PLC结合传感器对液位的设定及监控

摘要：文章主要介绍如何采用PLC对液位进行到达值的设定、当前液位的显示、到达设定值时的报警与液位监控的自动控制。

关键词：PLC 硬件配置图 梯形图 传感器 监控

引言

目前在很多现实的领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等储蓄容器中的液位进行设定与监控，在以前我们通常采用传统的继电器接触控制来实现对液位进行设定与监控的，其使用硬件设备的连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，现在前已经有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自动控制程度，为企业提供了更可靠的生产保障。文章在此介绍一种采用可编程控制器（PLC）结合传感器对液位进行监控的一种方法，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造），监控系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，适用于多段液位监控场合。

1．控制要求

系统的控制可以根据企业的生产需要将液位分成多段来设定，并且能分段的进行显示，当液位为最低限时自动启动料泵加液，液位到达设定值时发出声光报警，并且及时的停泵；操作人员可以通过其确认按钮解除音响报警信号，闪烁灯光转为平光；该控制系统要具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。

2．PLC选型

3．系统硬件配置

系统为实现液位的手动/自动控制，需要输入口12点，输出口8点，选用C20P 20点I/O单元的PLC，输入光电隔离，输出继电器隔离，负载能力强；液位检测采用干簧管传感器，手动/自动转换、运行/试验转换和液位设定采用双位旋钮，手动启泵、停泵和确认、试验采用常开按钮；输出选用电子音响报警器和24V直流指示灯、继电器。详见图一 系统硬件配置图

当该系统正常运行时，运行/试验转换旋钮S接通1-3接点，各试验按钮不起作用，液位信号由各干簧管传感器传输给PLC；系统处于试验状态时，S接通1-2接点，各传感器输入信号不起作用，此时可用各试验按钮模拟各段液位信号传输给PLC。两种控制方式下的两个信号共用一个输入节点，成倍提高I/O端口的利用率，节省I/O点数。

4、传感器的选择

从广义上说传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。该系统考虑到经济和控制要求等多个因素选择干簧管传感器。

干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。干簧管又叫磁控管，它同霍尔元件差不多，但原理性质不同，是利用磁场信号来控制的一种开关元件，无磁断开，可以用来检测电路或机械运动的状态。

5、系统软件设计

5、1 编程简要说明

1. 该系统为液位的双位控制系统。液位可分四段设定和显示，在最低液位时自动启泵，当液位到达设定值时自动停泵。

4. 采用干簧管检测液位时，当液位到达检测点时其触点闭合，指示灯点亮；液位离开检测点时其触点打开，为保证相应测量段指示灯不会立即熄灭及不受液位波动的影响，每段指示灯的控制均采用KEEP保持指令，只有当液位上升或下降到相邻段时指示灯才熄灭。

5. 当液位到达检测点时，液位指示灯闪烁，灯光闪烁因子采用内部闪烁内标1902，以1S为周期闪烁；若液位到达设定值时，自动停泵，并设置电子音响报警，报警声设计为响3S停2S，循环30S后自停，或在30S内按0009确认按钮停音响，指示灯传平光。电子音响报警和泵的启动与停止同样考虑液位的波动影响，设计时采用KEEP保持指令和DIFU微分指令联合使用。

6. 系统首次开车时，液位低于或高于最低液位时，需先手动启泵，再切换成自动运行；或先进入试验方式，按最低液位试验按钮启动料泵，再进入自动运行方式。

6.结论

综上所述用PLC对多段液位的监控与控制系统其优点是显而易见的，主要表现在以下几个方面：

（1）该系统大量使用了传感型的开关元器件，最大限度的实现自动化的控制与检测。干式舌簧管结构紧凑、重量小，能够安装在极度有限的空间，极适合用于微型化设备。干式舌簧管的开关元器件被气密式密封于一惰性气体气氛中，永远不会与外界环境接触，工作寿命长。干式舌簧管没有采用滑动元件，所以不会出现在所有金属降级有关的金属疲劳现象，确保实际上无极限的机械使用寿命。

（2）PLC对多段液位的监控与控制系统结构简洁，方便施工，程序灵巧，易于开发，所以也更容易适应对多段液位要求不同的场所。而单片机系统与此相比较：结构简洁，方便施工，但程序很复杂，开发不易。

（3）PLC对多段液位的监控与控制系统操作方便，单片机系统操作则略逊一点。

（4）PLC对多段液位的监控与控制系统抗干扰能力强，而单片机系统与此相比差距较多，导致系统的稳定性也稍差。

（5）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低。