液位控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中一項(xiàng)重要的工作之一，液位測(cè)量與控制設(shè)備也是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中較為常見的設(shè)備之一，近年來，隨著大規(guī)模集成電路在工業(yè)控制{**}域的普遍應(yīng)用，出現(xiàn)了以PLC為控制核心的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這種PLC可編程控制器以其軟件簡(jiǎn)單易學(xué)、使用簡(jiǎn)便、抗干擾能力強(qiáng)，是目前許多企業(yè)普遍采用的一種先進(jìn)控制器。
在此提出一種采用可編程控制器對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)控的一種方法，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可利用原有設(shè)施改造，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強(qiáng)，適用于多段液位監(jiān)控場(chǎng)合。配合現(xiàn)場(chǎng)的各類可輸出交互信號(hào)的液位計(jì)，比如磁翻板液位計(jì)、投入式液位計(jì)等液位儀表，與各種控制泵體協(xié)同作業(yè)，便可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制的智能化和自動(dòng)化。
一、系統(tǒng)的概述
根據(jù)生產(chǎn)的需要將液位設(shè)定多個(gè)階段，并分階段顯示報(bào)警，當(dāng)按下啟動(dòng)按扭后液位檢測(cè)傳感器進(jìn)行液位檢測(cè)，當(dāng)液位達(dá)到較低限時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)料泵自動(dòng)加液，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定階段時(shí)報(bào)警器響并且報(bào)警閃爍，并自動(dòng)停止加液。操作人員可通過確認(rèn)按鈕解除報(bào)警，閃爍燈光轉(zhuǎn)平光；系統(tǒng)具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種控制方式。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)--PLC選型
PLC的選擇應(yīng)著重考慮PLC的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的PLC。PLC適用于各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化控制，強(qiáng)大功能使其無論在{**}立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此西門子系列PLC具有極高的性能/價(jià)格比。其可靠性，極豐富的指令集，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力和豐富的擴(kuò)展模塊方面均有出色的表現(xiàn)，本文運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)多段液位的控制。
三、傳感器
3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
干簧管傳感器用一對(duì)用磁性材料制造的彈性舌簧組成，舌簧密封于充有惰性氣體的玻璃管中，舌簧端面互疊但留有一條細(xì)間隙。舌簧端面觸點(diǎn)鍍有一層貴金屬，如銠、銥或釕，使開關(guān)具有穩(wěn)定的特性和極長(zhǎng)的使用壽命。由較久磁鐵或線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加于開關(guān)上時(shí)，使干簧管兩個(gè)舌簧磁化，使一個(gè)舌簧在觸點(diǎn)位置上生成N極，另一個(gè)舌簧的觸點(diǎn)位置上生成S極。若生成的磁場(chǎng)吸引力克服了舌簧的彈性產(chǎn)生的阻力，舌簧被吸引力作用接觸導(dǎo)通，即電路閉合。一旦磁場(chǎng)力消除，舌簧因彈力作用又重新分開，即電路斷開。
3.2 特點(diǎn)
①結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，能夠安裝在極度有限的空間，極適用微型設(shè)備。
②氣密式密封：簧片被密封于惰性氣體玻璃管中，{**}遠(yuǎn)不會(huì)與外界環(huán)境接觸。
�、酃ぷ鲏勖L(zhǎng)：沒有采用滑動(dòng)元件，不會(huì)出現(xiàn)因金屬降級(jí)的金屬疲勞現(xiàn)象，確保實(shí)際上無極限的機(jī)械使用壽命。
④高速度操作：每一可動(dòng)元件均具有非常小的重量，因此操作速度很高。
此傳感器被廣泛應(yīng)用于諸如磁翻板液位計(jì)、浮球式液位計(jì)系列液位測(cè)量?jī)x表中。
圖一 干簧管傳感器原理圖
四、系統(tǒng)硬件配置
為實(shí)現(xiàn)液位的手動(dòng)/自動(dòng)控制，本人實(shí)驗(yàn)機(jī)型是采用“西門子”公司制造的S7-200型編程器，主要參數(shù)如下：需要輸入點(diǎn)10個(gè)，輸出點(diǎn)7個(gè)，選用西門子S7-200 17點(diǎn)I/O單元的PLC，輸入光電隔離，輸出繼電器隔離，負(fù)載能力強(qiáng)，自備電源24V。液位檢測(cè)采用干簧管傳感器檢測(cè)，液位設(shè)定采用雙位旋鈕，系統(tǒng)具有手動(dòng)啟泵、停泵和確認(rèn)按鈕；輸出選用電子音響報(bào)警器和24V直流指示燈、繼電器。參見圖二系統(tǒng)外部接線圖。
4.1 系統(tǒng)外部接線圖
4.2 系統(tǒng)主電路圖
五、系統(tǒng)控制過程
�、俦鞠到y(tǒng)為液位的自動(dòng)/手動(dòng)雙控制系統(tǒng)。液位共分三段顯示和控制，當(dāng)液位在較低液位時(shí)自動(dòng)啟泵實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停泵。
�、谙到y(tǒng)采用置位和復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)兩種功能的選擇，即當(dāng)按下按鈕I0.1時(shí)執(zhí)行手動(dòng)程序同時(shí)手動(dòng)指示燈點(diǎn)亮，當(dāng)按下自動(dòng)按鈕I0.0時(shí)執(zhí)行自動(dòng)程序同時(shí)自動(dòng)指示燈點(diǎn)亮。系統(tǒng)自動(dòng)完成自動(dòng)啟泵-檢測(cè)-報(bào)警-停泵過程。當(dāng)按鈕I0.1閉合時(shí)，手動(dòng)指示燈亮并且實(shí)現(xiàn)料泵啟動(dòng)，系統(tǒng)執(zhí)行手動(dòng)操作過程，當(dāng)按下停止按鈕I1.1即可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停泵。
�、� 液位由的三個(gè)階段由I0.5-I0.7三個(gè)控制按鈕控制，分別階段一低料位、階段二中料位、階段三高料位，系統(tǒng)具有從低到高的{**}先權(quán)，即當(dāng)多個(gè)料位控制按鈕同時(shí)閉合時(shí)，系統(tǒng){**}先執(zhí)靠前階段。
�、鼙鞠到y(tǒng)采用干簧管檢測(cè)傳感器檢測(cè)液位，用干簧管檢測(cè)傳感器檢測(cè)液位時(shí)，當(dāng)液位到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)其觸點(diǎn)閉合，相應(yīng)液位指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)液位離開檢測(cè)點(diǎn)時(shí)其觸點(diǎn)開關(guān)打開。為了使系統(tǒng)檢測(cè)不受液位波動(dòng)的影響，指示燈不立即熄滅，每段指示燈均采用內(nèi)部復(fù)位和置位指令控制，只有當(dāng)液位上升或下降到相鄰階段時(shí)，此液位指示燈才熄滅同時(shí)下段液位指示燈點(diǎn)亮。
⑤當(dāng)料液到達(dá)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停泵，料位指示燈閃爍，指示燈光采用兩定時(shí)器控制，以1S為周期閃爍，同時(shí)報(bào)警器報(bào)警，報(bào)警器連續(xù)報(bào)警一分鐘后自停，或在報(bào)警過程中按下確認(rèn)I1.0按鈕系統(tǒng)停止報(bào)警，指示燈由閃爍變?yōu)槠焦狻?/p>
�、辿**}次開車時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要自由選擇自動(dòng)或手動(dòng)，在生產(chǎn)中也可以隨時(shí)切換控制方式，也可以先進(jìn)入手動(dòng)方式，按較低液位試驗(yàn)按鈕啟動(dòng)料泵，一切運(yùn)行正常后，再進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行方式。
實(shí)踐證明，PLC能在工況較惡劣的環(huán)境中使用，而不必過多考慮電壓波動(dòng)、污水干擾，環(huán)境溫度和濕度的影響，用PLC控制傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)可以減少電氣故障發(fā)生率，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)備工作可靠性。
采用可編程控制器設(shè)計(jì)控制液位的，系統(tǒng)可自動(dòng)完成啟泵、報(bào)警、停泵等控制任務(wù)。選用西PLC作為核心控制器件，其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性都達(dá)到了很好的效果。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，具有操作方便，監(jiān)控及時(shí)等突出{**}點(diǎn)，并大大地減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了操作時(shí)間，為企業(yè)節(jié)約了資金。