PLC結(jié)合傳感器對(duì)液位的設(shè)定及監(jiān)控

周林榛

摘要：文章主要介紹如何采用PLC對(duì)液位進(jìn)行到達(dá)值的設(shè)定、當(dāng)前液位的顯示、到達(dá)設(shè)定值時(shí)的報(bào)警與液位監(jiān)控的自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：PLC 硬件配置圖梯形圖傳感器監(jiān)控

引言

目前在很多現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域中，經(jīng)常需要對(duì)貯槽、貯罐、水池等儲(chǔ)蓄容器中的液位進(jìn)行設(shè)定與監(jiān)控，在以前我們通常采用傳統(tǒng)的繼電器接觸控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)液位進(jìn)行設(shè)定與監(jiān)控的，其使用硬件設(shè)備的連接電器多，可靠性差，自動(dòng)化程度不高，現(xiàn)在前已經(jīng)有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)控制程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。文章在此介紹一種采用可編程控制器（PLC）結(jié)合傳感器對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)控的一種方法，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少（可利用原有設(shè)施改造），監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(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。

1．控制要求

系統(tǒng)的控制可以根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需要將液位分成多段來設(shè)定，并且能分段的進(jìn)行顯示，當(dāng)液位為最低限時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)料泵加液，液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并且及時(shí)的停泵；操作人員可以通過其確認(rèn)按鈕解除音響報(bào)警信號(hào)，閃爍燈光轉(zhuǎn)為平光；該控制系統(tǒng)要具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種控制方式，并設(shè)有試驗(yàn)功能。

2．PLC選型

3．系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)液位的手動(dòng)/自動(dòng)控制，需要輸入口12點(diǎn)，輸出口8點(diǎn)，選用C20P 20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)；液位檢測(cè)采用干簧管傳感器，手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換、運(yùn)行/試驗(yàn)轉(zhuǎn)換和液位設(shè)定采用雙位旋鈕，手動(dòng)啟泵、停泵和確認(rèn)、試驗(yàn)采用常開按鈕；輸出選用電子音響報(bào)警器和24V直流指示燈、繼電器。詳見圖一系統(tǒng)硬件配置圖

當(dāng)該系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行/試驗(yàn)轉(zhuǎn)換旋鈕S接通1-3接點(diǎn)，各試驗(yàn)按鈕不起作用，液位信號(hào)由各干簧管傳感器傳輸給PLC；系統(tǒng)處于試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，S接通1-2接點(diǎn)，各傳感器輸入信號(hào)不起作用，此時(shí)可用各試驗(yàn)按鈕模擬各段液位信號(hào)傳輸給PLC。兩種控制方式下的兩個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，成倍提高I/O端口的利用率，節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)。

4、傳感器的選擇

從廣義上說傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。該系統(tǒng)考慮到經(jīng)濟(jì)和控制要求等多個(gè)因素選擇干簧管傳感器。

干簧管是干式舌簧管的簡(jiǎn)稱，是一種有觸點(diǎn)的無源電子開關(guān)元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小便于控制等優(yōu)點(diǎn)，其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個(gè)鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時(shí)，玻璃管中的兩個(gè)由特殊材料制成的簧片是分開的。當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時(shí)，在磁場(chǎng)磁力線的作用下，管內(nèi)的兩個(gè)簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會(huì)吸合在一起，使結(jié)點(diǎn)所接的電路連通。外磁力消失后，兩個(gè)簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場(chǎng)信號(hào)來控制的線路開關(guān)器件，干簧管可以作為傳感器用，用于計(jì)數(shù)，限位等等（在安防系統(tǒng)中主要用于門磁、窗磁的制作），同時(shí)還被廣泛使用于各種通信設(shè)備中。在實(shí)際運(yùn)用中，通常用永久磁鐵控制這兩根金屬片的接通與否，所以又被稱為“磁控管”。干簧管又叫磁控管，它同霍爾元件差不多，但原理性質(zhì)不同，是利用磁場(chǎng)信號(hào)來控制的一種開關(guān)元件，無磁斷開，可以用來檢測(cè)電路或機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

5、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

5、1編程簡(jiǎn)要說明

1. 該系統(tǒng)為液位的雙位控制系統(tǒng)。液位可分四段設(shè)定和顯示，在最低液位時(shí)自動(dòng)啟泵，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停泵。

4. 采用干簧管檢測(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，指示燈點(diǎn)亮；液位離開檢測(cè)點(diǎn)時(shí)其觸點(diǎn)打開，為保證相應(yīng)測(cè)量段指示燈不會(huì)立即熄滅及不受液位波動(dòng)的影響，每段指示燈的控制均采用KEEP保持指令，只有當(dāng)液位上升或下降到相鄰段時(shí)指示燈才熄滅。

5. 當(dāng)液位到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，液位指示燈閃爍，燈光閃爍因子采用內(nèi)部閃爍內(nèi)標(biāo)1902，以1S為周期閃爍；若液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停泵，并設(shè)置電子音響報(bào)警，報(bào)警聲設(shè)計(jì)為響3S停2S，循環(huán)30S后自停，或在30S內(nèi)按0009確認(rèn)按鈕停音響，指示燈傳平光。電子音響報(bào)警和泵的啟動(dòng)與停止同樣考慮液位的波動(dòng)影響，設(shè)計(jì)時(shí)采用KEEP保持指令和DIFU微分指令聯(lián)合使用。

6. 系統(tǒng)首次開車時(shí)，液位低于或高于最低液位時(shí)，需先手動(dòng)啟泵，再切換成自動(dòng)運(yùn)行；或先進(jìn)入試驗(yàn)方式，按最低液位試驗(yàn)按鈕啟動(dòng)料泵，再進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行方式。

6.結(jié)論

綜上所述用PLC對(duì)多段液位的監(jiān)控與控制系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）該系統(tǒng)大量使用了傳感型的開關(guān)元器件，最大限度的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制與檢測(cè)。干式舌簧管結(jié)構(gòu)緊湊、重量小，能夠安裝在極度有限的空間，極適合用于微型化設(shè)備。干式舌簧管的開關(guān)元器件被氣密式密封于一惰性氣體氣氛中，永遠(yuǎn)不會(huì)與外界環(huán)境接觸，工作壽命長(zhǎng)。干式舌簧管沒有采用滑動(dòng)元件，所以不會(huì)出現(xiàn)在所有金屬降級(jí)有關(guān)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。

（2）PLC對(duì)多段液位的監(jiān)控與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，方便施工，程序靈巧，易于開發(fā)，所以也更容易適應(yīng)對(duì)多段液位要求不同的場(chǎng)所。而單片機(jī)系統(tǒng)與此相比較：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，方便施工，但程序很復(fù)雜，開發(fā)不易。

（3）PLC對(duì)多段液位的監(jiān)控與控制系統(tǒng)操作方便，單片機(jī)系統(tǒng)操作則略遜一點(diǎn)。

（4）PLC對(duì)多段液位的監(jiān)控與控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，而單片機(jī)系統(tǒng)與此相比差距較多，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性也稍差。

（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低。