计划2008.12.20-2009.03.01布置毕业设计、开始需求分析、查找资料2009.3.1-2009.3.28交开题报告，检查初步分析，开始系统设计2009.3.29-2009.4.11完成系统分析，开始系统设计2009.4.12-2009.5.9基本完成系统设计，逐步开始系统实现、调试2009.5.10-20