电气控制在工业自动上水系统中的应用

罗明，江兴刚

（怀化职业技术学院，湖南怀化，418000）

0 前言

对自动上水系统进行电气控制是工业中常见的重要环节之一。自动上水系统是一种利用能量进行转换的设备，向其输入的载体是燃料，燃料具有电能和化学能，输出热能，即蒸汽、高温水或其它物质。自动进水电气控制的实现方便控制机器设备的进水，也能方便控制机器设备的效益。这项技术很大程度上节约了人力和物力。执行当中要有一定的设备元件，所有的这些仪器配件都有既定的功效，是整个过程的组成部分。

1 自动上水的主要设备元件的应用

1.1 水位报警器的应用

水是导电的，当用两个电极浸在水中时，两个电极间电阻就会变小，跟据这一原理我们可以用若干个不同长度的电极置于液面，当液面逐渐增高，电极将依次导通。这一原理广泛地用于设备的电子液位计，水泵控制器等。当然其它还有很多方法，放一个既定的开关，还有放一个浮球，使其连接在一起。每当水位上升时，浮球就会往上浮，并随之带动连接的开关，从而导致电路开通。这是最简便的方法。另外，还可以在开关附近，用一定的方法相隔玻璃检测液位，这种方法是考虑到水的介电指数比较大。一般来说水位自动报警器，如果是用光线感应的，就是照射光线下去，然后反射上来，测量高度得到。对于一些不是要求很高的，就是直接用2 个低压电极，然后水位高低和电阻成反比，这样得到结果。

这里所应用的水位控制报警器是一种多功能设备，是原来的UDSK 系列示控仪经过了升级。本仪表既应用于水塔、水箱、水池水位的监视、控制、报警，也应用于工业设备汽包水位显示控制报警、蒸汽超压连锁保护，还应用于污水监控、自动排水等液位控制。这种设备水位仪表是一种免维护型的，该仪表的功能众多，性价比更高性能稳定，灵敏度高，使用寿命长，在整个运作当中执行相对平稳。通过它能获得双色系统水位，这是它采用了抗干扰技术和独到的设计，并与设备水位状态指示合二为一。这种仪表符合（GB/T 13638—92）《工业设备水位控制报警装置》国家标准[1]。

主要技术参数如下：第一，电源电压确保为220V/50HZ，正常功耗小于或等于1W；第二，采用无源传感器进行搭配，如电极式、浮球、电接点、干簧管、开关型等；第三，输出开关容量MAX 为5A/220VAC，3A/380VAC；第四，传感器动态电压设定为脉动6.3V---10.3V。第五，外形尺寸为160×80×160（横装），开孔尺寸为152×76。

1.2 电动执行器的应用

电动执行器DKZ—4100 是一种在工业自动上水系统电气控制中应用比较多的设备，它是机电一体化的形式，它能代替人工作业，对一些设备和装置通过控制其开关和调节器进行自动化操作。DKZ 电动执行器是一个采用二相伺服电动机为原动机的位置伺服机构，电动执行器是执行单元，隶属于电动单元组合仪表。一般主要由执行器以及伺服放大器两个设备元件构成，是一种位置伺服机构，它以伺服电动机为动力[2]。当输入端有输入信号时，该信号同位置反馈信号在伺服放大器的前级两者相比较，通过放大偏差信号使伺服放大器输出，驱动电机不断运转，当输入信号与位置反馈信号一致则停止。电动执行原理是这样的：电动执行器以单相交流电为电源，接受来自PLC 系统、DCS 和其他操作器的DC4～20mA 标准信号来控制执行器进行开关阀门或自动调整。电子控制程序采用最先进的混合集成电路，通常被设计成匣子模式，有着完善的保护功能，既可以现场操控也可以通过工作室远程操控。采用驱动反馈量形式，运用高性能导电塑料电位器，具有精准性高、使用寿命长等优点，它可与各种行程调节机构组合成性能稳定、可靠度高的电动调节阀。因此在石油化工、冶金、发电、轻工、造纸以及环保等工业中应用广泛，尤其在工业自动上水系统中是不可或缺的元件。

1.3 差压变送器的应用

图1 水位报警电路图

差压变送器，是一种在自动上水中应用比较广的平衡检测仪表。自动上水系统中通常应用的是智能型的变送器。它以微处理器为基础，和别的计量方式不同，尤其适于企业的盘存。它既可以检测气体、液体以及水蒸汽的密度，还可以检测液位和压力[3]。

接着转变成4～20mA 的信号输出，包括模拟信号以及数字信号。差压变送器的安装和日常的维修保养比较简便，它的应用不像别的元件那样需要测算密度，除此之外，通过它读数还直观明了。它将一个空间用敏感元件分成两个腔，双方压力使之形成位移，从而转换成可以反映差压大小的标准信号输出。差压变送器和监控工作室可以只用两根导线相连接，这两根导线充当信号线和电源线的双重角色。

1.4 调节器的应用

XMT62X 系列智能调节器用作温度、压力、流量、速度、阀门的PID 调节器，并可带报警功能、变送功能、通讯功能。调节器的作用是接收差压变送器检测的液位信号,调节器绿色光柱是自动输出，红色光柱是水位计显示的水位。把原来设置的中水位与目前的水位两者比较，同时对其执行PID调节，则产生电流信号，该电流信号属4-20ma 的电流信号。该信号是原先设置的水位和现在差压变送器测得的水位差值而形成的。要使调节器把涉及的讯息传送到执行操作器，其实际上水量必须符合既定需求运行量。

2 电气控制在工业自动上水系统中的应用原理

图2 电动执行器的接线应用图

电气控制在工业自动上水系统中的应用，主要是利用双室平衡容器取得差压信号。这个双室平衡容器由差压变送器传送4-20MA 的信号，它由正负压室两者组成，是比较精简的平衡式容器。液位计传输讯号，同时水位数据通过仪器即水位数显示报警仪读取，所有这些提供给工作室以监测系统的水位和整体情况[4]。通过对预先设定液位和测定液位进行综合对比后，水位调节器对数据进行整合同时进行PID调节，此工作可通过人工设定也可进行自动设定。分别输出和输送信号，传输信号至伺服操作器，正向和反向信号由伺服操作器传送，继而传至电动执行器，最后由电动执行器对其调整，从而达到自动上水的目的。

3 结束语

对工业中的机器设备自动上水电气控制有以下建议：比如通过计算机，将PLC 控制组成元件等，利用PLC 接收液位计仪器输送的信号。PLC 与电脑相衔接，电脑确定好中水位值。运行系统的正反转被PLC 所操控，运行系统将所在区位输送到PLC。整个过程中全部发生的数据都能掌控并能及时汇总，从而可以去掉一些不必要的麻烦。