液位监测仪在加油站液位监测中的应用(完整版)实用资料

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摘要:储罐测量,特别是油品储罐的测量通常是一件耗时耗力的事情,主要是要测的参数较多,如液位监测仪在加油站液位监测中的应用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）油位高度、水位高度、温度等,传统的人工测量容易受测量人员的影响而不准确,同时测量时也会有一些危险性。本文着重介绍一种全自动的测量方式,可以实时测量上述参数,并且安全而准确。关键词:磁尺;触摸屏;容积表;油罐;液位管理中图分类号:U473.8文献标识码:B文章编号:1006-883X(202109-0028-04收稿日期:2021-08-12ZHYQ液位监测仪在加油站液位监测中的应用伍正辉谭永乐上海朝辉压力仪器,上海202100一、前言随着传感器技术、通讯技术、计算机技术的发展,使工业工程的自动化控制技术得到了迅猛提高。目前,我国在储罐计量技术方面大多数采用传统的人工量尺方法,即计量人员每天需要投入大量的时间和精力去测量油罐中油品的液位,人工测量被采样油品的温度,利用储罐的容积表及相应的公式,最后再经过繁琐的计算求出油罐中储油的数量和油品质量。这种方法存在一系列的问题,如计量精度受环境、人员等因素影响大;管理者劳动强度大,工作效率低;无法实现全天候计量,安全保障性差;存在较严重的环境污染等等,于是改变这种笨拙局面越来越触发了油罐管理者对自动液位测量的迫切需求。加油站的油罐液位管理系统工程正是基于以上背景而设计和实施的,它是一种集成测量、计算、显示、传输、管理和监控的自动化管理系统,即传感器负责各个油罐的参数测量,控制器汇总所测数据的部分计算、显示和传输,上位机负责数据的最终的处理和管理监控。系统以高精度高稳定性的传感器为前提、以先进可靠的工业现场测控网络为基础、配合功能强大的数据处理软件,从而提高了测量数据的可靠性和准确性,也减轻了现场工作者和上层管理者的劳动强度。它为管理者实现最经济、最合理、最有效益的运营方式提供了有效手段。二、系统设计根据加油站库的实际情况和自动化技术发展趋势,上海朝辉压力仪器提供的加油站液位监测方案采用先进可靠的测量仪器仪表和传感器,实现油罐油位、水位、温度的自动测量,依托现场总线技术来建立一个现场监测网络,罐前显示仪表先采集液位传感器,再经通讯总线进入触摸屏,最后数据统一进入到电脑中,不仅仅满足了加油站的层次化管理,而且满足了加油站自动监控和信息化管理的需要。监测方案遵循以下设计原则:(1严格执行国家有关工程建设各项方针、政策、规范和规定;(2仪器仪表、设备选型和自动化测量、管理系统方案首先满足工艺要求和用户使用需求,并遵循技术先进、设备可靠、安全实用、操作简单的原则;(3在满足近期使用需求的基础上,兼顾中、远期发展的需要。三、方案实施上海朝辉压力仪器设计的加油站液位监测方案系统结构从数据传输网络上可分为三层,上层为基于PC机的油库管理系统;中间为基于现场的显示仪表;底层为现场液位传感器。如图1所示,主要有液位传感器测量部分、罐前显示数据和传输部分、上位机数据处理部分等,每部分均包括相应的软硬件。从图1可以看出,系统能在油库油罐密闭的情况下,每个液位传感器完成对各自储油罐中油品的自动测量;现场控制器实现对整个库区液位传感器所测数据的运算、显示和远程传输;远程计算机结合所接收的数据,并通过其内部的专用管理软件,实现油罐中油品参数的分析,直接反映出储罐的运行情况,诸如:罐中的储油量、含水量、油品温度、罐的渗漏情况、油量的动态变化等各项数据;管理者可通过自己的计算机及时地掌握和了解每个储罐的运行情况,从而合理地进行生产安排和调度。四、硬件设计系统硬件主要包括磁致伸缩液位传感器、触摸屏、上位PC机、安全栅、防雷模块等。1、磁致伸缩液位传感器由于油罐都在4m以下,所以采用直杆的数字磁致伸缩液位计,采用RS485接口,通讯介质为屏蔽双绞线,如图2所示为ZHDM-FB1M922P-GK3039M1J13-C16磁致伸缩液位传感器。该传感器量程为3m,采用Modbus-Rtu数字信号输出,双浮球,优点是测量精度高,液位测量精度可达0.08%以上,温度±0.5%,可同时测量多个物理量,如油位(可以多点、水位、温度(可以多个,特别适合在化工领域使用;全数字信号输出,可实现远距离传输,抗干扰能力强;使用寿命长。缺点就是直杆式的运输不是很方便。2、触摸屏罐前显示表液位传感器报警器电脑采集箱触摸屏具有多种尺寸选择,通常采用7寸的屏。由于具有分辨率高,可视性好,操作方便、编程容易、性价比高的特点,其使用也越来越广。五、软件设计1、软件的概况软件分为三部份,底层的液位计主要使用单片机进行开发;中层的控制主机主要基于触摸屏的应用平台进行设计,由于触摸屏具有强大的底层语言支持,所以使用进行应用开发具有简单、可靠、快捷、图样丰富、清晰度的特点。软件是使用触屏平台开发软件,上层为PC机的油库管理系统,主要是使用大型的组态软件。2、软件基本实现的功能(1油罐监测功能监测油罐各项参数,如罐内的液位、油水分界面、各单点温度、容积等,在计算机监控系统上显示,见图4、图5。(2报警功能根据用户的要求设定各项报警功能,如高低液位报警功能、油罐渗漏报警功能、油水界面高位报警功能、突发事件报警功能等,报警界面见图6所示。(3报表功能能够生成各种报表,如油品入出报表、日报表、月报表、班组报表和其它用户自定义报表等。(4储存和分析功能可以根据用户的要求,设置历史数据的存储天数,该历史数据能用于特定的分析,如上层管理人员依此进行事后查阅。(5数据查询功能可对各类型数据进行查询,包括实时数据和历史数据查询、报警记录查询、事件记录查询、油品入出记录查询等。(6流程监控功能可根据需要随时查看任一油罐或群罐各项参数以及某罐的当前状态,见图7。(7趋势曲线功能可查看每个油罐的各种参数和不同油罐的同一类参数的实时曲线和历史趋势曲线。(8打印功能系统支持各种报表进行手动/自动定时打印,可打印各种趋势曲线、各个流程画面以及事件记录等。(9扩展功能系统规模可扩展,可根据用户需要随时添加硬件或软件升级。六、已经应用的具体案例广东某油庫的附属加油站,没使用ZHYQ液位测量系统时,平常是安排人员一天测三次,由于油罐的油料是动态变化的,他们只能按经验和出油的数据统计定时向罐补充油料,对罐内的油料情况难时第一时间掌握。安装ZHYQ液位监测仪后,采用正副两屏控制器,控制室安装一个主屏,加油站安装一个副屏,管理层的办公室安装上位机,数据同时显示。有了这套系统,现场的油罐的温度、液位高度、容积、液体重量等都一目了然,并完全符合安监局的安监要求。对他们的管理带来了质的飞跃。七、总结这套液位监测仪已投入市场一段时间了,用户对这套系统对了如下评价:1、使用方便,简单易作;2、测量精准,液位可达0.05%,温度±0.5%,容量计算达0,5%;3、提高了管理效率和降低人工成本;4、满足国家的安全监控要求;5、认为可大力推广。虽然得到了客户的认可,但我们还是对产品作了认真的分析,认为存在的一定不足之处,就是还要担高液位计的使用寿命上下功夫,虽然我们的产品现在寿命完全达到国家的标准,但是因为液位计的长度较长,一进入维修期,运输就是一个比较大的问题。参考文献[1].廖常初.西门子人机界面(触摸屏组态与应用技术[M].北京:机械工业出版社.2021[2].郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用[M].陕西:西安电子科技大学出版社.2021-05[3]GB/T50074-2002,石油库设计规范[S][4]GB/T50156-2021,加油加气站设计与施工规范[S]ApplicationofZHYQliquidlevelmonitoringinstrumentinmonitoringofgasstationWUZheng-hui,TANYong-le(ShanghaiZhaohuiPressureApparatusCo,Shanghai202100,ChinaAbstract:Tankmeasurement,especiallytheoiltankmeasurement,istime-consumingusually.Themainreasonisthatmanyparametersneedtobemeasured,suchasoillevel,waterlevel,temperature,etc..Traditionalmanualmeasurementisnotaccurateeasily,meanwhile,alsohassomerisks.Akindofautomaticmeasuringmethodisintroducedinthispaper,whichcanmeasuretheaboveparametersinreal-timeandissafeandaccurate.Keywords:magnetostrictive;touchscreen;strappingtable;oiltank;liquidlevelmanagement作者简介伍正辉,上海朝辉压力仪器,仪器仪表工程师,研究方向:高精度高量程压力传感器通讯地址:上海市南乐路1276弄115号8号楼6楼:202100谭永乐,上海朝辉压力仪器,电子工程师,研究方向:传感器有危险场合的使用第43卷第5期2007年10月HighVoltageApparatusOct.2007高压电器收稿日期:2007-01-23;修回日期:2007-03-28基金项目:国家杰出青年科学基金资助(50525722。作者简介:王小华(1978-,男,浙江常山人,讲师,博士,现从事开关电器设备在线监测与故障诊断技术研究。321・・中压开关柜在线监测系统硬件抗电磁干扰技术研究王小华1,荣命哲1,徐铁军1,蔡彬2,张杭1,郭媛媛1,王鑫3(1.StateKeyLab.ofElectricalInsulationandPowerEquipment,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an,710049,China;2DAQOGroup,Yangzhong225000,China;3.Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,ChinaStudyonAnti-ElectromagneticInterferenceTechnologybyHardwareforOn-lineMonitoringSystemofMediumVoltageSwitchgear(1.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西西安710049;2.大全集团,江苏扬中225000;3.西安理工大学,陕西西安710048WANGXiao-hua1,RONGMing-zhe1,XUTie-jun1,CAIBin2,ZHANGHang1,GUOYuan-yuan1,WANGXin3文章编号:1001-1609(200705-0321-04摘要:从在线监测系统的电源、信号传输、PCB布局分区、布线等方面入手,介绍了提高在线监测系统抗电磁干扰的方法。实验证明,采用该方法设计的在线监测系统,抗电磁干扰性能得到较大提高,已经通过了国家高压电器质量监督检验中心电磁兼容性严酷度等级3级标准的试验。关键词:开关柜;在线监测;抗电磁干扰中图分类号:TM591文献标志码:AAbstract:Inthispaper,themethodsusedtoimprovean-ti-electromagneticinterferenceabilitywasintroduced,espe-ciallyfocusonthepowersupplysystem,signaltransmission,PCBsubarealayout,andPCBconnectionlayout.Byusingthesemethodspresentedinthispaper,theanti-electromag-neticinterferenceabilityofon-linemonitoringsystemwasim-provedgreatly,andhadpassed3degreeEMCstandardtest.Keywords:switchgear;on-linemonitoring;anti-electromagneticinterference前言为了提高中压开关柜运行的稳定性,国内外电力系统各运行单位越来越重视对其开展在线监测技术[1,2]。因此,国内外各大专院校、研究所纷纷开展中压开关柜在线监测技术,并取得了一些不错的研究成果[3-12]。但是,截至目前,能真正应用到中压开关柜的在线监测装置并不多。究其原因,电磁兼容性能不达标是重要因素。为此,笔者针对中压开关柜在线监测系统的抗电磁干扰技术进行研究,旨在提高在线监测系统的电磁兼容性能,使之能尽快应用于我国的电力系统的中压开关柜在线监测中。笔者分别从中压开关柜在线监测系统的电源系统、信号传输、PCB布局、布线等方面,分别研究了其抗电磁干扰技术。1在线监测系统的硬件构架研究的系统监测参数多、信号处理量大、功能较完善,因此选用双MCU结构作为核心,具体硬件原理图见图1。其中,DSP模块主要完成所有信号的采集、处理,并将处理后的数据分别上传到上位机(计算机和P89V51单片机进行显示;P89V51单片机主要完成液晶显示、人机接口、LED指示功能。2在线监测系统的抗电磁干扰方法2.1电源系统的抗电磁干扰技术在线监测系统选用的电源必须是正规厂家生产的、能够达到电力系统3级或4级电磁兼容性标准的开关电源。开关电源的电磁兼容性能对系统的抗电磁干扰能力影响最大。没有合格的开关电源,要达到电磁兼容3级标准相当困难。!"!!!!!!"!研究与分析第43卷第5期2007年10月Oct.2007高压电器对于中压开关柜在线监测系统来说,部分参数的测量需要将直流电源外供,即电源经系统主机箱给传感器供电。此时,需要对引出系统主机箱的电源进行特殊处理,以提高其抗电磁干扰能力。共模干扰是出现于导线(信号线、电源线与地之间的干扰,它的出现通常是由于地电位升高所引起,电容耦合引起的干扰一般都是共模干扰。如图2所示的双电源解耦电路,如果有某种原因,GNDB点地电位突变,这相当于在该点与地之间接入一个电压源,它作用于回路中所有端子与地之间,称之为共模电压。如图3所示的单电源解耦电路,在绝对平衡的电路内,+5VB和GNDB之后接入的阻抗完全相同并且两根连线完全一样,则其对地的杂散电容也完全一样,这样的情况不会出现虚假的干扰信号,只是对地电位有变化。如果共模电压太高,可能引起对地放电(反击,造成元器件损坏。随着频率的升高,连线阻抗和杂散电容的作用就越来越突出,只要稍有不同,由共模电压在两根线上引起的电流就不同,这样两线之间会出现干扰信号,就是所谓的共模干扰电压。差模干扰是出现于信号回路内的、与正常信号电压相串连的一种干扰。它通常是由磁耦合引起的。当有变化的外磁场与两条信号线间包围的面积相连时,则在信号回路内出现感应电压,它与有用信号相串联,共同作用于输出端。为了抑制电源地线引进的干扰,系统在硬件设计上分别针对单电源和双电源设计了如图2和图3所示的电源解耦电路。其中的电容和电感配合起来共同抑制共模干扰和差模干扰。电容和电感参数的选取都是经验值,而且要结合实际情况。这样设计可以避免电源对系统引入干扰信号,从而在一定程度上保证了系统的测量精度。2.2信号调理电路的抗干扰设计在线监测系统的测量中,对于微弱电信号,如绝缘泄漏电流是微安级信号、热电偶输出的温升信号是毫伏级信号,其如果在信号处理前端就受到了干扰,后果将是非常严重的。而且,由于在线监测系统所处的电磁干扰环境,强干扰信号可能数十倍甚至数百倍于信号处理芯片的电源电压,如果如此大的干扰信号直接输入信号处理芯片,则极有可能烧毁芯片。在实验条件下,当前端的干扰信号淹没了实际信号时,即使经过硬件电路的后级放大和滤波,在示波器上观察到的波形仍然是一片混叠,还时常伴有高频分量,虽然在软件设计过程中也有一些滤波措施,但这样恶劣的输入信号势必会对系统测量精度产生较大影响。甚至更严重的情况,当信号输入端有瞬态冲击电压产生时,整个信号调理电路都有可能被击穿。为了避免上述情况发生,需要对输入信号进行信号解耦以达到抑制干扰、保护电路的目的。典型的信号解耦电路见图4,在运算放大器前端,也就是传感器信号输出端串联了10kΩ的电阻,在放大器的正负输入端采用对称的电阻接法,这样的设计可以保证当有过电压发生时,这些保护电阻先被击穿从而起到保护电路后级的作用。2.3印刷电路板的抗干扰设计印刷电路板是系统中元器件、信号线和电源线的高密度集合体。在线监测系统的印刷电路板设计主要需要考虑以下几个问题(1电路板的合理布局电路板的布局对于提高电磁干扰能力非常重要。在线监测系统的电路板布局时,要充分考虑传感器用前端电源、地线与单片机用后端电源、地线的区分。坚决避免在电路板布局时将分别使用前、后端电源的器件布置在同一区域。电路板布局完成后,要非常明显地能区分出前、后端电源的布线区域。图5所示隔离带上面区域为后端电源(单片机及其外围器件用区域,隔离带下方为传感器端的前端电源,通过隔离带可以明显地区分。图3单电源解耦电路图4信号解耦典型电路SGNDBGNDB+I_C5I_C21I_R4386325+12VBI_C4I_C207-+I_U1GNDBI_R9I_R12I_R10I_R11I_R7I_R8I_R1I_D2I_D1CON2231I_J1SIG_IN11+-12VB4图2双电源解耦电路+12VB_OUTT_TVS11T_TVS10T_TVS912T_C11T_C12T_L10T_L11-12VB_OUTT_C9T_C10T_TVS8T_TVS7T_L5T_L6T_L7T_C7T_C8+12VB-12VBGNDB+5VBT_L1T_C1T_L2T_TVS1T_C2T_L8T_C3+5VB_OUT1GNDB_5VOUT1T_TVS2T_TVS3GNDBGNDB_OUT322・・第43卷第5期2007年10月HighVoltageApparatusOct.2007高压电器图5电路板电路布局及隔离带应用隔离前数字隔离器件隔离后模拟隔离器件隔离带(2接地线的处理接地技术是抑制噪声干扰的重要手段,良好的接地可在很大程度上抑制系统内部噪声耦合,防止外部干扰的引入,提高系统的抗干扰能力。一般系统的“地”可分为两种,一种是实际地,也就是地球的大地,另一种是参考地,仅用作电路中的基准电位,如单电源地负端或双电源的公共端。由于地线上存在分布阻抗(分布电阻、分布电容和分布电感,各部分流回电源参考地的电流就会在地线上产生干扰电压,使各电路地电位相互影响,造成地电位不准。由于分布参数多为电抗,因此频率越高,干扰越大[13]。本系统中参考地有两种,分别为数字地和模拟地。在数字回路中,地线上通常会串入尖峰脉冲,而数字回路中高低电平有一定的浮动范围,因而这种尖峰不会对数字信号造成太大影响,但是对于模拟信号回路,尤其是对小电压信号回路影响很大,严重时会淹没正常信号,导致测量信号的错误。基于此原因,在设计模拟和数字混合的系统时将两系统的地分开布线,最后把各部分电路的地线分别引入电源的参考地端,即“一点接地”。由于此时地线上的共阻抗降低到了最低限度,因此很大程度上消除了共阻抗干扰。在印刷电路板的制作中,将地线加宽以尽量减小地线阻抗,稳定接地电位,提高抗噪声能力,同时将地线构成闭环以取消地电位差。(3电源线的处理根据地线电流的大小,加粗导线的宽度。为了减小电源的纹波对其它线路的干扰,在一定的间隔上加高频噪声吸收电容。在布线时将电源线和地线的走向与数据传输的方向一致,可增强抗干扰能力[14]。(4去耦电容的配置在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容被视为硬件电路设计的常规做法。去耦电容能吸收和提供集成电路逻辑门动作的瞬间充放电能量,也可旁路器件的高频噪声。由于每块印制板中的各芯片工作时会产生频率不同的信号,为了防止各个集成芯片和各印制板的信号通过电源耦合互相干扰,一般采用去耦法。本设计中在主要芯片的电源端和地线间并联0.01μF的高频陶瓷电容和10μF的胆电容(高频阻抗小,漏电流小;在电源模块输出端的各等级电压和相应的地之间跨接了高频和低频滤波电容。此外,在每块印制板的4个角及中间的电源线和地线之间还并接1只10~100μF低频电解电容和1只0.01~0.1μF高频陶瓷电容去耦[12]。还可以在各个印制板上加装阻容滤波器或分别再加入一级集成稳压电路,以防止板与板之间的相互干扰。(5隔离带的应用为了达到隔离的目的,必要时可以在印刷电路板上刻槽,例如在信号解耦电路的保护电阻中间刻槽可以增加过电压的爬电距离,从而达到保护电路板不被击穿的目的。又例如在后级信号条理电路的光耦器件处刻槽可以起到完全隔离地线的作用。具体应用见图5,黑色方框为隔离带,即刻槽部分。(6布线方法的改进合理布线并尽可能避免各种信号线之间的电磁耦合。在电路布线中注意以下几点:①电路连线要短,对一般信号传输线可用双绞线。采用双绞线,一是可减少感应面积,二是可使感应电势相互抵消,缩小双绞线的节距可以大大提高抑制比;②对重要的控制信号传输线,除了自身采用同轴电缆加以屏蔽外,在敷设时还应专设屏蔽槽或传线铁管进行一次屏蔽;③信号线与电源线必须分开布线,特别是信号线不能与交流供电线平行布线,并应相距一定距离。各种信号传输线要尽量分开独立布线,交流、直流要分开;输入、输出线要分开,并应远离强电设备等干扰源。若系统有多块印制板,则强、弱信号电路要分别布置在不同的板上。若系统仅有一块印制板,则也必须按电路性质分开排列,不要交叉混杂;④PCB布线时,电源线和地线要尽量粗并远离信号线,采取辐射状,避免形成回路,并尽可能覆盖印制板的空余处,防止在地线上形成较大的电位差。模拟地、数字地、电源地等要各自分开走,自成系统,然后把它们汇集连接到一个公共接地点。信号线在板上走线时尽量靠近地线,同时应远离大电流信号线及电源线。数字信号线既会干扰小信号线,又会受大电流信号线及电源线的干扰,也要合理安排。凡是容易串扰的两条线,要尽量不使他们相互靠近和平行敷设。在双面板上,正反面的走线尽可能垂直,以减少电磁耦合。走线还应尽量短并且少过孔。2.4其它抗干扰设计(1屏蔽盒屏蔽和传输线屏蔽在在线监测系统中,采用了屏蔽盒和传输线屏蔽。通过屏蔽体把空间进行电场、磁场或电磁场耦合的部分隔离开来,割断其空间的耦合通道。对于绝缘泄漏电流测量传感器采用了多层屏蔽,每一层屏蔽采用不同的材料,这样大大降低空间的电磁干扰和噪声耦合,有较好的抗干扰效果。此外,信号传输线使用了带屏蔽的双绞线来消除长线传输可能引入的空间干扰。(2光电隔离和模拟隔离在线监测系统中可采取的隔离措施有光电隔323・・第43卷第5期2007年10月HighVoltageApparatusVol.43No.5Oct.2007高压电器离、模拟隔离。模拟电路中有时需要数字I/O信号,如多路选择开关的片选信号,开关量输入输出的I/O信号,这些信号涉及到模拟部分和数字部分,因此在两者之间加光电隔离,可以很好地消除两者之间可能存在的串扰。同样,对模拟信号进行数字采集也会存在上述问题,这时可以加模拟隔离放大器进行模拟信号的隔离。总之通过隔离措施可以将电路上的干扰源和易受干扰的部分隔开,其实质就是切断干扰通道,从而达到抗干扰的目的[15]。对于输入的模拟信号,串接磁环、并接高压磁片,然后采用隔离运方ISO124进行信号的隔离,防止信号端的干扰串入控制单元;对于数字信号,利用TLP521-4进行隔离。对于输出的开关量,采用光电耦合器件进行光电隔离后输出。(3系统接地的处理对于电子系统来说,“地”可以分为两种:一种是“大地”,另一种是“工作基准地”,实践证明,良好地接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声耦合,防止外部干扰地侵入,提高系统地抗干扰能力[16]。反之,若接地处理不好,反而会导致噪声耦合。大地对于保证设备安全和人身安全是至关重要的。它能够提高静电屏蔽通路,降低电磁感应噪声。笔者所设计的屏蔽接地都是接“大地”,而不是工作基准地。除了上述几种重要的抗干扰措施,系统中还可对所有的信号输入输出端都使用了TVS管和稳压管,这样不仅具有保护系统的作用,而且还可以有效地抑制断路器动作时产生的脉冲干扰;对模拟小信号采用高精度的电阻进行耦合,并采用共模抑制比非常高的仪用运算放大器对传感器出来的微伏级信号进行前级放大,以此保证信号的提取精度,在后级信号处理过程中也采用了相应的滤波措施,滤除一些杂散的干扰信号,保证了最后的计算精度。在通信口输入端加装了暂态电压抑制器(TVS,以避免从通信通道耦合入系统的强电脉冲干扰;CMOS器件的输入阻抗很高,若输入端浮空,会降低其抗干扰能力,栅极感应的静电也可造成栅击穿,因此不用的输入端应该和地线相连。对于动作时可能会产生火花和电磁干扰的按钮和继电器等部件,除了采用光电隔离外,干扰在其节点处跨接了RC电路加以吸收,以减小向空间辐射电磁干扰。对于频率发生单元(时钟芯片的晶振和DSP的频率单元,设计中尽可能地减小其相关元件的布板面积,并用屏蔽线将其包围以减小向外辐射干扰。在电路板的总体设计中,按照信号类型进行分块布置印刷线路板,避免了高频数字信号和易产生电磁辐射的输出控制部件对模拟信号的干扰。3结语针对中压开关柜在线监测系统的电磁干扰特点,从电源、信号传输、PCB布局、布线等方面详细介绍了提高在线监测系统抗电磁干扰能力的措施。通过这些措施的实施,笔者项目组开发的中压开关柜在线监测系统在国家高压电器质量监督检验中心进行了EMC性能测试,并通过了电磁兼容性严酷度3级的试验。参考文献:[1]李建基.高压开关发展评述[J].电气时代,2005(11:26-30.[2]SWEETSERC,BERGMANWJ,MNTILLERG,etal.StrategiesforSelectingMonitoringofCircuitBreaker[J].IEEETrans.onPowerDelivery,2002,17(3:742-746.[3]MLADENKEZUNOVI,RENZhi-fang,GORANLATISKO,etal.AutomatedMonitoringandAnalysisofCircuitBreakerOperation[J].IEEETrans.onPowerDelivery.2005,20(3:1910-1918.[4]COSGRAVEJ,STANGHERLINS,HUMPHRIESJ,etal.IntelligentOpticalFiberMonitoringofOil-filledCircuitBreakers[J].IEEProc.Gener.Transm.Distrib,1999,146(6:557-562.[5]马强,荣命哲,贾申利.基于振动信号小波包提取和短时能量分析的高压断路器合闸同期性的研究[J].中国电机工程学报,2005,25(13:149-154.[6]孟永鹏,贾申利,荣命哲.短时能量分析法在断路器机械状态监测中的应用[J].西安交通大学学报,2004,38(2:1301-1305.[7]胡晓光,戴景民,纪延超,等.基于小波奇异性检测的高压断路器故障诊断[J].中国电机工程学报,2001,21(5:67-70.[8]程磊,李正瀛,尹小根,等.D-S证据理论在断路器故障诊断中的应用[J].高压电器,2003,39(3:48-51.[9]黄瑜珑,钱家骊.高压断路器机械状态的监测[J].清华大学学报:自然科学版,1998,38(4:79-81.[10]KAYANOPSD,SILVAMS,MAGRINILC,etal.DistributionSubstationTransformerandCircuitBreakerDiag-noseswiththeAssistanceofReal-timeMonitoring[C]//IEEE/PESTransmission&DistributionConference&ExpositionLatinAmerica,2004:185-189.[11]DENNISSSLE,BRIANJLITHGO,ROBEMORRISON.NewFaultDiagnosisofCircuitBreakers[J].IEEETrans.onPowerDelivery.2003,18(2:454-459.[12]王小华,荣命哲,贾申利,等.中压开关柜在线监测装置的研制及其抗电磁干扰设计[J].高压电器,2003,39(6:17-20.[13]全国无线电干扰标准化技术委员会,全国电磁兼容标准化技术委员会,中国标准出版社.电磁兼容标准汇编[M].北京:中国标准出版社,2002.[14]刘君华.现代检测技术与测试系统设计[M].西安:西安交通大学出版社,2001.[15]杨吟梅.变电站内电磁兼容问题(4-抑制电磁干扰的措施[J].电网技术,1997,21(5:67-74.[16]陈金玉.综合自动化系统中电磁兼容的接地技术及其实践[J].电力设备,2004,5(2:52-54.324・・智能PID算法在远程液位控制系统中的应用摘要：本文介绍了利用可编程序控制器（PLC）实现的远程液位自动控制系统，详细论述了智能PID算法的控制规则，给出了由PLC完成其控制策略的硬件配置和软件实现方法。

Abstract：ThispaperpresentsaremotefluidlevelcontrolsystemonbaseofPLC.ThecontrolruleofintelligentPIDalgorithmisdiscussedindetail,andthehardwareconfigurationaswellasthesoftwarerealizationperformedbyPLCisproposed.关键词：智能PID控制规则PLC远程液位控制Keywords：IntelligentPIDControlrulePLCRemotefluidlevelcontrol1、引言在工业过程控制系统中，目前采用最多的控制方式依然是PID控制。即使在美国、日本等工业发达国家，PID控制的使用率仍达90%，可见PID控制在工业过程控制中占有异常重要的地位。PID控制技术经历了数十年的发展，从模拟PID控制发展到数字PID控制，技术不断完善与成熟。尤其近十多年来，随着微处理技术的发展，国内外对智能控制的理论研究和应用研究十分活跃，智能控制技术发展迅速，如专家控制、自适应控制、模糊控制等，现已成为工业过程控制的重要组成部分。智能控制与常规PID控制相结合，形成所谓智能PID控制，这种新型的控制方式已引起人们的普遍关注和极大兴趣，并已得到较为广泛的应用。本文介绍了一种应用于远程液位控制的智能PID控制算法，它有不依赖于系统控制对象精确模型的特点，有较好的鲁棒性。2、控制对象及特征某建材企业的生产用水以河水为水源，简单净化后经加压泵站输送到屋顶水池，然后由屋顶水池经自然落差送往生产车间。加压泵采用变频控制。系统框图如图1所示。为保证水池的水位维持在设定的位置，使加压泵输送到水池的水量与车间的用水量相一致，达到节电节水的目的，就必须根据用水量的变化及时调节加压泵的转速（即出水量）。然而由于屋顶水池与加压泵站的距离较远，从加压泵站给水量的增减到屋顶水池水位的变化，需经过长距离的输送管道，受管网压力、流量的影响，系统惯性大，滞后时间长，用常规的PID控制方式系统产生振荡，水位大范围波动不定。针对上述特征，采用可编程控制器实现的智能PID控制方案较好地解决了这一问题。3、常规的PID控制通常闭环控制系统由控制器、执行部件、被控对象以及反馈检测元件几部分组成。原理框图如图2所示。在闭环控制系统中，控制器是系统的核心，其控制算法决定了系统的控制特性和控制效果。控制器最常用的控制规律是PID控制。PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r（t）与实际输出值c（t）构成控制偏差e（t）（e（t）=r（t）-c（t）），将偏差e（t）的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控制对象进行控制，故称为PID控制器。4、智能PID控制算法4.1典型的二阶系统分析典型的二阶系统单位阶跃响应误差曲线如图3所示。在图3中Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ……区域，误差朝绝对值减小的方向变化，此时可实施较弱的控制作用或保持等待。在Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ……区域，误差朝绝对值增大的方向变化，此时可根据误差的大小分别实施较强的或一般的控制作用。对于典型二阶系统阶跃响应过程分析如下。设e（k）表示离散化的当前采样时刻的误差值，e（k-1）、e（k-2）分别表示前一个和前二个采样时刻的误差值，则有：△e（k）=e（k）-e（k-1）△e（k-1）=e（k-1）-e（k-2）（4—1）（1）当|e（k）|≥emax时，说明误差的绝对值很大，此时不论误差的变化趋势如何，都应考虑控制器按最大（或最小）输出，以迅速调整误差。即：u（k）=u