一种液位测控实训系统及其操作方法
专利名称：一种液位测控实训系统及其操作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种实训系统及其操作方法，特别涉及的是一种液位测控实训系 统及其操作方法。
背景技术：
在现代职业教育中，通常采用一些通用型实训设备对学生进行技能训练和考核， 使学生在接近工厂环境的实训中，掌握本专业所需的专业技能，为企业输送优秀的技能型 人才。但通用型实训设备项目和内容构成单一，功能少，拓展性不足，也难以跟进专业技术 的发展；与企业实际工作过程相差较大，影响学生在校期间专业能力的训练效果。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种液位测控实训系统及其操作方法。一种液位测控实训系统及其操作方法是采取以下技术方案实现的一种液位测 控实训系统包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实训装置包括底盘、主体支架、储水 箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排水阀、储水箱进水口、储水箱出水 口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控水箱出水口、液位随动板、浮动轴、 压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下液位检测传感器、超声波测位探头 和线路进出控制箱；主体支架固定安装在底盘的四边上，储水箱和受控水箱分别固定于支 架下方和上方，储水箱内安装有进水管和出水管，在进水管和出水管的底部装有手动进水 阀和手动排水阀，手动进水阀和手动排水阀的一端固定在液位测控实训装置底部，排水电 磁阀安装在出水管下部，在必要时通过手动排水阀排空水箱储水，并通过排水电磁阀将受 控水箱存水排至储水箱；
储水箱侧壁装有溢水管，当箱内水位过高时，可从溢水管流出；水泵电机安装在底盘 上，水泵电机用以将储水箱内的水泵入受控水箱；受控水箱内安装有固定于水箱底部的浮 动轴，在浮动轴上套装有液位随动板，液位随动板可沿浮动轴随水位上下浮动；
超声波测位探头安装在受控水箱上部的柱体支架上，超声波测位探头用以检测液位信 号；在受控水箱内侧壁自上而下装有上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测 传感器；受控水箱底部装有压力传感器；在主体支架的一侧，储水箱和受控水箱之间安装 有线路控制箱，用于完成实训装置与控制板间的线路连接。控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板、 走线槽、空气开关、电源指示灯、运行指示灯、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转 换器ADC、数模转换器DAC、智能控制模块MCU、变频器、触摸屏、开关电源、接线端子排和 控制按键，在底板下部安装有接线端子排和控制按键，底板中部安装有变频器、触摸屏和 开关电源，底板上部安装有电源指示灯、运行指示灯、空气开关、交流接触器、可编程序控 制器PLC、模数转换器ADC、数模转换器DAC和智能控制模块MCU，导线沿走线槽敷设。所述的储水箱为开放式常压水箱。在所述的受控水箱内装有平波板，其作用是平抑水面的波动，为液位检测装置提
供稳定信号。所述的浮动轴有两根。所述的上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测传感器采用开关量输 出，检测液位是否到达该位置。所述的上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测 传感器采用市售的61F-GP-N型液位传感器。所述的压力传感器采用模拟量输出，其作用是实时检测水位变化，并将信号输出 至控制器。液位测控实训系统的操作方法包括如下步骤 步骤1 根据教学要求，确定实训内容；
步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接；
步骤3 选择液位检测器件，并完成线路连接；
步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。本发明液位测控实训系统及其实现方法的优点实训装置与控制板可为系统提供 多种控制模式，功能多，可拓展性强，可适应不同教学环节的需要。可实现多种控制模式，并 与该专业主要课程相对应；学习过程中，同一套测控载体上采用实现不同的控制方式，有利 于教学的进行，也让学生更易于理解和接受。与企业实际工作过程挂钩，帮助学生切实的训 练以及提高专业能力。
以下将结合附图对本发明作进一步说明
图1是本发明的液位测控实训系统的液位测控实训装置结构示意图。图2是本发明的控制板示意图。图中1、底盘，2、主体支架，3、储水箱，4、受控水箱，5、水泵电机，6、排水电磁阀， 7、手动进水阀，8、手动排水阀，9、储水箱进水口，10、储水箱出水口，11、溢水管，12、进水管， 13、出水管，14、气孔，15、受控水箱进水口，16、受控水箱出水口，17、液位随动板，18、浮动 轴，19、压力传感器，20、上液位检测传感器，21、中液位检测传感器，22、下液位检测传感器， 23、超声波测位探头，M、线路进出控制箱，25、底板，沈、走线槽，27、空气开关，28、电源指示 灯，四、运行指示灯，30、交流接触器，31、可编程序控制器PLC，32、模数转换器ADC，33、数模 转换器DAC，34、智能控制模块MCU，35、变频器，36、触摸屏，37、开关电源，38、接线端子排， 39、控制按键，40、平波板。
具体实施例方式参照附图广2，一种液位测控实训系统包括液位测控实训装置和控制板，液位测控 实训装置包括底盘1、主体支架2、储水箱3、受控水箱4、水泵电机5、排水电磁阀6、手动进 水阀7、手动排水阀8、储水箱进水口 9、储水箱出水口 10、溢水管11、进水管12、出水管13、 气孔14、受控水箱进水口 15、受控水箱出水口 16、液位随动板17、浮动轴18、压力传感器 19、上液位检测传感器20、中液位检测传感器21、下液位检测传感器22、超声波测位探头23和线路进出控制箱M ；主体支架2固定安装在底盘1的四边上，储水箱3和受控水箱4分 别固定于主体支架1下方和上方，储水箱3内安装有进水管12和出水管13，在进水管12和 出水管13的底部装有手动进水阀7和手动排水阀8，手动进水阀7和手动排水阀8的一端 固定在液位测控实训装置底部，排水电磁阀6安装在出水管13下部，在必要时通过手动排 水阀8排空水箱储水，并通过排水电磁阀6将受控水箱4存水排至储水箱3 ；
储水箱3侧壁装有溢水管11，当箱内水位过高时，可从溢水管11流出；储水箱3为开 放式常压水箱；水泵电机5安装在底盘1上，水泵电机5用以将储水箱3内的水泵入受控水 箱4 ；受控水箱4内安装有固定于水箱底部的浮动轴18，在浮动轴18上套装有液位随动板 17，液位随动板17可沿浮动轴18随水位上下浮动；
超声波测位探头23安装在受控水箱4上部的柱体支架上，超声波测位探头23用以检 测液位信号；在受控水箱4内侧壁自上而下装有上液位检测传感器20、中液位检测传感器 21和下液位检测传感器22 ；受控水箱4底部装有压力传感器19 ；在主体支架2的一侧，储 水箱3和受控水箱4之间安装有线路进出控制箱M，用于完成实训装置与控制板间的线路 连接。控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板25、 走线槽26、空气开关27、电源指示灯28、运行指示灯29、交流接触器30、可编程序控制 器PLC31、模数转换器ADC32、数模转换器DAC33、智能控制模块MCU34、变频器35、触摸屏 36、开关电源37、接线端子排38和控制按键39，在底板25下部安装有接线端子排38和 控制按键39，底板25中部安装有变频器35、触摸屏36和开关电源37，底板25上部安装 有电源指示灯观、运行指示灯四、空气开关27、交流接触器30、可编程序控制器PLC31、 模数转换器ADC32、数模转换器DAC33和智能控制模块MCU34，导线沿走线槽沈敷设。
在所述的受控水箱4内装有平波板40，其作用是平抑水面的波动，为液位检测装置提 供稳定信号。所述的浮动轴18有两根。所述的上液位检测传感器20、中液位检测传感器21和下液位检测传感器22采用 开关量输出，检测液位是否到达该位置。所述的上液位检测传感器20、中液位检测传感器 21和下液位检测传感器22采用市售的61F-GP-N型液位传感器。所述的压力传感器19采用模拟量输出，其作用是实时检测水位变化，并将信号输 出至控制器。液位测控实训系统的操作方法包括如下步骤 步骤1 根据教学要求，确定实训内容；
步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接并设置相应的参数； 步骤3 在可编程序控制器PLC上设置程序，选择液位检测器件，并完成线路连接； 步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。实施例一、开关量控制的液位开环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为开关量控制的液位开环控制模式。步骤2 开关量控制的液位开环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括控制按 键39、交流接触器30、水泵电机5、可编程序控制器PLC31、空气开关27和排水电磁阀6等。
步骤3 在可编程序控制器PLC31上设置程序，读取上液位检测传感器20、中液位 检测传感器21、下液位检测传感器22的位置信息。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯观点亮。运行程序，按下控制按 键39中的启动按钮，整套系统开始工作，控制板上运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，当受控水箱4内液位到达中液位传感器21位置或上液位传感器20 位置时，由程序控制水泵电机5停止抽水，受控水箱4内液位即停留在该位置。在上述的整个过程中，按下停止按钮，则水泵电机5立即停止抽水。按下排水按钮，由程序控制排水电磁阀6完全打开，受控水箱4内的水经由出水管 13流回到储水箱3内，当液位低于下液位传感器22位置时，排水电磁阀6关闭。实施例二、模拟量控制的液位闭环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为模拟量控制的液位闭环控制模式。步骤2 模拟量控制的液位闭环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括控制按 键39、交流接触器30、水泵电机5、可编程序控制器PLC31、模数转换器ADC32、数模转换器 DAC33、触摸屏36、变频器35、压力传感器19和排水电磁阀6等。设置变频器35运行参数， 变频器35频率采用模拟量给定模式。步骤3 在可编程序控制器PLC31上设置程序，并在触摸屏36上分别设置目标液 位值、上限液位值、下限液位值。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯观点亮。运行程序，在触摸屏36 上按下启动键或直接按下启动按钮，整套系统开始工作，运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，此时受控水箱4内的液位由实训装置中的压力传感器19检测，模拟 量输出，压力传感器19输出的模拟量信号通过线路进出控制箱M到达控制板接线端子排 38进入模数转换器ADC32，模数转换器ADC32将液位模拟量信号转换为数字量信号后送入 可编程序控制器PLC31分析处理。受控水箱4内的液位达到触摸屏36上设置的下限液位值时，由程序控制排水电 磁阀6打开。可编程序控制器PLC31通过对实时液位数据的分析处理，输出相应数字量至数模 转换器DAC33，数模转换器DAC33将可编程序控制器PLC31输出的数字量转换为模拟量送入 变频器35，变频器35根据数模转换器DAC33输出的模拟量信号向水泵电机5输出相应频率 信号，调整水泵电机5的旋转速度，从而改变受控水箱4进水流量，使液位达到动态平衡。实施例三、通信控制的液位闭环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为通信控制的液位闭环控制模式。步骤2 通信控制的液位闭环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括交流接触 器30、水泵电机5、可编程控制器PLC31、触摸屏36、变频器35、超声波测位探头23、智能控 制模块MCU34、通信电缆和排水电磁阀6等。设置变频器35运行参数、通信协议参数，变频器35输出频率采用通信给定模式。
步骤3 设置可编程控制器PLC31程序，并在触摸屏36上分别设置目标液位值、上 限液位值、下限液位值。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯28点亮。设置智能控制模块MCU34程序。运行可编程控制器PLC31程序及智能控制模块MCU34程序，在触摸屏36上按下 启动键或直接按下启动按钮，整套系统开始工作，运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，此时受控水箱4内的液位由实训装置中的超声波测位探头23检测， 超声波测位探头23的输出信号通过线路进出控制箱M到达控制板接线端子排38进入智 能控制模块MCU34，智能控制模块MCU34通过程序将液位信号转换为通信信号以现有的通 信协议(如MODBUS )格式送入可编程控制器PLC31分析处理。受控水箱4内的液位达到触摸屏36上设置的下限液位值时，由程序控制排水电 磁阀6打开。可编程控制器PLC31通过对实时液位数据的分析处理，以现有的通信协议(如 M0DBUS)格式将频率信号送入变频器35，变频器35根据该信号向水泵电机5输出相应频率 信号，调整水泵电机5的旋转速度，从而改变受控水箱4进水流量，使液位达到动态平衡。本发明的液位测控实训系统还可变换为模拟量控制的液位开环控制模式、通信 控制的液位开环控制模式等，可由使用者自行根据需要连线、设置完成。
权利要求
1.一种液位测控实训系统，其特征在于包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实 训装置包括底盘、主体支架、储水箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排 水阀、储水箱进水口、储水箱出水口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控 水箱出水口、液位随动板、浮动轴、压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下 液位检测传感器、超声波测位探头和线路进出控制箱；主体支架固定安装在底盘的四边上， 储水箱和受控水箱分别固定于支架下方和上方，储水箱内安装有进水管和出水管，在进水 管和出水管的底部装有手动进水阀和手动排水阀，手动进水阀和手动排水阀的一端固定在 液位测控实训装置底部，排水电磁阀安装在出水管下部；储水箱侧壁装有溢水管，水泵电机安装在底盘上，，受控水箱内安装有固定于水箱底部 的浮动轴，在浮动轴上套装有液位随动板，；超声波测位探头安装在受控水箱上部的柱体支架上，，在受控水箱内侧壁自上而下装 有上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测传感器；受控水箱底部装有压力传 感器；在主体支架的一侧，储水箱和受控水箱之间安装有线路控制箱；控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板、走线槽、 空气开关、电源指示灯、运行指示灯、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转换器ADC、数 模转换器DAC、智能控制模块MCU、变频器、触摸屏、开关电源、接线端子排和控制按键，在底 板下部安装有接线端子排和控制按键，底板中部安装有变频器、触摸屏和开关电源，底板上 部安装有电源指示灯、运行指示灯、空气开关、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转换 器ADC、数模转换器DAC和智能控制模块MCU，导线沿走线槽敷设。
2.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的储水箱为开放式 常压水箱。
3.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于在所述的受控水箱内装 有平波板。
4.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的浮动轴有两根。
5.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的上液位检测传感 器、中液位检测传感器和下液位检测传感器采用开关量输出。
6.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的压力传感器采用 模拟量输出。
7.权利要求1所述的一种液位测控实训系统的操作方法，其特征在于包括如下步骤步骤1 根据教学要求，确定实训内容；步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接；步骤3 选择液位检测器件，并完成线路连接；步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。
全文摘要
本发明涉及一种实训系统及其操作方法，特别是一种液位测控实训系统及其操作方法。包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实训装置包括底盘、主体支架、储水箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排水阀、储水箱进水口、储水箱出水口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控水箱出水口、液位随动板、浮动轴、压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下液位检测传感器、超声波测位探头和线路进出控制箱；其操作方法包括如下步骤根据教学要求，确定实训内容；选择对应控制模块，完成与实训装置间导线连接；选择液位检测器件，完成线路连接；合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。
文档编号G09B25/02GK102129809SQ20111005815
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者单正娅, 姚晓宁, 韩东起 申请人:无锡职业技术学院
技术领域：
本发明涉及的是一种实训系统及其操作方法，特别涉及的是一种液位测控实训系 统及其操作方法。
背景技术：
在现代职业教育中，通常采用一些通用型实训设备对学生进行技能训练和考核， 使学生在接近工厂环境的实训中，掌握本专业所需的专业技能，为企业输送优秀的技能型 人才。但通用型实训设备项目和内容构成单一，功能少，拓展性不足，也难以跟进专业技术 的发展；与企业实际工作过程相差较大，影响学生在校期间专业能力的训练效果。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种液位测控实训系统及其操作方法。一种液位测控实训系统及其操作方法是采取以下技术方案实现的一种液位测 控实训系统包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实训装置包括底盘、主体支架、储水 箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排水阀、储水箱进水口、储水箱出水 口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控水箱出水口、液位随动板、浮动轴、 压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下液位检测传感器、超声波测位探头 和线路进出控制箱；主体支架固定安装在底盘的四边上，储水箱和受控水箱分别固定于支 架下方和上方，储水箱内安装有进水管和出水管，在进水管和出水管的底部装有手动进水 阀和手动排水阀，手动进水阀和手动排水阀的一端固定在液位测控实训装置底部，排水电 磁阀安装在出水管下部，在必要时通过手动排水阀排空水箱储水，并通过排水电磁阀将受 控水箱存水排至储水箱；
储水箱侧壁装有溢水管，当箱内水位过高时，可从溢水管流出；水泵电机安装在底盘 上，水泵电机用以将储水箱内的水泵入受控水箱；受控水箱内安装有固定于水箱底部的浮 动轴，在浮动轴上套装有液位随动板，液位随动板可沿浮动轴随水位上下浮动；
超声波测位探头安装在受控水箱上部的柱体支架上，超声波测位探头用以检测液位信 号；在受控水箱内侧壁自上而下装有上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测 传感器；受控水箱底部装有压力传感器；在主体支架的一侧，储水箱和受控水箱之间安装 有线路控制箱，用于完成实训装置与控制板间的线路连接。控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板、 走线槽、空气开关、电源指示灯、运行指示灯、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转 换器ADC、数模转换器DAC、智能控制模块MCU、变频器、触摸屏、开关电源、接线端子排和 控制按键，在底板下部安装有接线端子排和控制按键，底板中部安装有变频器、触摸屏和 开关电源，底板上部安装有电源指示灯、运行指示灯、空气开关、交流接触器、可编程序控 制器PLC、模数转换器ADC、数模转换器DAC和智能控制模块MCU，导线沿走线槽敷设。所述的储水箱为开放式常压水箱。在所述的受控水箱内装有平波板，其作用是平抑水面的波动，为液位检测装置提
供稳定信号。所述的浮动轴有两根。所述的上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测传感器采用开关量输 出，检测液位是否到达该位置。所述的上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测 传感器采用市售的61F-GP-N型液位传感器。所述的压力传感器采用模拟量输出，其作用是实时检测水位变化，并将信号输出 至控制器。液位测控实训系统的操作方法包括如下步骤 步骤1 根据教学要求，确定实训内容；
步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接；
步骤3 选择液位检测器件，并完成线路连接；
步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。本发明液位测控实训系统及其实现方法的优点实训装置与控制板可为系统提供 多种控制模式，功能多，可拓展性强，可适应不同教学环节的需要。可实现多种控制模式，并 与该专业主要课程相对应；学习过程中，同一套测控载体上采用实现不同的控制方式，有利 于教学的进行，也让学生更易于理解和接受。与企业实际工作过程挂钩，帮助学生切实的训 练以及提高专业能力。
以下将结合附图对本发明作进一步说明
图1是本发明的液位测控实训系统的液位测控实训装置结构示意图。图2是本发明的控制板示意图。图中1、底盘，2、主体支架，3、储水箱，4、受控水箱，5、水泵电机，6、排水电磁阀， 7、手动进水阀，8、手动排水阀，9、储水箱进水口，10、储水箱出水口，11、溢水管，12、进水管， 13、出水管，14、气孔，15、受控水箱进水口，16、受控水箱出水口，17、液位随动板，18、浮动 轴，19、压力传感器，20、上液位检测传感器，21、中液位检测传感器，22、下液位检测传感器， 23、超声波测位探头，M、线路进出控制箱，25、底板，沈、走线槽，27、空气开关，28、电源指示 灯，四、运行指示灯，30、交流接触器，31、可编程序控制器PLC，32、模数转换器ADC，33、数模 转换器DAC，34、智能控制模块MCU，35、变频器，36、触摸屏，37、开关电源，38、接线端子排， 39、控制按键，40、平波板。
具体实施例方式参照附图广2，一种液位测控实训系统包括液位测控实训装置和控制板，液位测控 实训装置包括底盘1、主体支架2、储水箱3、受控水箱4、水泵电机5、排水电磁阀6、手动进 水阀7、手动排水阀8、储水箱进水口 9、储水箱出水口 10、溢水管11、进水管12、出水管13、 气孔14、受控水箱进水口 15、受控水箱出水口 16、液位随动板17、浮动轴18、压力传感器 19、上液位检测传感器20、中液位检测传感器21、下液位检测传感器22、超声波测位探头23和线路进出控制箱M ；主体支架2固定安装在底盘1的四边上，储水箱3和受控水箱4分 别固定于主体支架1下方和上方，储水箱3内安装有进水管12和出水管13，在进水管12和 出水管13的底部装有手动进水阀7和手动排水阀8，手动进水阀7和手动排水阀8的一端 固定在液位测控实训装置底部，排水电磁阀6安装在出水管13下部，在必要时通过手动排 水阀8排空水箱储水，并通过排水电磁阀6将受控水箱4存水排至储水箱3 ；
储水箱3侧壁装有溢水管11，当箱内水位过高时，可从溢水管11流出；储水箱3为开 放式常压水箱；水泵电机5安装在底盘1上，水泵电机5用以将储水箱3内的水泵入受控水 箱4 ；受控水箱4内安装有固定于水箱底部的浮动轴18，在浮动轴18上套装有液位随动板 17，液位随动板17可沿浮动轴18随水位上下浮动；
超声波测位探头23安装在受控水箱4上部的柱体支架上，超声波测位探头23用以检 测液位信号；在受控水箱4内侧壁自上而下装有上液位检测传感器20、中液位检测传感器 21和下液位检测传感器22 ；受控水箱4底部装有压力传感器19 ；在主体支架2的一侧，储 水箱3和受控水箱4之间安装有线路进出控制箱M，用于完成实训装置与控制板间的线路 连接。控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板25、 走线槽26、空气开关27、电源指示灯28、运行指示灯29、交流接触器30、可编程序控制 器PLC31、模数转换器ADC32、数模转换器DAC33、智能控制模块MCU34、变频器35、触摸屏 36、开关电源37、接线端子排38和控制按键39，在底板25下部安装有接线端子排38和 控制按键39，底板25中部安装有变频器35、触摸屏36和开关电源37，底板25上部安装 有电源指示灯观、运行指示灯四、空气开关27、交流接触器30、可编程序控制器PLC31、 模数转换器ADC32、数模转换器DAC33和智能控制模块MCU34，导线沿走线槽沈敷设。
在所述的受控水箱4内装有平波板40，其作用是平抑水面的波动，为液位检测装置提 供稳定信号。所述的浮动轴18有两根。所述的上液位检测传感器20、中液位检测传感器21和下液位检测传感器22采用 开关量输出，检测液位是否到达该位置。所述的上液位检测传感器20、中液位检测传感器 21和下液位检测传感器22采用市售的61F-GP-N型液位传感器。所述的压力传感器19采用模拟量输出，其作用是实时检测水位变化，并将信号输 出至控制器。液位测控实训系统的操作方法包括如下步骤 步骤1 根据教学要求，确定实训内容；
步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接并设置相应的参数； 步骤3 在可编程序控制器PLC上设置程序，选择液位检测器件，并完成线路连接； 步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。实施例一、开关量控制的液位开环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为开关量控制的液位开环控制模式。步骤2 开关量控制的液位开环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括控制按 键39、交流接触器30、水泵电机5、可编程序控制器PLC31、空气开关27和排水电磁阀6等。
步骤3 在可编程序控制器PLC31上设置程序，读取上液位检测传感器20、中液位 检测传感器21、下液位检测传感器22的位置信息。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯观点亮。运行程序，按下控制按 键39中的启动按钮，整套系统开始工作，控制板上运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，当受控水箱4内液位到达中液位传感器21位置或上液位传感器20 位置时，由程序控制水泵电机5停止抽水，受控水箱4内液位即停留在该位置。在上述的整个过程中，按下停止按钮，则水泵电机5立即停止抽水。按下排水按钮，由程序控制排水电磁阀6完全打开，受控水箱4内的水经由出水管 13流回到储水箱3内，当液位低于下液位传感器22位置时，排水电磁阀6关闭。实施例二、模拟量控制的液位闭环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为模拟量控制的液位闭环控制模式。步骤2 模拟量控制的液位闭环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括控制按 键39、交流接触器30、水泵电机5、可编程序控制器PLC31、模数转换器ADC32、数模转换器 DAC33、触摸屏36、变频器35、压力传感器19和排水电磁阀6等。设置变频器35运行参数， 变频器35频率采用模拟量给定模式。步骤3 在可编程序控制器PLC31上设置程序，并在触摸屏36上分别设置目标液 位值、上限液位值、下限液位值。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯观点亮。运行程序，在触摸屏36 上按下启动键或直接按下启动按钮，整套系统开始工作，运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，此时受控水箱4内的液位由实训装置中的压力传感器19检测，模拟 量输出，压力传感器19输出的模拟量信号通过线路进出控制箱M到达控制板接线端子排 38进入模数转换器ADC32，模数转换器ADC32将液位模拟量信号转换为数字量信号后送入 可编程序控制器PLC31分析处理。受控水箱4内的液位达到触摸屏36上设置的下限液位值时，由程序控制排水电 磁阀6打开。可编程序控制器PLC31通过对实时液位数据的分析处理，输出相应数字量至数模 转换器DAC33，数模转换器DAC33将可编程序控制器PLC31输出的数字量转换为模拟量送入 变频器35，变频器35根据数模转换器DAC33输出的模拟量信号向水泵电机5输出相应频率 信号，调整水泵电机5的旋转速度，从而改变受控水箱4进水流量，使液位达到动态平衡。实施例三、通信控制的液位闭环控制模式 操作步骤包括
步骤1 确定实训内容为通信控制的液位闭环控制模式。步骤2 通信控制的液位闭环控制模式所用到的电气系统主要硬件包括交流接触 器30、水泵电机5、可编程控制器PLC31、触摸屏36、变频器35、超声波测位探头23、智能控 制模块MCU34、通信电缆和排水电磁阀6等。设置变频器35运行参数、通信协议参数，变频器35输出频率采用通信给定模式。
步骤3 设置可编程控制器PLC31程序，并在触摸屏36上分别设置目标液位值、上 限液位值、下限液位值。步骤4 合上空气开关27，接通电源，电源指示灯28点亮。设置智能控制模块MCU34程序。运行可编程控制器PLC31程序及智能控制模块MCU34程序，在触摸屏36上按下 启动键或直接按下启动按钮，整套系统开始工作，运行指示灯四点亮。启动按钮按下后，交流接触器30吸合，水泵电机5将储水箱3内的水经由进水管 12抽入受控水箱4内，此时受控水箱4内的液位由实训装置中的超声波测位探头23检测， 超声波测位探头23的输出信号通过线路进出控制箱M到达控制板接线端子排38进入智 能控制模块MCU34，智能控制模块MCU34通过程序将液位信号转换为通信信号以现有的通 信协议(如MODBUS )格式送入可编程控制器PLC31分析处理。受控水箱4内的液位达到触摸屏36上设置的下限液位值时，由程序控制排水电 磁阀6打开。可编程控制器PLC31通过对实时液位数据的分析处理，以现有的通信协议(如 M0DBUS)格式将频率信号送入变频器35，变频器35根据该信号向水泵电机5输出相应频率 信号，调整水泵电机5的旋转速度，从而改变受控水箱4进水流量，使液位达到动态平衡。本发明的液位测控实训系统还可变换为模拟量控制的液位开环控制模式、通信 控制的液位开环控制模式等，可由使用者自行根据需要连线、设置完成。
权利要求
1.一种液位测控实训系统，其特征在于包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实 训装置包括底盘、主体支架、储水箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排 水阀、储水箱进水口、储水箱出水口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控 水箱出水口、液位随动板、浮动轴、压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下 液位检测传感器、超声波测位探头和线路进出控制箱；主体支架固定安装在底盘的四边上， 储水箱和受控水箱分别固定于支架下方和上方，储水箱内安装有进水管和出水管，在进水 管和出水管的底部装有手动进水阀和手动排水阀，手动进水阀和手动排水阀的一端固定在 液位测控实训装置底部，排水电磁阀安装在出水管下部；储水箱侧壁装有溢水管，水泵电机安装在底盘上，，受控水箱内安装有固定于水箱底部 的浮动轴，在浮动轴上套装有液位随动板，；超声波测位探头安装在受控水箱上部的柱体支架上，，在受控水箱内侧壁自上而下装 有上液位检测传感器、中液位检测传感器和下液位检测传感器；受控水箱底部装有压力传 感器；在主体支架的一侧，储水箱和受控水箱之间安装有线路控制箱；控制板独立安装在外部，通过线路控制箱与实训装置相连；控制板包括底板、走线槽、 空气开关、电源指示灯、运行指示灯、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转换器ADC、数 模转换器DAC、智能控制模块MCU、变频器、触摸屏、开关电源、接线端子排和控制按键，在底 板下部安装有接线端子排和控制按键，底板中部安装有变频器、触摸屏和开关电源，底板上 部安装有电源指示灯、运行指示灯、空气开关、交流接触器、可编程序控制器PLC、模数转换 器ADC、数模转换器DAC和智能控制模块MCU，导线沿走线槽敷设。
2.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的储水箱为开放式 常压水箱。
3.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于在所述的受控水箱内装 有平波板。
4.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的浮动轴有两根。
5.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的上液位检测传感 器、中液位检测传感器和下液位检测传感器采用开关量输出。
6.根据权利要求1所述的一种液位测控实训系统，其特征在于所述的压力传感器采用 模拟量输出。
7.权利要求1所述的一种液位测控实训系统的操作方法，其特征在于包括如下步骤步骤1 根据教学要求，确定实训内容；步骤2 选择对应的控制模块，完成与实训装置间导线连接；步骤3 选择液位检测器件，并完成线路连接；步骤4 合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。
全文摘要
本发明涉及一种实训系统及其操作方法，特别是一种液位测控实训系统及其操作方法。包括液位测控实训装置和控制板，液位测控实训装置包括底盘、主体支架、储水箱、受控水箱、水泵电机、排水电磁阀、手动进水阀、手动排水阀、储水箱进水口、储水箱出水口、溢水管、进水管、出水管、气孔、受控水箱进水口、受控水箱出水口、液位随动板、浮动轴、压力传感器、上液位检测传感器、中液位检测传感器、下液位检测传感器、超声波测位探头和线路进出控制箱；其操作方法包括如下步骤根据教学要求，确定实训内容；选择对应控制模块，完成与实训装置间导线连接；选择液位检测器件，完成线路连接；合上空气开关，接通电源，完成系统调试；开始实训过程。
文档编号G09B25/02GK102129809SQ20111005815
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者单正娅, 姚晓宁, 韩东起 申请人:无锡职业技术学院
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