電氣控制在工業自動上水系統中的應用

羅明，江興剛

（懷化職業技術學院，湖南懷化，418000）

0 前言

對自動上水系統進行電氣控制是工業中常見的重要環節之一。自動上水系統是一種利用能量進行轉換的設備，向其輸入的載體是燃料，燃料具有電能和化學能，輸出熱能，即蒸汽、高溫水或其它物質。自動進水電氣控制的實現方便控制機器設備的進水，也能方便控制機器設備的效益。這項技術很大程度上節約了人力和物力。執行當中要有一定的設備元件，所有的這些儀器配件都有既定的功效，是整個過程的組成部分。

1 自動上水的主要設備元件的應用

1.1 水位報警器的應用

水是導電的，當用兩個電極浸在水中時，兩個電極間電阻就會變小，跟據這一原理我們可以用若干個不同長度的電極置于液面，當液面逐漸增高，電極將依次導通。這一原理廣泛地用于設備的電子液位計，水泵控制器等。當然其它還有很多方法，放一個既定的開關，還有放一個浮球，使其連接在一起。每當水位上升時，浮球就會往上浮，并隨之帶動連接的開關，從而導致電路開通。這是最簡便的方法。另外，還可以在開關附近，用一定的方法相隔玻璃檢測液位，這種方法是考慮到水的介電指數比較大。一般來說水位自動報警器，如果是用光線感應的，就是照射光線下去，然后反射上來，測量高度得到。對于一些不是要求很高的，就是直接用2 個低壓電極，然后水位高低和電阻成反比，這樣得到結果。

這里所應用的水位控制報警器是一種多功能設備，是原來的UDSK 系列示控儀經過了升級。本儀表既應用于水塔、水箱、水池水位的監視、控制、報警，也應用于工業設備汽包水位顯示控制報警、蒸汽超壓連鎖保護，還應用于污水監控、自動排水等液位控制。這種設備水位儀表是一種免維護型的，該儀表的功能眾多，性價比更高性能穩定，靈敏度高，使用壽命長，在整個運作當中執行相對平穩。通過它能獲得雙色系統水位，這是它采用了抗干擾技術和獨到的設計，并與設備水位狀態指示合二為一。這種儀表符合（GB/T 13638—92）《工業設備水位控制報警裝置》國家標準[1]。

主要技術參數如下：第一，電源電壓確保為220V/50HZ，正常功耗小于或等于1W；第二，采用無源傳感器進行搭配，如電極式、浮球、電接點、干簧管、開關型等；第三，輸出開關容量MAX 為5A/220VAC，3A/380VAC；第四，傳感器動態電壓設定為脈動6.3V---10.3V。第五，外形尺寸為160×80×160（橫裝），開孔尺寸為152×76。

1.2 電動執行器的應用

電動執行器DKZ—4100 是一種在工業自動上水系統電氣控制中應用比較多的設備，它是機電一體化的形式，它能代替人工作業，對一些設備和裝置通過控制其開關和調節器進行自動化操作。DKZ 電動執行器是一個采用二相伺服電動機為原動機的位置伺服機構，電動執行器是執行單元，隸屬于電動單元組合儀表。一般主要由執行器以及伺服放大器兩個設備元件構成，是一種位置伺服機構，它以伺服電動機為動力[2]。當輸入端有輸入信號時，該信號同位置反饋信號在伺服放大器的前級兩者相比較，通過放大偏差信號使伺服放大器輸出，驅動電機不斷運轉，當輸入信號與位置反饋信號一致則停止。電動執行原理是這樣的：電動執行器以單相交流電為電源，接受來自PLC 系統、DCS 和其他操作器的DC4～20mA 標準信號來控制執行器進行開關閥門或自動調整。電子控制程序采用最先進的混合集成電路，通常被設計成匣子模式，有著完善的保護功能，既可以現場操控也可以通過工作室遠程操控。采用驅動反饋量形式，運用高性能導電塑料電位器，具有精準性高、使用壽命長等優點，它可與各種行程調節機構組合成性能穩定、可靠度高的電動調節閥。因此在石油化工、冶金、發電、輕工、造紙以及環保等工業中應用廣泛，尤其在工業自動上水系統中是不可或缺的元件。

1.3 差壓變送器的應用

圖1 水位報警電路圖

差壓變送器，是一種在自動上水中應用比較廣的平衡檢測儀表。自動上水系統中通常應用的是智能型的變送器。它以微處理器為基礎，和別的計量方式不同，尤其適于企業的盤存。它既可以檢測氣體、液體以及水蒸汽的密度，還可以檢測液位和壓力[3]。

接著轉變成4～20mA 的信號輸出，包括模擬信號以及數字信號。差壓變送器的安裝和日常的維修保養比較簡便，它的應用不像別的元件那樣需要測算密度，除此之外，通過它讀數還直觀明了。它將一個空間用敏感元件分成兩個腔，雙方壓力使之形成位移，從而轉換成可以反映差壓大小的標準信號輸出。差壓變送器和監控工作室可以只用兩根導線相連接，這兩根導線充當信號線和電源線的雙重角色。

1.4 調節器的應用

XMT62X 系列智能調節器用作溫度、壓力、流量、速度、閥門的PID 調節器，并可帶報警功能、變送功能、通訊功能。調節器的作用是接收差壓變送器檢測的液位信號,調節器綠色光柱是自動輸出，紅色光柱是水位計顯示的水位。把原來設置的中水位與目前的水位兩者比較，同時對其執行PID調節，則產生電流信號，該電流信號屬4-20ma 的電流信號。該信號是原先設置的水位和現在差壓變送器測得的水位差值而形成的。要使調節器把涉及的訊息傳送到執行操作器，其實際上水量必須符合既定需求運行量。

2 電氣控制在工業自動上水系統中的應用原理

圖2 電動執行器的接線應用圖

電氣控制在工業自動上水系統中的應用，主要是利用雙室平衡容器取得差壓信號。這個雙室平衡容器由差壓變送器傳送4-20MA 的信號，它由正負壓室兩者組成，是比較精簡的平衡式容器。液位計傳輸訊號，同時水位數據通過儀器即水位數顯示報警儀讀取，所有這些提供給工作室以監測系統的水位和整體情況[4]。通過對預先設定液位和測定液位進行綜合對比后，水位調節器對數據進行整合同時進行PID調節，此工作可通過人工設定也可進行自動設定。分別輸出和輸送信號，傳輸信號至伺服操作器，正向和反向信號由伺服操作器傳送，繼而傳至電動執行器，最后由電動執行器對其調整，從而達到自動上水的目的。

3 結束語

對工業中的機器設備自動上水電氣控制有以下建議：比如通過計算機，將PLC 控制組成元件等，利用PLC 接收液位計儀器輸送的信號。PLC 與電腦相銜接，電腦確定好中水位值。運行系統的正反轉被PLC 所操控，運行系統將所在區位輸送到PLC。整個過程中全部發生的數據都能掌控并能及時匯總，從而可以去掉一些不必要的麻煩。