專利名稱：一種變頻控制動態(tài)液位實驗設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及過程控制實驗設備，尤其涉及一種變頻控制動態(tài)液位實驗設備。
背景技術：
目前，液位控制、溫度控制已經普遍應用在工業(yè)自動控制領域中，如恒壓供水控制、恒溫供水控制等。其中，可實現(xiàn)恒壓供水控制的設備一般都使用了 PID算法程序，但是這些設備的結構往往十分復雜。在教學領域中，為了向學生傳授基于PID算法的恒壓供水控制知識，倘若以這些設備用作工業(yè)自動控制實訓設備，必定增加學校、培訓機構的資源配置成本。而且，實現(xiàn)不同的工業(yè)自動控制需要采用不同的設備，為了向學生傳授恒溫供水 控制的知識，學校、培訓機構還需要另外配備可實現(xiàn)恒溫供水控制的設備作工業(yè)自動控制實訓設備，這就進一步增加了學校、培訓機構的資源配置成本。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種變頻控制動態(tài)液位實驗設備，該實驗設備以自身簡單的結構向學生傳授恒溫供水控制知識，以及基于PID算法的恒壓供水控制知識，滿足了學校、培訓機構以較低的資源配置成本就可配置工業(yè)自動控制實訓設備來實施教學、培訓、考核、鑒定的使用需求。為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案內容具體如下—種變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其包括恒壓水箱、恒壓罐裝置、第一潛水泵、用于檢測恒壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置、用于控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恒溫水箱、恒溫罐裝置、第二潛水泵和用于對恒溫水箱內部的水進行恒溫加熱的恒溫加熱裝置；所述第一潛水泵設于所述恒壓水箱的內部；所述恒壓罐裝置包括用于裝水的恒壓罐以及首端與所述恒壓罐連通的第一進水管、第一出水管和第一水流反饋管；第一進水管的末端通過所述第一潛水泵連通所述恒壓水箱；第一水流反饋管的末端通過一第一水閥連通所述恒壓水箱；所述第二潛水泵設于所述恒溫水箱內部；所述恒溫罐裝置包括用于裝水的恒溫罐以及首端與所述恒溫罐連通的第二進水管和第二出水管；所述第二進水管的末端通過所述第二潛水泵連通所述恒溫水箱；所述水壓力檢測裝置電性連接所述PLC變頻控制電路。優(yōu)選地，所述恒壓罐裝置還設有兩個末端與所述恒壓水箱連通的第一支撐管；所述恒壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管、兩個第一支撐管一一對應的第一罐體連接件；第一進水管和兩個第一支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件連通所述恒壓罐。并且，所述第一進水管、兩個第一支撐管分別通過其各自對應的第一罐體連接件將所述恒壓罐支撐在恒壓水箱內，從而使恒壓罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。[0010]為了可以保持恒壓罐內的水位不變，優(yōu)選地，所述PLC變頻控制電路包括模擬量采集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器和變頻器；水壓力檢測裝置、模擬量采集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。為了可以手動地控制第一水流反饋管與恒壓水箱的連通與否，優(yōu)選地，所述第一水閥為手動球閥。優(yōu)選地，水壓力檢測裝置為設于所述恒壓罐底部的壓力傳感器或者為其他可以實現(xiàn)檢測恒壓罐內水壓功能的任何檢測裝置。為了可以將恒溫罐內過量的水釋放到恒溫水箱內，優(yōu)選地，本實用新型的恒溫罐裝置還包括第二水流反饋管；所述第二水流反饋管的首端連通所述恒溫罐，末端通過一第二水閥連通所述恒溫水箱。具體為，所述恒溫罐裝置還設有兩個末端與所述恒溫水箱連通的第二支撐管；所述恒溫罐裝置還設有三個分別與所述第二進水管、兩個第二支撐管一一對應的第二罐體連·接件；第二進水管和兩個第二支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第二罐體連接件連通所述恒溫罐。并且，所述第二進水管、兩個第二支撐管分別通過其各自對應的第二罐體連接件將所述恒溫罐支撐在恒溫水箱內，從而使恒溫罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以手動地控制第二水流反饋管與恒溫水箱的連通與否，優(yōu)選地，所述第二水閥為手動球閥。為了對恒溫水箱內的水進行恒溫加熱，優(yōu)選地，所述恒溫加熱裝置包括交流電源、可控硅、加熱線路板、PI調節(jié)器、溫控表、溫度設置旋鈕以及設于所述恒溫水箱內部的加熱器和溫度傳感器；所述PI調節(jié)器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器通過所述溫控表電性連接PI調節(jié)器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節(jié)器的另一輸入端；PI調節(jié)器的輸出端電性連接可控娃的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控硅的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器。為了保溫和防燙，優(yōu)選地，所述恒溫水箱設于所述恒壓水箱內部；所述恒溫水箱與恒壓水箱均采用雙層不銹鋼焊接而成，并且所述雙層不銹鋼之間為真空腔體結構。為了防止恒溫罐內無水或少水，優(yōu)選地，所述恒溫罐裝置還包括一報警燈；所述恒溫罐內還設有液位浮球；所述液位浮球通過一繼電器電性連接所述報警燈。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型產生了如下有益效果I、本實用新型的變頻控制動態(tài)液位實驗設備其不但結構簡單，而且可以有效地向學生傳授恒溫供水控制知識，以及基于PID算法的恒壓供水控制知識，滿足了學校、培訓機構以較低的資源配置成本就可配置工業(yè)自動控制實訓設備來實施教學、培訓、考核、鑒定的使用需求。2、恒溫水箱設于恒壓水箱內部，并且恒溫水箱和均采用雙層不銹鋼焊接而成，雙層不銹鋼之間為真空腔體結構，可以有效地對恒溫水箱內的水進行保溫，同時還防止了因恒溫水箱內的水溫太高而燙傷用戶。3、設置液位浮球和報警燈，當恒溫罐內無水或少水的情況下可以及時向用戶報警，提醒用戶對恒溫罐裝置進行檢查。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述圖I為本實用新型的變頻控制動態(tài)液位實驗設備較優(yōu)選實施例的結構示意圖；圖2為圖I另一個方向的結構示意圖；圖3為本實用新型的恒壓罐裝置部分結構示意圖；圖4為本實用新型的恒溫罐裝置部分結構示意圖其中、11、恒壓水箱；12、第一潛水泵；13、恒壓罐；14、第一進水管；15、第一水流反饋管；16、第一水閥；17、第一支撐管；18、第一罐體連接件；21、恒溫水箱；211、加熱器；·212、溫度傳感器；22、第二潛水泵；23、恒溫罐；24、第二進水管；25、第二水流反饋管；26、第二水閥；27、第二支撐管；28、第二罐體連接件；3、水壓力檢測裝置。
具體實施方式
如圖I至圖4所示，本實用新型的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其包括恒壓水箱
11、恒壓罐裝置、第一潛水泵12、用于檢測恒壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置3、用于控制第一潛水泵12的PLC變頻控制電路(圖未示)、恒溫水箱21、恒溫罐裝置、第二潛水泵22和用于對恒溫水箱21內部的水進行恒溫加熱的恒溫加熱裝置；所述第一潛水泵12設于所述恒壓水箱11的內部；所述恒壓罐裝置包括用于裝水的恒壓罐13以及首端與所述恒壓罐13連通的第一進水管14、第一出水管(圖未示)和第一水流反饋管15 ;第一進水管14的末端通過所述第一潛水泵12連通所述恒壓水箱11 ;第一水流反饋管15的末端通過一第一水閥16連通所述恒壓水箱11 ;所述第二潛水泵22設于所述恒溫水箱21內部；所述恒溫罐裝置包括用于裝水的恒溫罐23以及首端與所述恒溫罐23連通的第二進水管24和第二出水管(圖未示)；所述第二進水管24的末端通過所述第二潛水泵22連通所述恒溫水箱21 ;所述水壓力檢測裝置3電性連接所述PLC變頻控制電路。需要說明的是，所述PLC變頻控制電路是使用了 PID算法程序的PLC變頻控制電路。具體地，所述恒壓罐裝置還設有兩個末端與所述恒壓水箱11連通的第一支撐管17 ;所述恒壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管14、兩個第一支撐管17—一對應的第一罐體連接件18 ;第一進水管14和兩個第一支撐管17三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件18連通所述恒壓罐13。并且，所述第一進水管14、兩個第一支撐管17分別通過其各自對應的第一罐體連接件18將所述恒壓罐13支撐在恒壓水箱11內，從而使恒壓罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以保持恒壓罐13內的水位不變，具體地，所述PLC變頻控制電路包括模擬量采集器(圖未示)、A/D轉換器(圖未示)、PLC控制器(圖未示)、D/A轉換器(圖未示)和變頻器(圖未示)；水壓力檢測裝置3、模擬量采集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。需要說明的是，所述PLC控制器內置有PID算法程序。[0036]為了可以手動地控制第一水流反饋管15與恒壓水箱11的連通與否，具體地，所述第一水閥16為手動球閥。具體地，水壓力檢測裝置3為設于所述恒壓罐13底部的壓力傳感器或者為其他可以實現(xiàn)檢測恒壓罐13內水壓功能的任何檢測裝置。為了可以將恒溫罐23內過量的水釋放到恒溫水箱21內，具體地，本實用新型的恒溫罐裝置還包括第二水流反饋管25 ;所述第二水流反饋管25的首端連通所述恒溫罐23，末端通過一第二水閥26連通所述恒溫水箱21。具體為，所述恒溫罐裝置還設有兩個末端與所述恒溫水箱21連通的第二支撐管27 ;所述恒溫罐裝置還設有三個分別與所述第二進水管24、兩個第二支撐管27 —一對應的第二罐體連接件28 ;第二進水管24和兩個第二支撐管27三者的首端分別通過其各自對應的第二罐體連接件28連通所述恒溫罐23。 并且，所述第二進水管24、兩個第二支撐管27分別通過其各自對應的第二罐體連接件28將所述恒溫罐23支撐在恒溫水箱21內，從而使恒溫罐裝置在結構上更加緊湊、巧妙，在外觀上更加美觀。為了可以手動地控制第二水流反饋管25與恒溫水箱21的連通與否，具體地，所述第二水閥26為手動球閥。為了對恒溫水箱21內的水進行恒溫加熱，具體地，所述恒溫加熱裝置包括交流電源(圖未示)、可控硅(圖未示)、加熱線路板(圖未示)、PI調節(jié)器(圖未示)、溫控表(圖未示)、溫度設置旋鈕(圖未示)以及設于所述恒溫水箱21內部的加熱器211和溫度傳感器212 ;所述PI調節(jié)器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器212通過所述溫控表電性連接PI調節(jié)器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節(jié)器的另一輸入端；PI調節(jié)器的輸出端電性連接可控硅的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控硅的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器211。為了保溫和防燙，具體地，所述恒溫水箱21設于所述恒壓水箱11內部；所述恒溫水箱21與恒壓水箱11均采用雙層不銹鋼焊接而成，并且所述雙層不銹鋼之間為真空腔體結構。為了防止恒溫罐23內無水或少水，具體地，所述恒溫罐裝置還包括一報警燈(圖未示);所述恒溫罐23內還設有液位浮球(圖未示);所述液位浮球通過一繼電器(圖未示)電性連接所述報警燈。需要說明的是，所述加熱器211為電熱絲或其他可以實現(xiàn)電熱絲相同功能的任何加熱器。本實用新型的恒壓供水控制過程具體如下在恒壓罐13中裝水，由于恒壓罐13的容積是恒定不變的，底面積也是恒定不變的，所以恒壓罐13內水壓的大小與水位的高度成正比。在PLC變頻控制電路的PLC控制器中預先設定一壓力值(即預設值)；然后PLC變頻控制電路通過其模擬量采集器接收壓力傳感器采集到的當前水壓值(即模擬檢測值);然后，利用A/D轉換器將該模擬檢測值轉換成數(shù)字檢測值，然后再將該數(shù)字檢測值傳送給PLC控制器；PLC控制器將其接收到數(shù)字檢測值與預設值進行比較，通過PID算法算出數(shù)字檢測值與預設值之間的數(shù)字偏差；然后將該數(shù)字偏差通過D/A轉換器轉換成模擬偏差，再將該模擬偏差輸出到變頻器上，通過該模擬偏差來控制變頻器去控制第一潛水泵12的工作情況，具體為當數(shù)字檢測值大于預設值(即恒壓罐里面的當前水位太高導致當前水壓值大于PLC控制器中預先設定的壓力值)時，經過PLC變頻控制電路的變頻控制，第一潛水泵12在變頻器的作用下，減慢了其泵水的頻率或直接停止泵水，然后打開第一水閥16，將恒壓罐13里面過量的水通過第一水流反饋管15釋放到恒壓水箱11內，直到恒壓罐13里面的水位使數(shù)字檢測值等于預設值為止，從而保證恒壓罐13里面的水位為一恒定值，實現(xiàn)恒壓供水。反之亦然。本實用新型的恒溫供水控制過程具體如下本實用新型的恒溫罐23安裝于恒溫水箱21里，恒溫罐23內安裝有液位浮球。恒溫水箱21里還裝有溫度傳感器212和加熱器211。水在恒溫水箱21內被加熱器211加熱，溫度傳感器212可以檢測恒溫水箱21內的當前水溫，溫度設置旋鈕可以預先設定一溫度值，并且該溫度值對應一特定的電壓信號(例如，6v的電壓信號);溫度傳感器212將其檢測到的當前水溫轉化成電流信號發(fā)送到溫控表上，溫控表將該電流信號轉換成0到IOV電壓信號，并與所述6v的電壓信號一同輸入所述PI調節(jié)器的兩個不同的輸入端；然后PI調節(jié)器將0到IOV電壓信號與所述6v的電壓信號進行數(shù)值比較，并根據(jù)比較的結果去調節(jié)PI·調節(jié)器的輸出電壓；然后再利用調節(jié)后的PI調節(jié)器的輸出電壓去控制可控硅的導通角，從而去控制可控硅加載在加熱器上的電壓，以完成恒溫供水的控制。在當前水溫低于溫度設置旋鈕可以預先設定一溫度值時，PI調節(jié)器利用其輸出電壓去增大可控硅的導通角，從而使可控硅加載在加熱器211的電壓范圍增大，使加熱器211能夠迅速發(fā)熱從而提高恒溫水箱21內的水溫。反之亦然。同時，在恒溫罐23內設有液位浮球，第二潛水泵22將恒溫水箱21內的溫水泵進恒溫罐23內，當液位浮球檢測到恒溫罐無水或少水時，報警燈就會發(fā)光通知用戶檢查恒溫罐裝置。而當恒溫罐23內的水位過高時，還可以通過打開第二水閥26連通恒溫罐23與恒溫水箱21，從而把恒溫罐23內過量的水釋放到恒溫水箱21內。需要說明的是，所述恒溫罐23和恒壓罐13均為空心圓柱形罐體，其還可以直接采用淺藍色、半透明、耐高溫的有機玻璃一次性成型，因此用戶能夠容易地在外面觀察到恒溫罐23和恒壓罐13內的液面狀況。對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，作出其他各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內。
權利要求1.ー種變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于其包括恒壓水箱、恒壓罐裝置、第一潛水泵、用于檢測恒壓罐裝置內水壓的水壓カ檢測裝置、用于控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恒溫水箱、恒溫罐裝置、第二潛水泵和用于對恒溫水箱內部的水進行恒溫加熱的恒溫加熱裝置；所述第一潛水泵設于所述恒壓水箱的內部；所述恒壓罐裝置包括用于裝水的恒壓罐以及首端與所述恒壓罐連通的第一進水管、第一出水管和第一水流反饋管；第一進水管的末端通過所述第一潛水泵連通所述恒壓水箱；第一水流反饋管的末端通過ー第一水閥連通所述恒壓水箱；所述第二潛水泵設于所述恒溫水箱內部；所述恒溫罐裝置包括用于裝水的恒溫罐以及首端與所述恒溫罐連通的第二進水管和第二出水管；所述第二進水管的末端通過所述第二潛水泵連通所述恒溫水箱；所述水壓カ檢測裝置電性連接所述PLC變頻控制電路。
2.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述恒壓罐裝置還設有兩個末端與所述恒壓水箱連通的第一支撐管；所述恒壓罐裝置還設有三個分別與所述第一進水管、兩個第一支撐管一一對應的第一罐體連接件；第一進水管和兩個第一支撐管三者的首端分別通過其各自對應的第一罐體連接件連通所述恒壓罐。
3.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述PLC變頻控制電路包括模擬量采集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器和變頻器;水壓カ檢測裝置、模擬量采集器、A/D轉換器、PLC控制器、D/A轉換器、變頻器和第一潛水泵的控制端依次電性相連。
4.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述第一水閥為手動球閥。
5.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于水壓カ檢測裝置為設于所述恒壓罐底部的壓カ傳感器。
6.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述恒溫罐裝置還包括第二水流反饋管；所述第二水流反饋管的首端連通所述恒溫罐，末端通過ー第二水閥連通所述恒溫水箱。
7.如權利要求6所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述第二水閥為手動球閥。
8.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述恒溫加熱裝置包括交流電源、可控硅、加熱線路板、PI調節(jié)器、溫控表、溫度設置旋鈕以及設于所述恒溫水箱內部的加熱器和溫度傳感器；所述PI調節(jié)器包括兩個不同的輸入端，所述溫度傳感器通過所述溫控表電性連接PI調節(jié)器的其中一個輸入端，所述溫度設置旋鈕直接電性連接PI調節(jié)器的另ー輸入端；PI調節(jié)器的輸出端電性連接可控硅的控制端；交流電源的輸出端和加熱線路板的輸入端分別電性連接可控硅的輸入端和輸出端；加熱線路板的輸出端電性連接所述加熱器。
9.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述恒溫水箱設于所述恒壓水箱內部；所述恒溫水箱與恒壓水箱均采用雙層不銹鋼焊接而成，并且所述雙層不銹鋼之間為真空腔體結構。
10.如權利要求I所述的變頻控制動態(tài)液位實驗設備，其特征在于所述恒溫罐裝置還包括一報警燈；所述恒溫罐內還設有液位浮球；所述液位浮球通過ー繼電器電性連接所述報警燈。
專利摘要本實用新型公開了一種變頻控制動態(tài)液位實驗設備，包括恒壓水箱、恒壓罐裝置、第一潛水泵、用于檢測恒壓罐裝置內水壓的水壓力檢測裝置、用于控制第一潛水泵的PLC變頻控制電路、恒溫水箱、恒溫罐裝置、第二潛水泵和用于對恒溫水箱內部的水進行恒溫加熱的恒溫加熱裝置；第一潛水泵設于所述恒壓水箱的內部；恒壓罐裝置包括恒壓罐以及首端與恒壓罐連通的第一進水管、第一出水管、第一水流反饋管和第一水閥；恒溫罐裝置包括恒溫罐以及首端與恒溫罐連通的第二進水管和第二出水管；水壓力檢測裝置連接PLC變頻控制電路。該變頻控制動態(tài)液位實驗設備結構簡單，可有效地向學生傳授恒溫供水控制知識和基于PID算法的恒壓供水控制知識。
文檔編號G09B25/02GK202758534SQ201220314738
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權日2012年6月29日
發(fā)明者伊洪良 申請人:廣東三向教學儀器制造有限公司, 肇慶三向教學儀器制造有限公司