Automatic liquid level control of tank system

In the following project are different control system are to be designed for an industrial water

tank , which are designed to keep the tank ‘s filling level as constant as possible regardless of

the amount being tapped ( or to be more precise the rate of flow being extracted). The

subsequent diagram show a standart tank system frequenctly found in chemical process

engeneering in the form of a “piping diagram and instrumentation floe chart ( R&l flow

chart).

The tank system is comprised of the following components :

Tank T with an inlet feed top left ) and an outlet feed ( below )

Filling level sensor 9 ( LE 101 ) for measuring the filling level of thw tank

Inlet valve V2 (uv 102 ) to regulate the incoming flow

Outlet valve V2 ( uv 103) to regulate the outlet flow

Pump P ( EU 104 ) used to pump water into the tank from a water reservoir 9 not

decipted here ) located at a lower altitude.

Floe – rate sensor ( FR 105 ) To Measure The Flow Rate.

The setpoint reference variable of the control loop is the set or desired filling level of the tank

. the amount of liquid tapped ( outlet flow ) is controlled as needed by adjusting valve V2

and thus constitutes the disturbance vriable for the control system. The pump voltage

functions as the manipulated variable. Since a measuring site is also available for the flow

rate, instead of a single loop it is possible to design a secondary control loop ( cascade control

), in which the flow rate is the indirectly controlled variable. Thus more rapid responses to

valve setting changes can occur which also constitute a disturbance variable.

To implement the project we will be using the controlled system model filling level control

SO3620-1H which you shall become acquainted with in the next few pages.

The controlled system model “ filling level control “SO3620-1H

The controlled system filling level control SO3620-1H permints a variety of different

experiments be performed in the topic of automatic liquid level and flow rate control. The

system features the following aspects:

Closed system without external water connection

Power supply voltages +/-15v

Adjustable filling level sensor

Secondary flow – rate measurements

Inlet and outlet choke options using manually operated valve

Integrated flow – rate ( disconnecttable)

Additional tank can be connected for cascade control

Subsequent image shows a frontal perspective of the control system

1. Output liquid level sensor ( controlled variable x1)

2. Filling level sensor ( pressure / voltage tranducer ) with controller for offset and gain

3. This hose can be removed to add several tanks for cascade control

4. Tank with liquid level scale

5. Outlet valve V2

6. Valve V1 for flow rate choke

7. Flow-rate sensor

8. Flow-rate sensor 9 flow-rate /voltage tranducer )

9. Output flow –rate sensor ( indirectly controlled variable x2 )

10. Switch for open or cloed loop ( secondary flow-rate control i.e open loop )

11. Input for flow-rate setpoint manipulated variable for pump

12. Measurement socket for pump voltage

13. Pump

14. Water reservoir

15. Outlet valve to empty model

Procedure used to measure filling level

Flling level measurements can be performed according to various methods, for example,

mechanically, manometrically, electrically or optically.the most importants methods used are

briesfl presented below.

Bar Immersion methods

The bar methods is probably one of the oldest methods used to determinants filling level of a

liquid. Even today the oil check of a motor vechile is performed using a graduated bar

Ol Level Or sight glass

This method is based on the principle of communicating pipes.here adistinction must be made

between measurements on open and closed containers. In the case of a closed container, in

the case of severe temperature difference between the liquid in the glass and the tank consider

that the actually level in the sight glass may deviate from the liquid level in the tank.

Float

In this measurements procedure the liquid filling level is determined by the way the float

moves. Floats respond to level changes almost instantaneously without any inertia. The

movement itself can be transmitted to an indicator or registration device,the transmission

itself can be of a mechanical.electrical or a magnetic nature.

Capacitive Measuremets

Of the several electrical measurement methods the capasitive measurement methods is the

most practical. Capasitive type liquid level measuring intruments work with the fluid at froms

a capasitor, whose capacitance changes linearly in conjunctionsmwith level of the liquid.

Ultrasonic method

The ultrasonic method operates according to the measurement principle of the echo sounding,

as it is used, for example, in determining the depth of rivers, the time is measured that

elapleses between the emission of an ultrasonic pulse and the reception of the echo ( reflected

at the surface of the liquid level ). This method is particularly suitable for level measurements

involving flammable or explosive liquid, since in these cases it is not permitted to attach any

electrical current carrying components to the cointainer.

Hydrostatic method

There is always an immediate relationship between the height of liquid and its pressure. The

can be exploited to determine the height of liquid level. This type of filling level

measurements using the pressure measurements is wide spread and is also used in the

controlled system model “ filling level control “ SO3620-1H. here the liquid pressure is

measured using a pressure tranducer, which is attached to the floor or side of the tank. The

following diagram shows an illustration of the former principle.

Air pressure p3 is exerted on the liquid filling surface. If a piezoresistive sensor sensitive to

positive pressure is used, one sidevia a drill of the silicone measurement cell is also subjet to

direct atmospheric air pressure ( via a drill hole ). The other side of the measurements cell is

equipped with a pressure connections and receives the pressure sign I comprised of air

pressure and liquid level pressure. Thus, since air pressure is exarted on both sides of the

measurement cell, only the pressure proportional to the filling level is measurement cell, this

type of device is called a differential pressure sensor. As such , the negative terminal is left

pen for the air pressure Pb and the positive terminal is connected to the measurement site,

consequently, we obtain the same measurement result as in the case the positive pressure

sensor.

Bahan2

SO3620-1H controlled system model “ filling level control ’’

S03620-1A digital universal controller

SO3538-8D DC power supply

LM2330 digital multimeter multi 13s ( or comparable type )

S06001-5C/5D software “two position controller for the digita universal controller ’’

SS060001-5G/5H software “PID controller for the digita universal controller ’’

Calibrasi sensor level pengisian

Utuk mengukur tingkat pengisian tekenan hydrostatic di dalam tabungan yang terletak di

dalam tngki diukur dan diubah menjadi tegangan DC menggunkan tranducerr tekanan-

tegangan. Untuk operasi system control berikutnya perlu mengkalibrasi pertama ini

systemjika pengisian tingkat sensor sehingga tegangan sensor ov diperoleh untuk tangki

benar – benar kosong ( mengisi lvel =0% dan tegangan sensor sebesar 10v untuk tekanan

tanki berisi penuh/ tranducer tegangan di sesuiakan berdasrkan controller yang terdapat pada

model system.

Filling level sensor on the model ( left) and in the piping and instrumentation flow chart .

Langkah kerja

Set up a experiment circuit as shown below

Mengatur pengaturan multimeter digital ke range tegangan DC

Menghidupkan tombol knop dari tombol V1 pada universal controller ke 0v sejauh batas

pengaturan sehingga pompa tidak memompa.

Mengatur saklar untuk diintegrasikan laju alir otomatis mengotol ke pengulangan terbuka.

Menyempurnakan pembukaan pada katup V1

Mngosongkan tangki dengna membuka saluran katup V2 dan sesudah itu menutup

penyempurnaan katup kembali menggunakn penyesuaian tombol control untuk mengatur

offset dari tranducer tekanan/teganan sehingga multimeter mengidifikasi sebuah sensor

tegangan dari 0V.

Sekarang menurungkan tombol control untuk V1 pada universal controller ke pengataturan

pertengahan ke bawah sehingga pompa milai berjalan, melanjutkan pengisian tanki sehingga

tanki full 100% dan kemudian putaran tombol untuk V1 kembali untuk pengaturan level 0 v.

Kemudian kosongkan tangki keluar dengan sepenuhnya lagi dan menyesuaikan apakah voltase sensor yang jauh dari tanki kosong dan melajutkan jumlah sekitar tanki 0V. harus

apapun penyelewengan subsential tampak maka ulangi langkah sebelumnya hingga satu cukup tegangan listrik sensor akurat dihasilkan untuk berdua kosong dan complet .

Percobaan karektaristik dari sensor level pengisian.

Setelah mengkalibrasian sensor level pengisian, kita seharusny sekarang mencatat

karektaristikny, untuk melakukan ini tanki harus dikosongkan terlebih dahulu dan kemudian

mengisi

Terjamah

Otomatis kontrol level ketinggian air dari sistem tangki

Dalam proyek berikut sistem kontrol yang berbeda harus dirancang untuk tangki air industri, yang

dirancang untuk menjaga tingkat tangki itu mengisi sebagai konstan mungkin terlepas dari jumlah

yang disadap (atau untuk lebih tepatnya laju aliran yang diekstraksi). Diagram selanjutnya

menunjukkan sistem tangki standar frequenctly ditemukan di teknik kimia proses dalam bentuk

diagram pipa "dan instrumentasi grafik gumpalan es yg terapung (R & l diagram alur).

Sistem tangki terdiri dari komponen sebagai berikut:

Tank T dengan atas umpan masuk kiri) dan feed stopkontak (di bawah)

Mengisi sensor tingkat 9 (LE 101) untuk mengukur tingkat pengisian tangki THW

Inlet katup V2 (uv 102) untuk mengatur aliran masuk

Outlet katup V2 (uv 103) untuk mengatur laju aliran

Pompa P (UE 104) digunakan untuk memompa air ke dalam tangki dari reservoir air 9 tidak decipted

sini) yang terletak pada ketinggian yang lebih rendah.

Gumpalan es yg terapung - tingkat sensor (FR 105) Untuk Mengukur Tingkat Arus.

Referensi setpoint variabel kontrol loop adalah tingkat pengisian mengatur atau yang diinginkan

tangki. jumlah cairan disadap (laju aliran) dikontrol sesuai kebutuhan dengan mengatur katup V2

dan dengan demikian merupakan vriable gangguan untuk sistem kontrol. Fungsi tegangan pompa

sebagai variabel dimanipulasi. Sejak situs pengukur juga tersedia untuk laju aliran, bukan dari sebuah

loop tunggal adalah mungkin untuk merancang sebuah kontrol loop sekunder (cascade kontrol), di

mana laju aliran adalah variabel tidak langsung dikendalikan. Tanggapan sehingga lebih cepat

terhadap perubahan pengaturan katup dapat terjadi yang juga merupakan variabel gangguan.

Untuk melaksanakan proyek kita akan menggunakan model sistem terkontrol mengisi kontrol tingkat

SO3620-1H yang harus kamu mengenal di beberapa halaman berikutnya.

Model dikendalikan sistem "mengisi kontrol tingkat" SO3620-1H

Sistem dikontrol mengisi kontrol tingkat SO3620-1H permints berbagai percobaan yang berbeda

dilakukan dalam topik tingkat cair otomatis dan kontrol laju aliran. Sistem ini memiliki aspek-aspek

berikut:

Sistem tertutup tanpa sambungan air eksternal

Power supply tegangan + /-15V

Adjustable tingkat sensor mengisi

Sekunder aliran - pengukuran tingkat

Inlet dan outlet choke pilihan menggunakan katup dioperasikan secara manual

Terpadu aliran - tingkat (disconnecttable)

Tangki tambahan dapat dihubungkan untuk kontrol kaskade

Gambar berikutnya menunjukkan perspektif frontal dari sistem kontrol

1. Keluaran cairan tingkat sensor (x1 variabel terkontrol)

2. Mengisi tingkat sensor (tekanan / tegangan tranducer) dengan kontroler untuk offset dan

mendapatkan

3. Selang ini dapat dihapus untuk menambah tangki beberapa kaskade kontrol

4. Tank dengan skala tingkat cair

5. Outlet katup V2

6. Katup V1 untuk laju aliran tersedak

7. Flow-tingkat sensor

8. Arus-rate sensor 9 aliran-rate / tegangan tranducer)

9. Output flow-rate sensor (secara tidak langsung dikontrol variabel x2)

10. Beralih untuk loop terbuka atau cloed (sekunder aliran-tingkat kontrol yaitu loop terbuka)

11. Masukan untuk variabel kecepatan alirannya setpoint dimanipulasi untuk pompa

12. Pengukuran tegangan socket untuk pompa

13. Memompa

14. Air reservoir

15. Outlet katup untuk model kosong

Prosedur yang digunakan untuk mengukur tingkat pengisian

Pengukuran tingkat Flling dapat dilakukan menurut berbagai metode, misalnya, mekanis,

manometrically, elektrik atau optically.the paling importants metode yang digunakan briesfl

disajikan di bawah ini.

Bar Perendaman metode

Metode bar mungkin salah satu metode tertua yang digunakan untuk mengisi penentu tingkat

cairan. Bahkan saat ini cek minyak dari suspensi kendaraan bermotor dilakukan dengan

menggunakan sebuah bar lulus

Ol Tingkat Atau melihat kaca

Metode ini didasarkan pada prinsip berkomunikasi adistinction pipes.here harus dibuat antara

pengukuran pada wadah terbuka dan tertutup. Dalam kasus wadah tertutup, dalam kasus

perbedaan suhu yang parah antara cairan di dalam gelas dan tangki mempertimbangkan bahwa

tingkat sebenarnya dalam kaca mata dapat menyimpang dari tingkat cairan di dalam tangki.

Mengapung

Dalam prosedur pengukuran tingkat pengisian cairan ditentukan dengan cara bergerak

mengambang. Mengapung merespon perubahan tingkat hampir seketika tanpa inersia apapun.

Gerakan itu sendiri dapat ditransmisikan ke perangkat indikator atau pendaftaran, transmisi itu

sendiri bisa menjadi sebuah mechanical.electrical atau sifat magnetik.

Capacitive Measuremets

Dari beberapa metode pengukuran listrik metode pengukuran kapasitif adalah yang paling praktis.

Jenis tingkat cair Kapasitip mengukur kerja instrument dengan cairan di froms sebuah kapasitor,

kapasitansi yang berubah secara linier di tingkat conjunctionsmwith cairan.

Ultrasonic metode

Metode ultrasonik beroperasi sesuai dengan prinsip pengukuran gema terdengar, seperti yang

digunakan, misalnya, dalam menentukan kedalaman sungai, waktu diukur bahwa elapleses antara

emisi pulsa ultrasonik dan penerimaan gema (tercermin pada permukaan tingkat cair). Metode ini

sangat cocok untuk pengukuran level yang melibatkan cairan yang mudah terbakar atau mudah

meledak, karena dalam kasus ini tidak diijinkan untuk memasang komponen listrik pembawa arus

untuk cointainer tersebut.

Hidrostatik metode

Selalu ada hubungan langsung antara tinggi cairan dan tekanannya. Dapat dimanfaatkan untuk

menentukan tinggi tingkat cair. Jenis mengisi pengukuran tingkat menggunakan pengukuran tekanan

tersebar luas dan juga digunakan dalam model sistem kontrol ini "mengisi kontrol tingkat" SO3620-

1H. di sini tekanan cair diukur menggunakan tranducer tekanan, yang melekat ke lantai atau

samping tangki. Diagram berikut ini menunjukkan ilustrasi dari prinsip pertama.

Air p3 tekanan yang diberikan pada permukaan mengisi cair. Jika sensor piezoresistif sensitif

terhadap tekanan positif yang digunakan, satu sidevia bor dari sel pengukuran silikon juga subjet

tekanan udara atmosfer langsung (melalui lubang bor). Sisi lain dari sel pengukuran dilengkapi

dengan koneksi tekanan dan menerima tekanan menandatangani saya terdiri dari tekanan udara

dan tingkat tekanan cair. Jadi, karena tekanan udara exarted di kedua sisi sel pengukuran, hanya

tekanan sebanding dengan tingkat pengisian pengukuran sel, jenis perangkat yang disebut sensor

tekanan diferensial. Dengan demikian, terminal negatif yang tersisa pena untuk Pb tekanan udara

dan terminal positif terhubung ke situs pengukuran, akibatnya, kita memperoleh hasil pengukuran

yang sama seperti dalam kasus sensor tekanan positif.

Bahan2

SO3620-1H model sistem dikendalikan "mengisi kontrol tingkat''

S03620-1A digital yang universal kontroler

SO3538-8D DC power supply

LM2330 multimeter digital multi-13s (atau ketik sebanding)

Perangkat lunak "S06001-5C/5D dua posisi controller untuk controller yang universal Digita''

SS060001-5G/5H perangkat lunak "PID controller untuk controller yang universal Digita''

Calibrasi sensor tingkat pengisian

Utuk mengukur tingkat pengisian tekenan hidrostatik di dalam tabungan Yang terletak di dalam tngki

diukur Dan diubah menjadi tegangan DC menggunkan tranducerr tekanan-tegangan. Untuk Operasi

sistem kontrol berikutnya perlu mengkalibrasi Date Nilai Suami systemjika pengisian tingkat sensor

sehingga tegangan sensor ov diperoleh untuk Tangki benar - benar Kosong (mengisi lvel = 0% dan

tegangan sensor sebesar 10V untuk tekanan tanki gunakan kosong atau berangkatlah Penuh /

tranducer tegangan di sesuiakan berdasrkan kontroler Yang terdapat PADA model sistem

Mengisi tingkat sensor pada model (kiri) dan di perpipaan dan instrumentasi bagan aliran.

Langkah Kerja

Membuat rangkaian percobaan seperti gambar di bawah

Terjemah hal 23

sekarang hati-hati putar knop kontrol untuk V1 ke kanan pada kontroler yang universal sampai

pompa mulai memompa dan biarkan posisi tersebut sampai tingkat pengisian mencapai nilai 100%.

kemudian putar knop kontrol kembali posisi 0 v.

membaca tegangan U sensor yang sesuai dari voltmeter digital dan masukkan nilai ke baris yang

sesuai dari tabel 1 berlabel mengisi tingkat ketinggian h = 10%. meningkatkan tingkat mengisi tangki

lagi dan lagi pada langkah 10% sampai maksimal mengisi tinggi tingkat 100% tercapai dan

memasukkan nilai pengukuran untuk Volage sensor ke dalam kotak yang sesuai dari tabel

kemudian menampilkan karakteristik sensor yang dihasilkan dengan mengklik tombol diagram di

atas meja

apa bentuk kurva karakteristik sensor yang dihasilkan

menentukan koefisien Kp tindakan proporsional sensor, yaitu, kemiringan karakteristik, dan

masukkan nilai yang diperoleh dalam kotak jawaban berikut