某公司一50 m³的污水池, 負(fù)責(zé)收集整個(gè)廠區(qū)的生活污水和生產(chǎn)廢水。污水通過提升泵打入市政排水系統(tǒng), 靠人工巡檢起泵進(jìn)行排污。由于污水排放量不確定, 經(jīng)常出現(xiàn)巡檢時(shí)污水池里沒有水, 或者污水過多已經(jīng)從污水池中冒出的現(xiàn)象。后采用可編程序控制器 (PLC) 控制污水排放, 實(shí)現(xiàn)了污水排放過程的自動控制。

控制系統(tǒng)由S7-200 224XP PLC、TP170B觸摸屏、MIK-P260投入式液位計(jì)、電動閥和兩臺污水泵等組成, 對現(xiàn)場設(shè)備 (泵、閥門等) 進(jìn)行運(yùn)行控制、狀態(tài)顯示, 關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行連鎖。

(1) 投入式液位計(jì)監(jiān)測污水池水位高度, 當(dāng)水位達(dá)到控制器設(shè)定高度上限時(shí), 打開出口電動閥, 出口電動閥開到位后, 起動污水提升泵, 向外排放污水;當(dāng)水位達(dá)到控制器設(shè)定高度下限時(shí), 停止污水提升泵, 關(guān)閉出口電動閥。

(2) 1號污水泵起泵后5 min內(nèi)水位未下降至控制器設(shè)定高度上限時(shí), 系統(tǒng)將自動起動2號污水提升泵。

(3) 當(dāng)水位達(dá)到控制器設(shè)定報(bào)警上限時(shí), 系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警, 任意污水泵有故障時(shí), 發(fā)出相應(yīng)故障報(bào)警。

系統(tǒng)***底層是設(shè)備控制層, 主要完成設(shè)備的現(xiàn)場控制與監(jiān)測;第二層是監(jiān)控層, 主要完成污水排放系統(tǒng)的在線監(jiān)測, 并向設(shè)備控制層下達(dá)控制指令。系統(tǒng)包括監(jiān)控主界面和多個(gè)子界面。主界面反映污水處理的總工藝流程, 子界面對每個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制, 并記錄報(bào)警信息。系統(tǒng)主要界面如圖1所示。

(1) 主界面主要顯示系統(tǒng)流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)液位和系統(tǒng)運(yùn)行模式。

(2) 控制界面左側(cè)的兩個(gè)按鈕是用來對整個(gè)系統(tǒng)控制方式進(jìn)行切換的, 包括手動控制和自動控制兩種方式;右側(cè)兩個(gè)按鈕在系統(tǒng)手動狀態(tài)下, 控制出口電動閥開關(guān), 并在按鈕上顯示相應(yīng)狀態(tài)。

(3) 1、2號污水泵起?？刂平缑媸窃谑謩訝顟B(tài)下, 分別對1、2號污水泵進(jìn)行起?？刂频? 并在按鈕上顯示相應(yīng)狀態(tài)。

(4) 報(bào)警記錄界面用來顯示所有設(shè)備的報(bào)警記錄, 以備查詢。

投入式液位計(jì)將現(xiàn)場實(shí)際水位轉(zhuǎn)換為電信號傳給PLC, PLC將污水泵起停命令和電動閥開關(guān)命令下達(dá)給設(shè)備, 并接收設(shè)備反饋狀態(tài)。觸摸屏接收PLC傳來的各項(xiàng)數(shù)據(jù), 同時(shí)將操作指令下達(dá)給PLC。PLC主要完成以下幾個(gè)功能。

控制操作:PLC對全系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行控制, 如起停某一設(shè)備, 手動或自動執(zhí)行順序控制, 控制切換方式, 現(xiàn)場PLC參數(shù)設(shè)定值修改。

顯示:利用圖形實(shí)時(shí)顯示被控設(shè)備的運(yùn)行工況, 動態(tài)顯示各種模擬信號、開關(guān)信號等數(shù)值, 通過按鈕、開關(guān)、信號燈等生動表達(dá)出來。

數(shù)據(jù)處理:對PLC上傳的數(shù)字量與模擬量進(jìn)行處理, 并按要求在觸摸屏中進(jìn)行顯示。

故障報(bào)警:系統(tǒng)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警, 如:污水泵故障, 液位超高。

系統(tǒng)主電路如圖2所示, PLC接線如圖3所示。

(1) 將投入式液位計(jì)采集到的4~20 m A電流信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際液位, 程序如圖4所示。

投入式液位計(jì)將液位的變化轉(zhuǎn)換成4~20 m A標(biāo)準(zhǔn)電流信號, 直接輸入PLC模擬量輸入模塊 (AIW0通道) , 經(jīng)模/數(shù)變換成0~32 000的數(shù)字量, 再根據(jù)設(shè)定的液位上下限, 通過I轉(zhuǎn)R指令計(jì)算出液位的實(shí)際值, 輸出給內(nèi)部存儲器VDO。VD0值為污水池當(dāng)前液位實(shí)際值。

(2) 手動、自動切換, 程序如圖5所示。

當(dāng)M0.0 (觸摸屏上的自動模式按鈕) 常開點(diǎn)導(dǎo)通、M20.0線圈得電并自鎖其常開點(diǎn)時(shí), 狀態(tài)為自動模式;當(dāng)M0.1 (觸摸屏上的手動模式按鈕) 斷開、M20.0斷開時(shí), 狀態(tài)為手動模式。

(3) 手動控制, 程序如圖6所示。

手動狀況下, M20.0常閉點(diǎn)導(dǎo)通, 發(fā)出開閥命令后, M0.2常開點(diǎn)導(dǎo)通, 開閥Q0.0線圈得電并自鎖其常開點(diǎn), 出口電動閥開閥。出口電動閥開到位, 電動閥開到位信號I0.0常閉點(diǎn)斷開, 出口電動閥停止開閥。反之, 發(fā)出關(guān)閥命令, M0.4常開點(diǎn)導(dǎo)通, 關(guān)閥Q0.1線圈得電并自鎖其常開點(diǎn), 出口電動閥關(guān)閥。出口電動閥關(guān)到位, 電動閥關(guān)到位信號I0.1常閉點(diǎn)斷開, 出口電動閥停止關(guān)閥。當(dāng)出口電動閥開到位、I0.0常開點(diǎn)接通時(shí), 發(fā)出起泵命令, M0.6常開點(diǎn)導(dǎo)通, Q0.2線圈得電并自鎖其常開點(diǎn), 1號污水泵起動, 發(fā)出停泵命令, M0.7常閉點(diǎn)斷開, 污水泵停止運(yùn)行。2號污水泵控制方式相同。

(4) 自動控制, 程序如圖7所示。

自動狀況下, M20.0常開點(diǎn)導(dǎo)通, 液位VD0達(dá)到上限 (4 m) 時(shí), M20.5線圈置位得電, M20.5常開點(diǎn)導(dǎo)通, 自動打開出口電動閥Q0.0。電動閥開到位后, 常閉點(diǎn)I0.0斷開, 電動閥開閥命令Q0.0斷開。此時(shí), 起動1號污水泵Q0.2置位, 1號污水泵運(yùn)行, 同時(shí), T50計(jì)時(shí)器得電。延時(shí)5 min, 水位仍未降至液位VD0上限 (4 m) 時(shí), T50常開點(diǎn)導(dǎo)通, 起動2號污水泵Q0.3置位, 2號污水泵開始運(yùn)行。液位VD0降至下限 (1 m) 時(shí), M20.5線圈復(fù)位失電, 所有M20.5的常閉點(diǎn)接通得電, 1號污水泵Q0.2和2號污水泵Q0.3復(fù)位, 所有污水泵停止運(yùn)行, 1號污水泵起停信號I0.2和2號污水泵起停信號I0.3常閉點(diǎn)接通, Q0.1得電關(guān)閉出口電動閥。出口電動閥關(guān)到位后, I0.1常閉點(diǎn)斷開, Q0.1失電出口, 電動閥停止關(guān)閉。

(5) 報(bào)警, 程序如圖8所示。

1、2號污水泵起動后, 延時(shí)10 s, 1號污水泵起動反饋信號I0.2或2號污水泵起動反饋信號I0.3常閉點(diǎn)未斷開。

或者, 熱保護(hù)器I0.4和I0.5常開點(diǎn)導(dǎo)通, 相應(yīng)污水泵的報(bào)警指示燈亮發(fā)出報(bào)警信號, 并記錄報(bào)警。

液位VD0達(dá)到報(bào)警上限 (4.2 m) 時(shí), 出水位超高報(bào)警指示燈亮發(fā)出報(bào)警信號, 并記錄報(bào)警。
 

概述：
   污水液位計(jì)磁翻板液位計(jì)是我公司在長期生產(chǎn)板管式液位計(jì)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的內(nèi)浮子式液位計(jì)。儀表的承壓零件 均使用 不銹鋼等材料，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上減少了密封結(jié)合面，使儀表的安全性、穩(wěn)定性和可靠性實(shí)現(xiàn)突破。另外，液位顯示清晰醒目。同時(shí)，可以配合變送器使用，使信號輸出 多樣，并可以實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳以及控制或報(bào)警。

      污水液位計(jì)幾乎可以適用與各種工業(yè)自動化控制過程中的液位測量與控制，可以廣泛運(yùn)用于石油加工、食品加工、化工、水處理、制藥、電力、造紙、冶金、船舶和鍋爐等領(lǐng)域中的液位測量、控制與監(jiān)測。

特點(diǎn)：
     測量范圍大，讀數(shù)直觀清晰；
     密封結(jié)合面少，不易滲漏,安全可靠；
     指示部分與被測介質(zhì)完全隔離；
     易于安裝、維修方便。
測量范圍：0~6m(可定制更長)
測量精度：現(xiàn)場顯示±10mm   控制輸出±3mm
                    變送輸出±1.0%F.S
介質(zhì)粘度：≤0.4Pa.S
介質(zhì)密度：≥0.425g/cm3(液位)
                  密度差≥0.1gcm3(界面)
控制輸出：220V1A 無源開關(guān)
變送輸出：4~20mA(24V DC 供電)
介質(zhì)溫度：-50~350℃
介質(zhì)壓力：0~16MPa
環(huán)境條件：環(huán)境溫度-10~60℃  相對濕度≤85%
防護(hù)等級：IP65
工作原理與結(jié)構(gòu)：
    磁性翻板（磁翻板）液位計(jì)是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地結(jié)合機(jī)械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置。在此基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)大其使用范圍，延伸出多種類型的產(chǎn)品，在檢測液位的同時(shí)我們賦予它們更多的實(shí)用功能。
     污水液位計(jì)儀表都有一個(gè)容納浮球的腔體（稱為主體管或外殼）， 它通過法蘭或其他接口與容器組成一個(gè)連通器；這樣它腔體內(nèi)的液面與容器內(nèi)的液面是相同高度的，所以腔體內(nèi)的浮球會隨著容器內(nèi)液面的升降而升降；這時(shí)候我們 并不能看到液位，所以我們在腔體的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器，因?yàn)槲覀冊谥圃旄∏驎r(shí)在浮球沉入液體與浮出部分的交界處安裝了磁鋼，它與浮球隨液面升降時(shí)，它 的磁性透過外殼傳遞給翻柱顯示器，推動磁翻柱翻轉(zhuǎn)180°；由于磁翻柱是有紅、白兩個(gè)半圓柱合成的圓柱體，所以翻轉(zhuǎn)180°后朝向翻柱顯示器外的會改變顏 色（液面以下紅色、以上白色），兩色交界處即是液面的高度。

     為了擴(kuò)大它的使用范圍，還可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號。其中，4～20mA電流信號是比較常用的一種。比如：在監(jiān)測液位的 同時(shí)磁控開關(guān)信號可用于對液位進(jìn)行控制或報(bào)警；在翻柱液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了 4~20mA 變送傳感器，在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時(shí)，將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。
磁翻板液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和原理簡單，測量結(jié)果觀測非常直觀，并且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，正常安裝后基本無需維護(hù)，利用密度差的原理可以用來測量兩種不同液體的界面（如油水混合物），與浮子液位計(jì)合并使用可輸出電流信號，可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場合。對高溫、高壓、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)更顯其優(yōu)越性。與介質(zhì)直接接觸，浮球密封要求要嚴(yán)格，不能測量粘性較大的介質(zhì)。目前在液位計(jì)使用領(lǐng)域使用***為廣泛。非常適用于對測量精度不是很高的儲罐、地罐等較大液體容器內(nèi)使用，使用年限較長時(shí)磁性材料如退磁可以更換浮子繼續(xù)使用，維護(hù)相對簡單。
側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)適用場所:
    1、適用于高溫、高壓力、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及防爆要求，結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用，可加裝多種選購配件使控制更加容易。
    2、適用于染整設(shè)備、廢水處理、發(fā)電廠、化工設(shè)備、熱煤油鍋爐和石化工業(yè)等 、
    3、若電源中斷，現(xiàn)場磁性開關(guān)亦不受影響，準(zhǔn)確性高。
    4、每1公分加一不同顏色的色片，使液位容易辨識。
    5、加裝液位傳送器及磁性開關(guān)，不須停機(jī)可隨時(shí)安裝或調(diào)整。
    側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)安裝于桶槽外側(cè)延伸管上，桶槽內(nèi)部的液位能由翻板指示器清楚得知。旁路管外側(cè)亦可加裝磁性開關(guān)，做為電氣接點(diǎn)信號輸出，或裝置液位傳送器做遠(yuǎn)距離液位信號傳送及液位控制。側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)是具有可靠的安全性儀表。由于具有磁性耦合隔離密閉結(jié)構(gòu)。
    尤其適用于易燃、易爆和腐蝕有毒液位檢測。從而使原復(fù)雜環(huán)境的液位檢測手段變得簡單和可靠安全。側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)具有就地顯示的直讀式特性。不需多組液位計(jì)組合。
    有著單體進(jìn)行全量程測量。設(shè)備少開孔，顯示清晰，標(biāo)志醒目，讀數(shù)直觀等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)液位計(jì)直接配帶顯示儀時(shí)可省去該系統(tǒng)信號檢測的中間變送從而提高其傳輸精度。

系統(tǒng)投運(yùn)至今, 運(yùn)行一直穩(wěn)定可靠, 控制準(zhǔn)確度完全滿足設(shè)計(jì)要求, 減輕了工人巡檢次數(shù), 杜絕了污水過多冒出污水池的現(xiàn)象, 既節(jié)省了成本, 又降低了能耗, 提高了效益, 完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo), 達(dá)到了***初的設(shè)計(jì)要求。