PLC結合傳感器對液位的設定及監控

周林榛

摘要：文章主要介紹如何采用PLC對液位進行到達值的設定、當前液位的顯示、到達設定值時的報警與液位監控的自動控制。

關鍵詞：PLC 硬件配置圖梯形圖傳感器監控

引言

目前在很多現實的領域中，經常需要對貯槽、貯罐、水池等儲蓄容器中的液位進行設定與監控，在以前我們通常采用傳統的繼電器接觸控制來實現對液位進行設定與監控的，其使用硬件設備的連接電器多，可靠性差，自動化程度不高，現在前已經有許多企業采用先進控制器對傳統接觸控制進行改造，大大提高了控制系統的可靠性和自動控制程度，為企業提供了更可靠的生產保障。文章在此介紹一種采用可編程控制器（PLC）結合傳感器對液位進行監控的一種方法，其電路結構簡單，投資少（可利用原有設施改造），監控系統不僅自動化程度高，還具有在線修改功能，靈活性強，適用于多段液位監控場合。

1．控制要求

系統的控制可以根據企業的生產需要將液位分成多段來設定，并且能分段的進行顯示，當液位為最低限時自動啟動料泵加液，液位到達設定值時發出聲光報警，并且及時的停泵；操作人員可以通過其確認按鈕解除音響報警信號，閃爍燈光轉為平光；該控制系統要具有手動/自動兩種控制方式，并設有試驗功能。

2．PLC選型

3．系統硬件配置

系統為實現液位的手動/自動控制，需要輸入口12點，輸出口8點，選用C20P 20點I/O單元的PLC，輸入光電隔離，輸出繼電器隔離，負載能力強；液位檢測采用干簧管傳感器，手動/自動轉換、運行/試驗轉換和液位設定采用雙位旋鈕，手動啟泵、停泵和確認、試驗采用常開按鈕；輸出選用電子音響報警器和24V直流指示燈、繼電器。詳見圖一系統硬件配置圖

當該系統正常運行時，運行/試驗轉換旋鈕S接通1-3接點，各試驗按鈕不起作用，液位信號由各干簧管傳感器傳輸給PLC；系統處于試驗狀態時，S接通1-2接點，各傳感器輸入信號不起作用，此時可用各試驗按鈕模擬各段液位信號傳輸給PLC。兩種控制方式下的兩個信號共用一個輸入節點，成倍提高I/O端口的利用率，節省I/O點數。

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量轉變成便于利用的電信號的器件。該系統考慮到經濟和控制要求等多個因素選擇干簧管傳感器。

干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點的無源電子開關元件，具有結構簡單，體積小便于控制等優點，其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個鐵質的彈性簧片電板，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的簧片是分開的。當有磁性物質靠近玻璃管時，在磁場磁力線的作用下，管內的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結點所接的電路連通。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場信號來控制的線路開關器件，干簧管可以作為傳感器用，用于計數，限位等等（在安防系統中主要用于門磁、窗磁的制作），同時還被廣泛使用于各種通信設備中。在實際運用中，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，但原理性質不同，是利用磁場信號來控制的一種開關元件，無磁斷開，可以用來檢測電路或機械運動的狀態。

5、系統軟件設計

5、1編程簡要說明

1. 該系統為液位的雙位控制系統。液位可分四段設定和顯示，在最低液位時自動啟泵，當液位到達設定值時自動停泵。

4. 采用干簧管檢測液位時，當液位到達檢測點時其觸點閉合，指示燈點亮；液位離開檢測點時其觸點打開，為保證相應測量段指示燈不會立即熄滅及不受液位波動的影響，每段指示燈的控制均采用KEEP保持指令，只有當液位上升或下降到相鄰段時指示燈才熄滅。

5. 當液位到達檢測點時，液位指示燈閃爍，燈光閃爍因子采用內部閃爍內標1902，以1S為周期閃爍；若液位到達設定值時，自動停泵，并設置電子音響報警，報警聲設計為響3S停2S，循環30S后自停，或在30S內按0009確認按鈕停音響，指示燈傳平光。電子音響報警和泵的啟動與停止同樣考慮液位的波動影響，設計時采用KEEP保持指令和DIFU微分指令聯合使用。

6. 系統首次開車時，液位低于或高于最低液位時，需先手動啟泵，再切換成自動運行；或先進入試驗方式，按最低液位試驗按鈕啟動料泵，再進入自動運行方式。

6.結論

綜上所述用PLC對多段液位的監控與控制系統其優點是顯而易見的，主要表現在以下幾個方面：

（1）該系統大量使用了傳感型的開關元器件，最大限度的實現自動化的控制與檢測。干式舌簧管結構緊湊、重量小，能夠安裝在極度有限的空間，極適合用于微型化設備。干式舌簧管的開關元器件被氣密式密封于一惰性氣體氣氛中，永遠不會與外界環境接觸，工作壽命長。干式舌簧管沒有采用滑動元件，所以不會出現在所有金屬降級有關的金屬疲勞現象，確保實際上無極限的機械使用壽命。

（2）PLC對多段液位的監控與控制系統結構簡潔，方便施工，程序靈巧，易于開發，所以也更容易適應對多段液位要求不同的場所。而單片機系統與此相比較：結構簡潔，方便施工，但程序很復雜，開發不易。

（3）PLC對多段液位的監控與控制系統操作方便，單片機系統操作則略遜一點。

（4）PLC對多段液位的監控與控制系統抗干擾能力強，而單片機系統與此相比差距較多，導致系統的穩定性也稍差。

（5）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低。