本文涉及一種高精度的水面蒸發(fā)自動(dòng)監(jiān)測裝置液位計(jì)的選型研究。液位是蒸發(fā)參數(shù)測量主要參數(shù), 液位測量傳感器的選擇尤為重要。通過對(duì)幾種滿足測驗(yàn)規(guī)范量程和分辨率的液位計(jì)對(duì)比分析及實(shí)際驗(yàn)證應(yīng)用, 選出磁致伸縮傳感器作為水面蒸發(fā)量自動(dòng)監(jiān)測裝置的液位計(jì), 并對(duì)常規(guī)磁致伸縮液位計(jì)進(jìn)行升級(jí)改造, 野外考核表明磁致伸縮液位計(jì)能夠滿足水面蒸發(fā)量自動(dòng)監(jiān)測的需要。
磁致伸縮液位計(jì)是原來SC3051的基礎(chǔ)上開發(fā)了5位數(shù)顯，并且不需要接PLC顯示，自帶HART協(xié)議。該磁致伸縮液位計(jì)為兩線制、多功能、浮子型，可以應(yīng)用于普通或防爆環(huán)境下，適合于高精度要求的清潔液位的液位測量。SC-705C磁致伸縮液位計(jì)對(duì)于兩種不同液體之間的界位測量可以應(yīng)用雙浮子型來進(jìn)行測量。
磁致伸縮液位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢
磁致伸縮液位計(jì)適合于高精度要求的清潔液位的液位測量，精度達(dá)到1mm，最新產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm。磁致伸縮液位計(jì)還可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測量量。防爆型設(shè)計(jì)，適合危險(xiǎn)場合，智能電子線路設(shè)計(jì)可計(jì)算出容積量；唯一可動(dòng)部件為浮子，維護(hù)量極低。
磁致伸縮液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
1.可靠性強(qiáng)：采用波導(dǎo)原理，無機(jī)械可動(dòng)部分，故無摩擦，無磨損。整個(gè)變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠，壽命長。
2.精度高：由于磁致伸縮液位計(jì)用波導(dǎo)脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時(shí)間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS。
3.安全性好：磁致伸縮液位計(jì)的防爆性能高，可實(shí)現(xiàn)本安防爆或隔離防爆，特別適合對(duì)化工原料和易燃液體的測量。
4.易于安裝和維護(hù)簡單：磁致伸縮液位儀一般通過罐頂已有管口進(jìn)行安裝，特別適用于地下儲(chǔ)罐和已投運(yùn)儲(chǔ)罐的安裝，并可在安裝過程中不影響正常生產(chǎn)。
磁致伸縮液位計(jì)的測量原理
傳感器工作時(shí)，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁致伸縮液位計(jì)的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場想遇時(shí)，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
磁致伸縮液位計(jì)的性能指標(biāo)：
量 程：0~25000mm
精度：±0.3mm
分辯率：0.1mm
環(huán)境溫度:：-25℃~70℃
液體溫度：-25℃~150℃
過程接口：3/4″NPT
電源：DC24V
輸出信號(hào)：4~20mA,二線制/四線制,
溫度測量：-25℃~70℃
溫度誤差：±0.5℃
防爆等級(jí)：ExiaⅡBT4
通訊：RS-485，RS-232，Modbus，Hart等協(xié)議，可配CAN總線或按用戶要求。
※注：結(jié)合使用要求可以配制的相應(yīng)管理系統(tǒng)軟件,可實(shí)現(xiàn)顯示各介質(zhì)液位高度、溫度、體積、質(zhì)量、密度等參數(shù)，并可自動(dòng)生成報(bào)表及打印、網(wǎng)絡(luò)配送、遠(yuǎn)程精確監(jiān)控等先進(jìn)的管理功能
磁致伸縮液位計(jì)的應(yīng)用指南
用于石油、化工原料儲(chǔ)存、工業(yè)流程、生化、醫(yī)藥、食品飲料、罐區(qū)管理和加油站地下庫存等各種液罐的液位工業(yè)計(jì)量和控制，大壩水位，水庫水位監(jiān)測與污水處理。
1、引言：
水面蒸發(fā)量是我國水文水資源、氣象觀測的重要指標(biāo)。目前大多數(shù)水文站的蒸發(fā)量的測量是通過人工每天觀測的方式進(jìn)行的, 環(huán)節(jié)復(fù)雜, 耗時(shí)耗力, 對(duì)觀測人員也有較高的要求。尤其在下暴雨時(shí), 往往需要觀測人員冒雨取水[1-2]。因此迫切需要開發(fā)一套水面蒸發(fā)量自動(dòng)監(jiān)測裝置, 可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量的自動(dòng)監(jiān)測, 并且能夠解決雨間蒸發(fā)量監(jiān)測問題[3]。該蒸發(fā)量測量裝置需要滿足使用人員只需在巡檢時(shí)對(duì)蒸發(fā)皿、水位測井進(jìn)行日常清洗維護(hù)。
2、自動(dòng)水面蒸發(fā)器計(jì)算原理：
根據(jù)我國“SL630-2013《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》” (以下簡稱SL630-2013) 的規(guī)定, 非冰期日蒸發(fā)量應(yīng)按下列方法計(jì)算:
式中:E為日蒸發(fā)量, mm;P為日降水量, mm;∑h取為前一日8時(shí)至當(dāng)日8時(shí)各次取出水量之和, mm;∑h加為前一日8時(shí)至當(dāng)日8時(shí)各次加入水量之和, mm;∑h溢為前一日8時(shí)至當(dāng)日8時(shí)各次溢流水量之和, mm;h1, h2為上次 (前一日) 和本次 (當(dāng)日) 的蒸發(fā)器水面高度, mm。
根據(jù)蒸發(fā)量計(jì)算公式和水面蒸發(fā)觀測規(guī)范中蒸發(fā)自動(dòng)觀測規(guī)定, 全自動(dòng)觀測方法應(yīng)能測計(jì)蒸發(fā)的變化過程, 自動(dòng)完成蒸發(fā)皿桶內(nèi)水面高度變化、時(shí)段溢流量、補(bǔ)水水面高度變化值、取水水面高度變化值得觀測功能[4]。
3、自動(dòng)水面蒸發(fā)器監(jiān)測功能：
3.1、液面自動(dòng)監(jiān)測功能：
該功能要求能夠全天候的監(jiān)測出 (E601) 蒸發(fā)桶內(nèi)的液面變化量, 即h1和h2, 其監(jiān)測液位范圍為0-100mm, 分辨力要求能達(dá)到0.1mm。
3.2、自動(dòng)補(bǔ)水功能：
對(duì)于自動(dòng)水面蒸發(fā)器而言, 自動(dòng)補(bǔ)水功能是必須具備的功能, 即完成公式 (1) 中∑h加的功能, 否則就不能稱為自動(dòng)水面蒸發(fā)器[1](見5.1.1, 《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》SL630-2013, 以下簡稱SL630-2013) 。
自動(dòng)補(bǔ)水功能就是當(dāng)E601蒸發(fā)桶內(nèi)的蒸發(fā)達(dá)到一定量值時(shí), 能夠自動(dòng)向蒸發(fā)桶內(nèi)再補(bǔ)回蒸發(fā)掉的水量。具體說就是:當(dāng)蒸發(fā)桶內(nèi)的液面由h1經(jīng)蒸發(fā)后到達(dá)h2液面時(shí), 應(yīng)該有自動(dòng)補(bǔ)水裝置向蒸發(fā)桶內(nèi)補(bǔ)水, 當(dāng)補(bǔ)進(jìn)蒸發(fā)桶內(nèi)的水回到h1液面時(shí), 還能夠自動(dòng)停止補(bǔ)水。符合上述要求的補(bǔ)水功能才是完善的自動(dòng)補(bǔ)水功能。
3.3、降雨量監(jiān)測功能：
蒸發(fā)觀測規(guī)范已經(jīng)規(guī)定, 在有降雨的情況下, 當(dāng)E601蒸發(fā)桶內(nèi)的降雨沒有產(chǎn)生溢流時(shí), 日降雨量是記入日蒸發(fā)量中的。因此, 真正完整的蒸發(fā)量觀測儀器是應(yīng)該能夠監(jiān)測和記錄降雨量的 (在此不討論冰期蒸發(fā)問題) 。
3.4、溢流量監(jiān)測功能：
當(dāng)持續(xù)降雨或持續(xù)補(bǔ)水使得E601蒸發(fā)桶內(nèi)的液面超過溢流液位時(shí), 將產(chǎn)生溢流。根據(jù)規(guī)范規(guī)定, 溢流量是不記入蒸發(fā)量的。因此, 完整的自動(dòng)水面蒸發(fā)器還應(yīng)該具備溢流量監(jiān)測功能, 溢流量監(jiān)測的分辨力應(yīng)要小于E601蒸發(fā)桶液面的0.1mm蒸發(fā)量 (約29.98g) , 溢流計(jì)分辨率應(yīng)小于29.98g。
按照上式, 自動(dòng)水面蒸發(fā)器只能通過自動(dòng)完成各個(gè)要素的測量才能真正實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量的自動(dòng)測量。而其中水位作為其中***主要的參數(shù), 且分辨率要求為0.1mm。目前市場上測量水位的水位計(jì)分辨率大多數(shù)為1CM或1MM。SL630-2013中5.1.3規(guī)定, 置于蒸發(fā)皿上方的裝置宜不影響蒸發(fā)皿水體的受光和水體上方的空氣流通, 因此, 為了保持蒸發(fā)通的水面不受干擾, 從蒸發(fā)通下部引出一管與測井相連接[3], 通過對(duì)測井中的液位測量, 從而測量出蒸發(fā)通內(nèi)的液位。這樣做的好處是, 測井內(nèi)部相對(duì)密封, 水位穩(wěn)定, 能夠減少風(fēng)浪對(duì)液位測量的影響。
因此, 能夠滿足蒸發(fā)器的水位監(jiān)測傳感器安裝于測井內(nèi), 高精度的液位傳感器主要有稱重式、超聲波水面測量儀和磁致伸縮水位計(jì)。
4、液位監(jiān)測傳感器類型：
4.1、稱重式水位計(jì)：
稱重式水位計(jì), 一般采用浮子稱重式液位, 采用懸臂梁方式, 在懸臂梁的一端固定稱重式傳感器, 另一端連接浮子, 測量筒位于支架下方, 浮子浮于測量筒內(nèi)液面中。當(dāng)液位升高或者降低時(shí), 通過浮力變化影響懸臂梁傳感器的讀數(shù)、由此可以根據(jù)懸臂梁傳感器推算出液位變化, 達(dá)到液位的目的。
但水的質(zhì)量受到溫度的影響比較大, 因?yàn)橐簯B(tài)水38℃至43℃密度***大, 當(dāng)水溫低于38℃或者高于43℃時(shí), 60g/cm2的水柱高度差都大于0.1mm。[5]因此稱重式需要增加溫度校正部分, 才能使用, 常規(guī)的稱重式水位計(jì)不能滿足蒸發(fā)量測量的要求。
4.2、超聲波水面測量儀：
超聲波水面測量儀的原理是根據(jù)超聲波傳感器根據(jù)超聲波測距原理, 選用高精度超聲波探頭, 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿內(nèi)水面高度變化進(jìn)行檢測, 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。超聲波水面測量儀可分為沉底型 (圖1) 和側(cè)壁型 (圖2) , 超聲波測量系統(tǒng)具有不破壞蒸發(fā)環(huán)境, 性能穩(wěn)定, 精度高, 安裝簡單等特點(diǎn)。
圖1 沉底式蒸發(fā)測量儀 下載原圖
圖2 側(cè)壁式蒸發(fā)測量儀
超聲波蒸發(fā)測量儀的優(yōu)點(diǎn)為測量精度高, 反應(yīng)時(shí)間短, 安裝簡便, 但是超聲波受到溫度、蒸汽、盲區(qū)等影響比較大。
(1) 受壓力、溫度影響
超聲波的本質(zhì)是一種聲波, 是屬于機(jī)械波, 因此超聲波液位計(jì)的參數(shù)匯總有***大壓力值。另外, 由于溫度對(duì)超聲波傳播速度有影響, 溫度越高超聲波速度越大, 因此需要配置溫度校正部分, 以保證在使用溫度范圍內(nèi)的測量精度。
(2) 蒸汽、霧氣對(duì)超聲波液位計(jì)影響
當(dāng)工作環(huán)境溫度很高時(shí), 液體介質(zhì)容易產(chǎn)生蒸汽或霧氣, 由于蒸汽比空氣要輕, 所以上浮到罐頂部, 形成了一層對(duì)超聲波脈沖有吸收和散射作用的蒸汽層。可以通過加裝導(dǎo)波管的辦法, 可以減少或削弱蒸汽層對(duì)測量的影響。
(3) 盲區(qū)對(duì)超聲波液位計(jì)影響:
超聲波液位計(jì)的盲區(qū), 就如同人的眼睛一樣, 盲區(qū)是當(dāng)物體離眼睛非常近的時(shí)候, 反而看不清楚, 這一段距離叫作盲區(qū)。超聲波液位計(jì)的盲區(qū), 根據(jù)量程的不同而不同。量程小, 則盲區(qū)小, 量程大, 則盲區(qū)大。所以要求測量的***高液位不得高于超聲波液位計(jì)的盲區(qū)。
另外超聲波液位計(jì)的價(jià)格比較高, 使得水面蒸發(fā)器的成本大大增加, 不適合實(shí)際使用。
4.3 磁致伸液位傳感器
磁致伸液位傳感器, 通過內(nèi)部非接觸式的測控技術(shù)地檢測活動(dòng)磁環(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的;
磁致伸液位傳感器, 是利用磁致伸縮原理、通過兩個(gè)不一樣磁場相交生成一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來準(zhǔn)確地測量位置的。測量元件是一根波導(dǎo)管, 波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖, 該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸, 從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場, 當(dāng)該磁場和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時(shí), 由于磁致伸縮的作用, 波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào), 這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸, 并很快被電子室所檢測到。
由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比, 通過測量時(shí)間, 就可以高度地確定這個(gè)距離。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的值, 而不是比例的或放大處理的信號(hào), 所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況, 更無需定期重標(biāo)。
表1
磁致伸液位傳感器具有價(jià)格低廉, 不受溫度變化影響等優(yōu)點(diǎn)。
4.3.1、對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
通過對(duì)磁致伸液位傳感器的比對(duì), 具體數(shù)據(jù)如表1所示。發(fā)現(xiàn)磁致伸液位傳感器的重復(fù)性較好。
4.3.2、準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)：
通過針筒向測量管內(nèi)注水, 通過實(shí)驗(yàn), 由于測量存在一定的誤差, 通過圖3中實(shí)驗(yàn), 認(rèn)為磁致伸縮傳感器基本滿足蒸發(fā)器的選型要求。
圖3 磁致伸縮傳感器準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)
液壓站是工業(yè)生產(chǎn)中重要的一種裝置設(shè)備，它是由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓泵、油箱、節(jié)流閥、溢流閥等構(gòu)件在一起的系統(tǒng)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)要求流向、壓力和流量供油，適用于各個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)械上，可以實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的操作工作，廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及汽車制動(dòng)上。
液壓站的主要功能就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，按系統(tǒng)要求來為不同的部件提供壓力、流量和方向控制等許多功能。在工業(yè)、工程機(jī)械、海洋船舶、冶金、航空等領(lǐng)域之內(nèi)運(yùn)用特別廣泛。是保證個(gè)機(jī)械裝置系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備之一。
近年來，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善之中，各種先進(jìn)的比例控制技術(shù)陸續(xù)用于液壓站的調(diào)壓，配合上新穎、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成為各類生產(chǎn)企業(yè)液壓系統(tǒng)的佳選擇，為設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力支持。本例中涉及的業(yè)主公司4300mm生產(chǎn)線液壓站有油箱35個(gè)，因密封破損、油管破裂造成的油品消耗極大。液壓站的油箱液位采用磁性開關(guān)檢測，存在漏油發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、信號(hào)誤報(bào)等現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)，還對(duì)安全生產(chǎn)造成穩(wěn)患。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象，在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加模擬量液位計(jì)并增加連鎖、報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)油箱液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了油品的消耗。
液壓系統(tǒng)漏油對(duì)生產(chǎn)、設(shè)備的影響很大，會(huì)造成生產(chǎn)停產(chǎn)、設(shè)備損壞，油品消耗也相應(yīng)增加。本文闡述了通過增加模擬量液位計(jì)(磁致伸縮液位計(jì)(傳感器))及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油進(jìn)而減少油品消耗所做的改造優(yōu)化工作。
1原液壓站所液位檢測情況
液壓系統(tǒng)是保障壓機(jī)與裝卸機(jī)正常、準(zhǔn)確動(dòng)作的關(guān)鍵，油箱用來儲(chǔ)存保證液壓系統(tǒng)工作所需的油液的容器，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，油箱內(nèi)油品必須能夠保證在一定的液位范圍。
油箱液位檢測，目前都是通過磁性開關(guān)檢測。磁性開關(guān)是一種利用磁場信號(hào)來控制的線路開關(guān)器件，也叫磁控開關(guān)。每個(gè)油箱使用四個(gè)磁性開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)高、正常、低和空四個(gè)位置。液位低于設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令并聲光報(bào)警，提示操作人員液位異常，當(dāng)液位降到空液位時(shí)，液壓站所有液壓泵停機(jī)。
在實(shí)際使用過程中，液位開關(guān)只能設(shè)置到某一固定值，當(dāng)供油管路出現(xiàn)破損或密封損壞造成油品損失，液壓供油壓力低要在160Pa以上，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，油箱液位會(huì)繼續(xù)下降，直至降到跳站液位，出現(xiàn)漏油故障時(shí)油品消耗很大。若此時(shí)磁浮子磁性減弱、磁浮子表面附著雜物或磁性開關(guān)故障，不能返回信號(hào)時(shí)，會(huì)造成更多油品損耗，甚至出現(xiàn)油箱油品跑空，供油泵吸空現(xiàn)象發(fā)生，輕則造成電機(jī)過熱跳電，重則造成供油泵燒毀，給生產(chǎn)和設(shè)備造成較大損失。
2 模擬量液位的安裝和使用
2.1 磁致伸縮傳感器
根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況，自動(dòng)化人員結(jié)合油箱的液位檢測特點(diǎn)，提出使用磁致伸縮傳感器檢測液位。磁致伸縮液位計(jì)利用磁性浮子隨液位浮動(dòng)進(jìn)行工作，但其工作原理與浮球液位計(jì)完全不同[1]。
磁致伸縮液位計(jì)(傳感器)，通過內(nèi)部非接觸式的測控技術(shù)精確地檢測活動(dòng)磁環(huán)的絕對(duì)位置來測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的；由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?。此外，傳感器采用了高科技材料和先進(jìn)的電子處理技術(shù)，因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號(hào)為絕對(duì)位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復(fù)檢測，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命?，F(xiàn)場安裝的傳感器如圖2所示：
2.2壓差式液位計(jì)
使用磁致伸縮液位計(jì)(傳感器)能夠精準(zhǔn)測量油箱液位，精度可達(dá)到毫米級(jí)，但其費(fèi)用非常高。為降低備件成本同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)液壓站油箱液位全部模擬量檢測，又采用了壓力傳感器檢測油箱液位。在油箱底部安裝一個(gè)壓力變送器模仿靜壓式液位變送器，通過液位和壓力之間的換算關(guān)系轉(zhuǎn)換成液位。而此種方法利用公式p=ρg h計(jì)算得出，因油品經(jīng)過設(shè)備運(yùn)行一周再回到油箱會(huì)伴隨部分水，兩者密度不同，所以計(jì)算出來的液位會(huì)存在一點(diǎn)偏差。但是在生產(chǎn)中，液位并不是需要精準(zhǔn)到需要毫米級(jí)的精度，存在的偏差不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成嚴(yán)格意義上的影響?，F(xiàn)場安裝的壓力變送器如圖3所示：
2.3 模擬量液位計(jì)的控制系統(tǒng)
液壓站站所監(jiān)控畫面在監(jiān)控值班室，使用西門子WinCC軟件編程，能直觀觀察站所設(shè)備運(yùn)行情況，包括電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，閥門開關(guān)狀態(tài)，供油壓力，油箱溫度，油箱液位等。
液壓站的控制使用羅克韋爾的控制系統(tǒng)RSLogix5000軟件編程。RSLogix5000是美國羅克韋爾自動(dòng)化有限公司開發(fā)的用于對(duì)其公司PLC產(chǎn)品編程的軟件[2]。它具有靈活的梯形圖編輯器、拖放式操作、統(tǒng)一的項(xiàng)目查看、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫編輯器等特點(diǎn)。
AB所使用的網(wǎng)絡(luò)類型都是開放的網(wǎng)絡(luò)，可以與其他公司的產(chǎn)品做到很好的兼容，AB控制層網(wǎng)絡(luò)采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是一種高性能的工業(yè)局域網(wǎng)，具有開放性、高效率、多功能、確定性和可重復(fù)性、靈活性等特點(diǎn)，擴(kuò)展性極強(qiáng)，可共享I/O，并具有強(qiáng)大方便的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，診斷功能及可靠性。
模擬量液位能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測液位，通過變送器轉(zhuǎn)換成4-20mA的工業(yè)電流信號(hào)，經(jīng)模擬量模塊采集后顯示成油箱液位，操作人員能夠?qū)崟r(shí)觀察液位高度及其變化情況。
3 模擬量液位計(jì)改造前后對(duì)比
改造前每個(gè)油箱液位只能單獨(dú)查看，而加熱爐、粗軋機(jī)、精軋機(jī)、精整線的液壓站所監(jiān)控畫面又在不同的工程師站，出現(xiàn)報(bào)警也只能單獨(dú)查看。發(fā)生故障時(shí)要在不同的主機(jī)之間切換，增加了操作人員的工作量，同時(shí)增加了故障查找時(shí)間。改造后將所有液壓站液位監(jiān)測都集中在一臺(tái)監(jiān)控畫面上，并制作了液位顯示畫面，在一個(gè)監(jiān)控界面上能夠同時(shí)實(shí)時(shí)的觀察所有站所的液位情況。
監(jiān)控畫面采用WinCC軟件編程，與AB公司PLC之間的通訊通過OPC通訊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變量的采集和輸出。
改造前，液位設(shè)定需要在現(xiàn)場對(duì)液位開關(guān)逐個(gè)調(diào)整，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；改造成模擬量液位計(jì)后在監(jiān)控畫面做了液位設(shè)定對(duì)話框，操作人員可從“液位設(shè)置”對(duì)話框中調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際液位填充不同的數(shù)值?？呻S時(shí)進(jìn)行調(diào)整，程序中根據(jù)液位設(shè)定進(jìn)行連鎖報(bào)警或跳站，在出現(xiàn)故障時(shí)并根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)整，在設(shè)備故障處理完不能及時(shí)加油時(shí)可調(diào)整設(shè)定值保證生產(chǎn)進(jìn)行，之后再進(jìn)行補(bǔ)油工作，這樣能夠提高生產(chǎn)效率。
同時(shí)在現(xiàn)有監(jiān)控的基礎(chǔ)上增加了語音播報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)液壓站所液位低到設(shè)定值會(huì)語音播報(bào)相應(yīng)站所的故障情況及報(bào)警信息。磁致伸縮液位計(jì)(傳感器)液壓站模擬量液位計(jì)整合畫面如圖4所示：
增加模擬量液位計(jì)后，避免了以往使用液位開關(guān)只能檢測固定設(shè)定值的返回信號(hào)，生產(chǎn)中容易造成油品的浪費(fèi)。同時(shí)，安裝模擬量液位計(jì)后可實(shí)時(shí)觀察液位變化情況，根據(jù)每天觀察液位變化情況，也可以反向推出哪個(gè)站所供油系統(tǒng)存在問題，可以有針對(duì)性的查找設(shè)備運(yùn)行情況，極大的減少了油品的消耗。
4 結(jié)束語
首秦公司利用現(xiàn)有自動(dòng)化設(shè)備和硬件條件，增加了液壓站及潤滑站所的油箱液位檢測，實(shí)時(shí)的觀察液位變化情況，精準(zhǔn)的測量液位，減少了操作人員的工作量，縮短了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。通過設(shè)備的改造，實(shí)現(xiàn)了液位變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可為液壓系統(tǒng)設(shè)備故障提前預(yù)警，減少了大量油品的浪費(fèi)，增加模擬量液位計(jì)后油品消耗降低了40%。
5、結(jié)論：
本文通過市面上幾種常用的傳感器的對(duì)比實(shí)驗(yàn), 得到的結(jié)論是, 在自動(dòng)蒸發(fā)器水位計(jì)選型中, 磁致伸縮傳感器更勝一籌。
