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(dòng)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(dòng)閥和兩臺(tái)污水泵等組成, 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(dòng)閥, 出口電動(dòng)閥開到位后, 起動(dòng)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(dòng)閥。

(2) 1號(hào)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(dòng)起動(dòng)2號(hào)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(chǎng)控制與監(jiān)測(cè);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(cè), 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(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制方式進(jìn)行切換的, 包括手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式;右側(cè)兩個(gè)按鈕在系統(tǒng)手動(dòng)狀態(tài)下, 控制出口電動(dòng)閥開關(guān), 并在按鈕上顯示相應(yīng)狀態(tài)。

(3) 1、2號(hào)污水泵起?？刂平缑媸窃谑謩?dòng)狀態(tài)下, 分別對(duì)1、2號(hào)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(chǎng)實(shí)際水位轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳給PLC, PLC將污水泵起停命令和電動(dòng)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(duì)全系統(tǒng)被控設(shè)備進(jìn)行控制, 如起停某一設(shè)備, 手動(dòng)或自動(dòng)執(zhí)行順序控制, 控制切換方式, 現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)態(tài)顯示各種模擬信號(hào)、開關(guān)信號(hào)等數(shù)值, 通過按鈕、開關(guān)、信號(hào)燈等生動(dòng)表達(dá)出來。

數(shù)據(jù)處理:對(duì)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(hào)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(hào), 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(chǔ)器VDO。VD0值為污水池當(dāng)前液位實(shí)際值。

(2) 手動(dòng)、自動(dòng)切換, 程序如圖5所示。

當(dāng)M0.0 (觸摸屏上的自動(dòng)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(dòng)模式;當(dāng)M0.1 (觸摸屏上的手動(dòng)模式按鈕) 斷開、M20.0斷開時(shí), 狀態(tài)為手動(dòng)模式。

(3) 手動(dòng)控制, 程序如圖6所示。

手動(dòng)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(dòng)閥開閥。出口電動(dòng)閥開到位, 電動(dòng)閥開到位信號(hào)I0.0常閉點(diǎn)斷開, 出口電動(dòng)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(dòng)閥關(guān)閥。出口電動(dòng)閥關(guān)到位, 電動(dòng)閥關(guān)到位信號(hào)I0.1常閉點(diǎn)斷開, 出口電動(dòng)閥停止關(guān)閥。當(dāng)出口電動(dòng)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(hào)污水泵起動(dòng), 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(hào)污水泵控制方式相同。

(4) 自動(dòng)控制, 程序如圖7所示。

自動(dòng)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(dòng)打開出口電動(dòng)閥Q0.0。電動(dòng)閥開到位后, 常閉點(diǎn)I0.0斷開, 電動(dòng)閥開閥命令Q0.0斷開。此時(shí), 起動(dòng)1號(hào)污水泵Q0.2置位, 1號(hào)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(dòng)2號(hào)污水泵Q0.3置位, 2號(hào)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(hào)污水泵Q0.2和2號(hào)污水泵Q0.3復(fù)位, 所有污水泵停止運(yùn)行, 1號(hào)污水泵起停信號(hào)I0.2和2號(hào)污水泵起停信號(hào)I0.3常閉點(diǎn)接通, Q0.1得電關(guān)閉出口電動(dòng)閥。出口電動(dòng)閥關(guān)到位后, I0.1常閉點(diǎn)斷開, Q0.1失電出口, 電動(dòng)閥停止關(guān)閉。

(5) 報(bào)警, 程序如圖8所示。

1、2號(hào)污水泵起動(dòng)后, 延時(shí)10 s, 1號(hào)污水泵起動(dòng)反饋信號(hào)I0.2或2號(hào)污水泵起動(dòng)反饋信號(hào)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(hào), 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(hào), 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(zhǎng)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(hào)輸出 多樣，并可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(dòng)化控制過程中的液位測(cè)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(cè)量、控制與監(jiān)測(cè)。

特點(diǎn)：
     測(cè)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(cè)介質(zhì)完全隔離；
     易于安裝、維修方便。
測(cè)量范圍：0~6m(可定制更長(zhǎng))
測(cè)量精度：現(xiàn)場(chǎng)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(duì)濕度≤85%
防護(hù)等級(jí)：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(dòng)的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)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(cè)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(huì)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?cè)谇惑w的外面裝了一個(gè)翻柱顯示器，因?yàn)槲覀冊(cè)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(dòng)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(huì)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(hào)。其中，4～20mA電流信號(hào)是比較常用的一種。比如：在監(jiān)測(cè)液位的 同時(shí)磁控開關(guān)信號(hào)可用于對(duì)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(chǎng)監(jiān)測(cè)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(cè)和控制。
磁翻板液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果觀測(cè)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(cè)量?jī)煞N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(hào)，可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場(chǎng)合。對(duì)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(cè)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(duì)測(cè)量精度不是很高的儲(chǔ)罐、地罐等較大液體容器內(nèi)使用，使用年限較長(zhǎng)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(duì)簡(jiǎn)單。
側(cè)裝型磁翻板液位計(jì)適用場(chǎng)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(jiǎn)單、可靠耐用，可加裝多種選購(gòu)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(chǎng)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(shí)。
    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(hào)輸出，或裝置液位傳送器做遠(yuǎn)距離液位信號(hào)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(cè)。從而使原復(fù)雜環(huán)境的液位檢測(cè)手段變得簡(jiǎn)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(cè)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(hào)檢測(cè)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。