下载文档原格式
投入式液位传感器原理及应用《投入式液位传感器原理及应用》我有一个特别爱捣鼓小发明的朋友小李，他家的地下室就像一个小型的实验室，堆满了各种稀奇古怪的小零件和工具。
有一天，我去他家玩，刚走进地下室，就看到他皱着眉头盯着一个大水箱。
“你这又是在研究什么呀？”我好奇地问。
“嗨，我想做一个自动控制水箱水位的装置，可这液位测量的部分把我难住了。
”小李挠挠头，一脸无奈。
“液位测量？这有什么难的？”我不解地问。
“你可别小看这个，要想精准测量水箱里的水位，可不是那么简单的事儿。
不过我最近在研究投入式液位传感器，感觉这个挺靠谱的。
”小李眼睛里闪着光。
那投入式液位传感器到底是什么原理呢？其实呀，它就像是一个特别聪明的小探子。
它主要是根据压力和液位高度成正比的原理来工作的。
你可以把水箱里的水想象成一群调皮的小士兵，液位越高呢，这些小士兵对传感器底部的压力就越大，就好像小士兵越多，他们挤在一起对下面的压力就越大一样。
这个传感器的构造也不复杂，一般有一个探头，这个探头就像一个勇敢的小潜水员，被投入到水箱里。
探头上有一个压力敏感元件，这个元件能够敏锐地感受到水的压力变化。
当液位升高或者降低的时候，压力敏感元件就会把这种压力变化转化成电信号，就像把小士兵的压力秘密传递出去一样。
然后呢，通过一根长长的电缆线，把这个电信号传输到和它连接的设备上，比如说控制器或者显示器之类的。
那它在生活中有哪些应用呢？这可多了去了。
就拿小李想做的自动水箱水位控制装置来说吧。
有了投入式液位传感器，就可以轻松地知道水箱里的水位情况了。
当水位低到一定程度的时候，传感器把信号传给控制器，控制器就像一个聪明的指挥官，下达命令让水泵开始工作，往水箱里注水；当水位达到设定的高度时，传感器又会发出信号，这时候指挥官就会让水泵停止工作，这样就避免了水箱水满溢出或者水位过低影响使用的情况。
在工业上，投入式液位传感器更是大显身手。
比如说在化工企业的大型储液罐里，这些储液罐就像一个个巨人，里面装着各种各样的化学液体。
1绪论随着工业自动化技术的不断发展，人们对系统监测性能的要求越来越高，组态王作为一个开发型的通用工业来监控系统，拥有良好的图形化操作界面，便于生产的组织与管理；同时，作为工业控制软件，它又可以很好的保证系统的可靠性与实时性。
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows 的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
2系统需求分析在石油、化工、工矿等企业一般都有油库，这些油库是企业重要的燃料基地，是一个重要的生产环节。
各种油库的建设规模越来越大，造价也越来越高，为了确保油库的安全，必须要对影响油库安全的部分物理参数进行实时的数据采集，实现油库的自动化管理。
能及时掌握油库油罐的液位、温度、压力、油气浓度等状态参数可以大大提高油库的进油，储油和管理的工作效率，极大的提高安全保障，因此有广泛的应用价值。
通过对液位、温度、压力、油气浓度等状态量的实时监测，在智能仪表上实时显示并设置报警值，在越过限值时即可产生声光报警。
此外这些状态值也可以通过互联网传输，有访问权限的管理者可以在任何地方通过浏览器查看油库的安全参数，实现无人职守的远程监测系统。
3 系统方案论证在本设计中，为了实现对液位的控制，我使用了一个原油库，用来储存大量的原油，一个催化剂库用来存储大量的催化剂，它们分别在原料油罐催化剂罐液位少于20的时候进料，成品油罐用来存储成品油。
MCG 1500S FI 伺服液位计MCG 1500SFI伺服液位计可测量液体的液位、界面、介质密度，并变送介质的温度、压力等参数。
MCG 1500SFI伺服液位计可适用于石油、化工、轻工、电力等行业的大型高、低压储罐。
MCG 1500SFI伺服液位计可以配合使用MCG 351平均温度计和MCG 2350平均温度变送器测量并变送储罐多点温度。
MCG 1500SFI伺服液位计使用MCG 2150或MCG2151(PDA)红外手持器调整和标定仪表的参数，下载程序，方便可靠。
MCG 1500SFI伺服液位计可选用MCG 1350罐底显示器在罐底显示液位、温度等数据，并且可用MCG 2150红外手持器在MCG1350上调整和标定仪表参数，避免了经常爬上罐顶的麻烦。
MCG 1500SFI伺服液位计可配接MCG 3200系列现场总线转换器将数据信息传送到DCS系统。
MCG 1500SFI伺服液位计可配接MCG 5101、MCG5102实现无线通讯，将数据信息传送到DCS系统，节省现场线缆。
技术参数液位测量范围 22m(标准)；46m(可选)液位测量精度 0.8mm液位分辨率 0.25mm液位测量重复性 0.8mm温度测量可选RTD铂电阻温度计和多点平均温度计温度测量精度 0.3℃温度测量分辨率 0.06℃密度测量精度 5kg/m³显示 4行×40字符LCD通讯 L&J “TANKWAY”总线、M/S总线、RS485(Modbus RTU)、HART、ENRAF、4-20mA等电源 220VAC、110VAC、24VDC、48VDC、20W波特率 300-9600可设定雷电保护多级保护控制点 2点(泵和阀)（0.5A/24VDC）I/O 2个4～20mA输出，3个4～20mA输入温度介质温度：-100℃～+315℃环境温度：-40℃～+85℃工作压力大气压(25psig)；150psi，300psig(可选)安装 2″法兰(标准)，其他可选现场接线 4线(两根双绞线)或KVV四芯电缆至MCG3200（L&J总线）接线口尺寸两个3/4″NPT螺纹表体材料铝，不锈钢安全认证 UL / CUL-Explosion ProofClass I , Div.1 Group C&D ,(Group B option)CENELEC/ ATEXII 1/2 G EEx d ⅡB T6重量铝制11.37kg，不锈钢26kg外形尺寸图安装伺服液位计的浮子在储罐中升降移动会受到液体的扰动和冲击，因此为了保证测量的平稳和准确必须加装导向管。
摘要：常见的医疗输液管只能进行人工调节速度,速度调节不准确,不易控制,有时速度过快还会对病人造成不良反应,而且常因疏忽大意发生血液回流现象,作为医疗过程,医务人员也需要对输液过程进行监控,为此研究点滴速度控制器就显得非常必要。
目前市场上的点滴速度控制产品主要是输液泵,此种设备控制精度高,功能强大,适用于高要求场合,但价格较贵,而且使用前后都要进行清洗,不太方便。
针对以上情况本文设计了一种方便实用、低成本的点滴速度测控系统。
本系统的特点：自动检测输液液位，并能将各床位液位和输液速度信号传送至护办室，在护办室对多个病房各个床位的输液情况进行巡回检测和显示。
当液位低于设定下限值，输液速度过高或过低，在护办室和相应床位处发出声光报警，提醒护理人员及时处理，采用一种变介电常数型电容式液位传感器。
通过对不同宽度电极下传感器电容与对应液位的分析，发现液位处于输液瓶上部圆柱段时电容与液位高度之间有很好的线性关系，而在下部呈现非线性;传感器灵敏度随电极宽度的增加而近似线性提高。
同时发现传感器灵敏度与液位下降速度相关。
进而建立了传感器数学模型，分析影响传感器灵敏度的因素和机理。
本装置硬件部分为电容式传感器，其结构简单，适应性强，固有频率高，动态响应时间短，软件部分用单片机实现，实现多路信号采集处理、参数设置、异常报警和报警取消，总线通信等。
关键词：静脉输液，液位检测，电容式传感器，电极，极化Abstract: Because of the absence of the automatically measuring settings, special medical person has to ward them. This aggravates the patient's mental burden and the nursing persons' working burden. This also handicaps the synthesis management of the ward.The system is developed to measure infusion liquid level and infusion speed. The system automatically transports the detecting signal to the nursing office. In it the infusing situation of every bed in every sickroom is displayed. When the infusion liquid level is under the given lower limit and the infusion speed is much faster or lower, the alarm will be made in nursing office and corresponding bed to remind the paramedic to deal with it, a variable- dielectric-constant capacitive sensor is designed. The experimental data is obtained with the use of electrodes of different width. By analyzing the correlation between them, it is found that the sensitivity affected by the speed of infusion. The model of the sensor is presented and then the affecting factors and the mechanism on the sensitivity are discussed.The hardware device part of the capacitive sensor, its simple structure, strong adaptability and high natural frequency, dynamic response time is short. software with MCU, multi-channel signal acquisition and processing, parameter setting, unusual warning and alarm canceled, Bus communications and so on.Keywords: vein infusion, liquid level measuring, capacitive sensor, electrode, polarization目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外点滴输液监控系统的研究现状 (1)1.3 课题目的和意义 (2)1.4 设计摘要第2章设计要求和具体指标要求2.1 任务要求2.2 主要技术指标第3章设计方案比较与论证 (3)3.1 液体点滴检测方案 (4)3.2 速度测量方案 (4)3.3 滴速检测的软件设计方法 (5)3.4 警戒液面检测方案 (5)3.5 键盘方案 (6)3.6 显示方案的选择 (6)3.7 液体点滴速度控制方案 (6)3.8 电机的选择 (7)第4章系统电路设计 (8)4.1 单片机最小应用系统设计 (8)4.2 键盘显示电路 (9)4.2.1 键盘工作原理 (10)4.2.2 七段LED数码显示器 (11)4.3 数据采集电路设计 (11)4.3.1 滴速检测电路 (11)4.3.2 液位检测电路 (14)4.4 驱动控制电路 (15)4.4.1 步进电机的单片机控制 (15)4.4.2 步进电机的驱动 (16)4.5 报警部分设计与实现 (17)4.6 电源电路的设计 (17)4.7 部分元器件说明 (18)3.7.1 A T89S51引脚说明 (18)4.7.2 集成电压比较器LM324 204.7.3 移位寄存器74164 (21)第4章系统软件设计 (22)4.1 主控制模块 (22)4.2 滴速检测程序设计··234.3 液位检测和报警程序设计 (24)4.4 键处理子程序的设计与实现·254.5 显示子程序 (26)4.6 步进电机控制点滴速度程序·27第5章系统的调试及结果 (29)5.1 系统调试环境 (29)5.2 硬件调试 (30)5.2.1 单片机系统电路调试··305.2.2 数据采集电路的调试··305.2.3 键盘显示电路调试 (30)5.3 软件调试 (31)5.4 调试及测试仪器 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1液体点滴速度监控器总体程序35附录2系统原理图··45附录3实物照片 (46)第1章绪论第1.1节课题背景随着微电子技术和信息技术的发展和应用，医疗设备领域正在悄悄的发生着一场信息化的革命。
罐区SIS系统液位仪表知识，你只需要了解这些！⼀直以来，⽯化⼯项⽬中罐区主要根据⽯油化⼯相关设计规范进⾏设计实施，并未就罐区是否设置安全仪表系统有强制要求，在设计、安装、操作和维护管理等⽣命周期各阶段，还存在危险与风险分析不⾜、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题尤为突出。
国家安监总局于2014年颁布了116号⽂件，⽂件指出我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等⽣命周期各阶段，还存在危险与风险分析不⾜、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题，规范安全仪表系统管理⼯作亟待加强,同时⽂件还明确指出从2018年1⽉1⽇起，所有新建涉及“两重点⼀重⼤”的化⼯装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。
其他新建化⼯装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1⽉1⽇起，应执⾏功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。
两重点⼀重⼤“两重点⼀重⼤”就是指政府安监部门重点监管的危险化⼯⼯艺、重点监管的危险化学品和重⼤危险源的监管，简称“两重点⼀重⼤”。
⼀重点监管的危险化⼯⼯艺，可查阅《⾸批重点监管的危险化⼯⼯艺⽬录》；⼆重点监管的危险化学品，可查阅《⾸批重点监管的危险化学品名录》；⼀重⼤指重⼤危险源：长期地或临时地⽣产、加⼯、使⽤或储存危险化学品，且危险化学品的数量等于或超过临界量的单元。
安全仪表系统安全仪表系统，Safety instrumented System，简称SIS，主要为⼯⼚控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是⼯⼚企业⾃动控制中的重要组成部分。
危化品罐区基本构成重⼤危险源罐区是⽯油化⼯企业⽣产装置的重要组成部分,主要⽤作化⼯原料、中间产品及成品储存、中转集散，化⼯⽣产的复杂性，化⼯⼚储罐区危险化学品品种相对密集，导致危险化学品在储罐区很容易超过《危险化学品重⼤危险源辨识》所列出的临界值，成为重⼤危险源，需要重点风险分析和安全监控。
1 组态课程设计报告 双储液罐水位监控系统
目录 目录 .................................................................................................................................................. 1 1、设计任务和目的 ......................................................................................................................... 2 1.1设计任务： ........................................................................................................................ 2 1.2设计目的： ........................................................................................................................ 2 2、系统分析和总体设计 ................................................................................................................. 3 2.1系统分析： ........................................................................................................................ 3 2.2总体设计 ............................................................................................................................ 3 3、系统I/O域表 ............................................................................................................................. 3 4、定义变量 ..................................................................................................................................... 4 5、报警管理 ..................................................................................................................................... 4 5.1离散量报警： .................................................................................................................... 4 5.2模拟量报警： .................................................................................................................... 5 5.3报警类别设置： ................................................................................................................ 5 6、历史记录 ..................................................................................................................................... 5 6.1报警记录： ........................................................................................................................ 6 6.2历史报警记录： ................................................................................................................ 6 7、特性列表 ..................................................................................................................................... 7 8、运行系统用户管理 ..................................................................................................................... 7 9、报表设定 ..................................................................................................................................... 7 10、曲线显示 ................................................................................................................................... 9 10.1实时趋势图曲线： .......................................................................................................... 9 10.2历史趋势曲线： ............................................................................................................ 10 11、系统界面设计，功能说明 ..................................................................................................... 11 11.1模板画面 ........................................................................................................................ 11 11.2主画面 ............................................................................................................................ 12 2
11.3功能特性画面 ................................................................................................................ 13 11.4应用管理画面 ................................................................................................................ 14 11.5消息画面 ........................................................................................................................ 15 11.6用户管理画面 ................................................................................................................ 16 11.7过程画面 ........................................................................................................................ 17 12、总结及参考文献 ..................................................................................................................... 18
双储液罐水位监控系统 1、设计任务和目的 1.1设计任务： 计算机技术和网络的飞速发展为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷的组建性能良好的监控系统，并通过采用远程监控及诊断等先进技术使得系统更加安全可靠，在这方面组态软件可以为你提供强有力的软件支持，所以本次设计的主要任务是通过组态软件来设计一个双储液罐水位监控系统，其中系统要包括中英文的切换、系统的特性显示、系统离散量报警、模拟量报警、用户管理、实时趋势曲线、历史趋势曲线并且系统还应具有打印报表的功能，通过一些功能画面可以让我们更好的了解这个监控系统，例如使用棒图的上下变化来显示液位、温度的变化，还有就是要求同学们可以熟悉并能熟练的操作这个组态系统。
