CN104977065A - 一种液位监控系统的报警保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液位监控系统的报警保护装置，与储存柜中液位一致的透明或半透明的观察管及其外壁设置的两个液位监测传感器；第一液位监测传感器在侦测到40%液位时控制第一继电器闭合，使PLC控制器连通至电源负极，进而驱动冷却液的循环泵及加热棒运转；在没有侦测到40%液位时第一继电器断开，使PLC控制器驱动相应设备报警。第二液位监测传感器在侦测到50%液位时控制第二继电器闭合，使PLC控制器连通至电源负极，进而驱动系统设备正常工作；在没有侦测到50%液位时第二继电器断开，使PLC控制器驱动相应设备发出增加冷却液的提示信息。本发明的设置和维护时的成本低，工作可靠有效。

Description

一种液位监控系统的报警保护装置

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种液位监控系统的报警保护装置。

背景技术

在半导体器件的生产装置中，例如是在光刻工艺使用的一种SF110型机台的冷却系统中，有时候会出现冷却液液位监测的问题，究其原因是该机台中用来监测液位的两个传感器损坏。原本这两个传感器应当分别在冷却液的液位低于50%和40%时报警；若液位低于50%时，机台的反应腔内还不会停止制程，只是提示应当添加冷却液；若液位低于40%时，相关的冷却设备就会停机，使整个机台停止运行。

如图1、图2所示，是上述两个传感器的接线及工作原理示意图，这两个传感器SW11和SW27都是开关传感器，分别用来监测冷却液的液位是否达到40%和50%，其各自的+端分别连接至直流24V工作电源的正极D24L，-端分别连接至该工作电源的负极D24N；s端分别通过输出线PC11和PC27处，向外发送24V+的信号。

也就是说，当液位高于40%或50%时，输出线PC11或PC27会与工作电源的正极D24L导通，从而触发继电器K11-1/-2/-3或K27闭合，使PLC控制器的信号输入口X46或X47，经由闭合的K11-1或K27与工作电源的负极D24N导通；此时，PLC得到液位正常的信号输出相应的控制信号：

即，PLC设置的一个信号输出口Y55经由闭合的K11-3连通至冷却液的循环泵（pump）上，驱动该循环泵将冷却液抽出并送到各部件进行冷却；另一个信号输出口Y41经由闭合的K11-2连通至冷却液的加热棒（heater）。当液位不足40%时，K11-1断开，PLC的X46得不到输入信号，Y55也不会输出信号，因此PLC无法对循环泵进行控制；类似地，也无法对加热棒进行控制。K11-2和K11-3的设置是为了防止PLC异常输出，使其与K11-1联动，起到双重保护的作用。而K27不需要其他联动的附加开关，因为当液位低于50%时不需要停机，只是发出警告提示添加冷却液。

然而，现在的问题是如果传感器SW11和SW27不能正常工作，会导致PC11和PC27即使在液位正常时也不能获得24V+信号，机台的反应腔就不能运转。由于传感器SW11和SW27设置的位置比较特殊，需要移开整个冷却系统才能够对其进行检修或替换，这比安装这些传感器时的操作还要复杂，并且往往花费大、耗时久。另外，这两个传感器SW11和SW27同时还作为保护装置使用，如果绕开传感器而通过施加直流24V直接对继电器K11-1和K27进行控制的话，若实际上冷却液的液位不足时，会导致加热棒和循环泵干烧损坏，具有安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种液位监控系统的报警保护装置，用于监控冷却液的液位，通过在与冷却液存储柜连通的观察管上增加了两个新的液位监测传感器并调整了连线关系，从而能够提供正确提示液位过低的警告（低于50%）或错误（低于40%）信息，并在液位过低时切断相关的电路对系统进行保护。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种液位监控系统的报警保护装置，其包含：

透明或半透明的观察管，其设有顶部管道和底部管道，分别连通至储存柜的顶部和底部，使得该观察管中的液位与储存柜中液体的液位一致；

若干个液位监测传感器，其安装于所述观察管的外壁，分别对应于管内不同的液位位置；每个所述液位监测传感器对应设置有发射器和接收器，在观察管内液位没有到达该液位监测传感器所在位置时，发射器发出的光线经过观察管折射后能够被对应的接收器接收到；在液位到达该液位监测传感器所在位置时，发射器发出的光线经过观察管及其中的液体折射后偏离，而不能被对应的接收器接收到。

每个所述液位监测传感器设置有选择开关，以便于控制该液位监测传感器在侦测到液位时输出触发信号，或者是在没有侦测到液位时输出触发信号。

每个所述液位监测传感器设有第一引线、第二引线和第三引线；其中，第一引线和第三引线分别连接至工作电源的正极和负极；

在该液位监测传感器侦测到液位时，在第一引线和第二引线之间获得与工作电源电压值相匹配的电压差信号，作为对与该液位监测传感器相应设置的继电器的触发信号，以使所述继电器收到该触发信号而闭合。

所述报警保护装置中，包含第一液位监测传感器，其安装于所述观察管上对应40%液位的位置；

还设置有第一继电器，其正极端连接至所述第一液位监测传感器的第一引线，以便于与工作电源的正极持续连通；负极端连接至该第一液位监测传感器的第二引线，从而在液位达到40%时接收由所述第一液位监测传感器的第一引线和第二引线配合输出的电压差信号，而触发该第一继电器闭合；液位不到40%时，该第一继电器断开；

PLC控制器设置的第一信号输入口通过闭合的第一继电器与工作电源的负极连通，使该PLC控制器通过其设置的第一信号输出口和第二信号输出口，分别向冷却液的循环泵和加热棒的开关发送控制信号以驱动其进行工作；第一继电器断开时，PLC控制器不与工作电源的负极连通，也不发送所述控制信号，但发送控制指令以驱动相应设备发出报警信息。

所述报警保护装置中还设置有与第一继电器联动的附加开关，其在所述第一继电器闭合或断开时，也相应地闭合或断开；

其中一个附加开关设置于PLC控制器的第一信号输出口控制冷却液的循环泵开关的电路上；另一个附加开关设置于PLC控制器的第二信号输出口控制冷却液的加热棒开关的电路上。

所述报警保护装置中，包含第二液位监测传感器，其安装于所述观察管上对应50%液位的位置；

还设置有第二继电器，其正极端连接至所述第二液位监测传感器的第一引线，以便于与工作电源的正极持续连通；负极端连接至该第二液位监测传感器的第二引线，从而在液位达到50%时接收由所述第二液位监测传感器的第一引线和第二引线配合输出的电压差信号，而触发该第二继电器闭合；液位不到50%时，该第二继电器断开；

所述第二继电器闭合时，PLC控制器设置的第二信号输入口通过该第二继电器与工作电源的负极连通；所述第二继电器断开时，所述PLC控制器不与工作电源的负极连通，则由该PLC控制器发送控制指令以驱动相应设备发出增加冷却液的提示信息。

本发明的另一个技术方案是提供一种液位监控系统的报警保护装置，其包含：

透明或半透明的观察管，其设有顶部管道和底部管道，分别连通至储存柜的顶部和底部，使得该观察管中的液位与储存柜中冷却液的液位一致；第一液位监测传感器和第二液位监测传感器，分别安装于所述观察管上对应40%和50%液位的位置； 

其中，所述第一液位监测传感器和第二液位监测传感器中，各自设置有对应的发射器和接收器；在观察管内液位没有到达某个液位监测传感器所在位置时，发射器发出的光线经过观察管折射后能够被对应的接收器接收到；在液位到达该液位监测传感器所在位置时，发射器发出的光线经过观察管及其中的液体折射后偏离，而不能被对应的接收器接收到；

所述第一液位监测传感器在侦测到40%液位时向第一继电器输出使之闭合的触发信号，使PLC控制器的一个信号输入口通过闭合的第一继电器与工作电源的负极连通，进而使该PLC控制器向冷却液的循环泵及加热棒的开关分别发送使之运转的控制命令；在没有侦测到40%液位时，所述第一继电器没有获得触发信号而断开，使PLC控制器切断所述控制命令，同时输出控制指令以驱动相应设备进行报警；

所述第二液位监测传感器在侦测到50%液位时向第二继电器输出使之闭合的触发信号，使PLC控制器的另一个信号输入口通过闭合的第二继电器与工作电源的负极连通，进而使该PLC控制器收到系统工作正常的信息来输出使系统设备正常工作的命令；在没有侦测到50%液位时，所述第二继电器没有获得触发信号而断开，使PLC控制器输出使系统设备正常工作的命令，但同时输出控制指令以驱动相应设备发出增加冷却液的提示信息。

与现有技术相比，本发明所述液位监控系统的报警保护装置，通过在与存储柜连通的观察管上增加了两个新的液位监测传感器，并简单调整继电器与其连线关系，就能够正确提示液位低于50%或低于40%的报警信息，并在液位过低时切断循环泵和加热棒避免其干烧，本发明的设置和维护时的成本低，工作可靠有效。

附图说明

图1~图2是现有冷却液液位监测传感器的接线及工作原理的示意图；

图3是本发明所述液位监控系统的报警保护装置的结构示意图；

图4、图5是本发明中液位监测传感器的工作原理示意图；

图6、7是本发明中液位监测传感器的电路接线示意图；

图8是本发明中继电器的电路接线示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明所述液位监控系统的报警保护装置，以两个新的液位监测传感器SW1和SW2来替换原装置中的传感器SW11和SW27。新的液位监测传感器SW1和SW2安装于一个观察管50的管壁外，分别对应于管内液位40%和50%的位置。所述观察管50是透明或半透明的，其顶部及底部分别设置有管道41和42与冷却液储存柜的顶部及底部接通，因此在观察管50中看到的液位就等同于冷却液储存柜内的液位。该观察管50可以是机台中本来就配备有的，也可以是为了安装液位监测传感器SW1和SW2而另外装设的。

配合参见图4、图5所示，液位监测传感器SW1和SW2，各自设有一个发射端71和一个接收端72。见图4，对于每个液位监测传感器来说，当观察管50中的液位没有达到其所在位置时，该液位监测传感器的发射端71发出的光线，经过观察管50折射后能够正好被接收端72收到；属于同一个液位监测传感器的发射端71和接收端72即是以此来确定其布置位置的。见图5，当观察管50中的液位没有达到该液位监测传感器所在位置时，发射端71发送的光线会经过观察管50及其中的冷却液60折射，则会偏离原先的位置，也就不能到达对应的接收端72处。

另外，液位监测传感器SW1和SW2设有选择开关，在不同的应用实例中，可以选择是在侦测到液位（接收端72未收到折射的光线）时输出触发信号，或者是在侦测不到液位（接收端72收到折射的光线）时才输出触发信号。

一个示例中，液位监测传感器SW1和SW2可以使用欧姆龙公司EE-SPX613型器件，例如是可以通过扎线带，将其固定在直径6~13mm的观察管50上。

如图6所示，每个液位监测传感器设有三根引线，第一引线                                                和第三引线分别连接直流24V工作电源的正极D24L和负极D24N；当侦测到液位时，第一引线和第二引线out分别输出24V+/-的信号，也就是在两线之间得到了24V电压差，同时第三引线和第二引线out会分别输出5V+/-的信号。

配合参见图2、图6、图7、图8所示，为了将液位监测传感器SW1和SW2接入现有报警保护装置中替换传感器SW11和SW27时，能够具有与原先一致的监测保护效果，对电路的连线关系做了适应性修改：

将液位监测传感器SW1和SW2的第一引线和第三引线分别连接至直流24V工作电源的正极D24L和负极D24N；将SW1的第一引线和第二引线out配合输出的24V压差信号发送至继电器K11-1；类似地，使SW2的第一引线和第二引线out输出的24V压差信号发送至继电器K27。

图8所示是欧姆龙公司MY2N的继电器，以继电器K11-1使用该型号为例进行具体说明，继电器K11-1的一端（-端，14号口）连接至SW1的第一引线，相当于一直接入电源正极D24L以获取24V+信号；该继电器K11-1的另一端（+端，13号口）通过连接至PC11进而与SW1的第二引线out连通，这样在SW1侦测到液位时继电器K11-1能够获得24V压差信号而闭合。类似的，继电器K27的一端连接至SW2的第一引线以持续接入电源正极D24L，另一端通过连接至P27进而与SW2的第二引线out连通，以便于当SW2侦测到液位时能够获得24V压差信号而闭合。

在SW2侦测到液位时（液位大于50%），PLC控制器的信号输入口X47通过闭合的K27与电源负极D24N连通，PLC收到液位正常的信息。当冷却液的液位低于50%时，SW2侦测不到液位，不向K27发送24V压差信号，因此K27断开，由PLC控制相应器件发出警告信息，以提示需要添加冷却液，此时系统的各个设备都不停机。

本发明设置有与K11-1联动的附加开关K11-2和K11-3，其在K11-1闭合时闭合。在SW1侦测到液位时（液位大于40%），PLC控制器的信号输入口X46通过闭合的K11-1与电源负极D24N连通，进而通过该PLC控制器的信号输出口Y55发出一路控制信号，该控制信号通过闭合的K11-3发送至冷却液的循环泵32（pump）上，以驱动该循环泵32将冷却液抽出并送到各部件进行冷却；同时经由PLC的另一个信号输出口Y41发送另一路控制信号，使其通过闭合的K11-2连通至插入到冷却液内的加热棒31（heater），进行加热处理。

当液位不足40%时，SW1侦测不到液位，使K11-1断开，PLC的X46得不到输入信号，Y55也不会输出信号，因此PLC无法对循环泵32进行控制；类似地，也无法对加热棒31进行控制。K11-2和K11-3在此过程中起双重保护作用。本发明所述的报警保护装置，能够适用于其他任何需要进行液位监控的设备中，根据具体应用也可以用来驱动除循环泵32、加热棒31以外的其他装置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种液位监控系统的报警保护装置，其特征在于，包含：

透明或半透明的观察管（50），其设有顶部管道（41）和底部管道（42），分别连通至储存柜的顶部和底部，使得该观察管（50）中的液位与储存柜中液体的液位一致；

若干个液位监测传感器，其安装于所述观察管（50）的外壁，分别对应于管内不同的液位位置；每个所述液位监测传感器对应设置有发射器（71）和接收器（72），在观察管（50）内液位没有到达该液位监测传感器所在位置时，发射器（71）发出的光线经过观察管（50）折射后能够被对应的接收器（72）接收到；在液位到达该液位监测传感器所在位置时，发射器（71）发出的光线经过观察管（50）及其中的液体折射后偏离，而不能被对应的接收器（72）接收到。

2.如权利要求1所述的报警保护装置，其特征在于，

每个所述液位监测传感器设置有选择开关，以便于控制该液位监测传感器在侦测到液位时输出触发信号，或者是在没有侦测到液位时输出触发信号。

3.如权利要求1所述的报警保护装置，其特征在于，

每个所述液位监测传感器设有第一引线、第二引线和第三引线；其中，第一引线和第三引线分别连接至工作电源的正极（D24L）和负极（D24N）；

在该液位监测传感器侦测到液位时，在第一引线和第二引线之间获得与工作电源电压值相匹配的电压差信号，作为对与该液位监测传感器相应设置的继电器的触发信号，以使所述继电器收到该触发信号而闭合。

4.如权利要求3所述的报警保护装置，其特征在于，

所述报警保护装置中，包含第一液位监测传感器（SW1），其安装于所述观察管（50）上对应40%液位的位置；

还设置有第一继电器（K11-1），其正极端连接至所述第一液位监测传感器（SW1）的第一引线，以便于与工作电源的正极（D24L）持续连通；负极端连接至该第一液位监测传感器（SW1）的第二引线，从而在液位达到40%时接收由所述第一液位监测传感器（SW1）的第一引线和第二引线配合输出的电压差信号，而触发该第一继电器（K11-1）闭合；液位不到40%时，该第一继电器（K11-1）断开；

PLC控制器设置的第一信号输入口（X46）通过闭合的第一继电器（K11-1）与工作电源的负极（D24N）连通，使该PLC控制器通过其设置的第一信号输出口（Y41）和第二信号输出口（Y55），分别向冷却液的循环泵（32）和加热棒（31）的开关发送控制信号以驱动其进行工作；第一继电器（K11-1）断开时，PLC控制器不与工作电源的负极（D24N）连通，也不发送所述控制信号，但发送控制指令以驱动相应设备发出报警信息。

5.如权利要求4所述的报警保护装置，其特征在于，

所述报警保护装置中还设置有与第一继电器（K11-1）联动的附加开关（K11-2、K11-3），其在所述第一继电器（K11-1）闭合或断开时，也相应地闭合或断开；

其中一个附加开关（K11-2）设置于PLC控制器的第一信号输出口（Y41）控制冷却液的循环泵（32）开关的电路上；另一个附加开关（K11-3）设置于PLC控制器的第二信号输出口（Y55）控制冷却液的加热棒（31）开关的电路上。

6.如权利要求3或4或5所述的报警保护装置，其特征在于，

所述报警保护装置中，包含第二液位监测传感器（SW2），其安装于所述观察管（50）上对应50%液位的位置；

还设置有第二继电器（K27），其正极端连接至所述第二液位监测传感器（SW2）的第一引线，以便于与工作电源的正极（D24L）持续连通；负极端连接至该第二液位监测传感器（SW2）的第二引线，从而在液位达到50%时接收由所述第二液位监测传感器（SW2）的第一引线和第二引线配合输出的电压差信号，而触发该第二继电器（K27）闭合；液位不到50%时，该第二继电器（K27）断开；

所述第二继电器（K27）闭合时，PLC控制器设置的第二信号输入口（X47）通过该第二继电器（K27）与工作电源的负极（D24N）连通；所述第二继电器（K27）断开时，所述PLC控制器不与工作电源的负极（D24N）连通，则由该PLC控制器发送控制指令以驱动相应设备发出增加冷却液的提示信息。

7.一种液位监控系统的报警保护装置，其特征在于，包含：

透明或半透明的观察管（50），其设有顶部管道和底部管道，分别连通至储存柜的顶部和底部，使得该观察管（50）中的液位与储存柜中冷却液的液位一致；第一液位监测传感器（SW1）和第二液位监测传感器（SW2），分别安装于所述观察管（50）上对应40%和50%液位的位置； 

其中，所述第一液位监测传感器（SW1）和第二液位监测传感器（SW2）中，各自设置有对应的发射器（71）和接收器（72）；在观察管（50）内液位没有到达某个液位监测传感器所在位置时，发射器（71）发出的光线经过观察管（50）折射后能够被对应的接收器（72）接收到；在液位到达该液位监测传感器所在位置时，发射器（71）发出的光线经过观察管（50）及其中的液体折射后偏离，而不能被对应的接收器（72）接收到；

所述第一液位监测传感器（SW1）在侦测到40%液位时向第一继电器（K11-1）输出使之闭合的触发信号，使PLC控制器的一个信号输入口（X46）通过闭合的第一继电器（K11-1）与工作电源的负极（D24N）连通，进而使该PLC控制器向冷却液的循环泵（32）及加热棒（31）的开关分别发送使之运转的控制命令；在没有侦测到40%液位时，所述第一继电器（K11-1）没有获得触发信号而断开，使PLC控制器切断所述控制命令，同时输出控制指令以驱动相应设备进行报警；

所述第二液位监测传感器（SW2）在侦测到50%液位时向第二继电器（K27）输出使之闭合的触发信号，使PLC控制器的另一个信号输入口（X47）通过闭合的第二继电器（K27）与工作电源的负极（D24N）连通，进而使该PLC控制器收到系统工作正常的信息来输出使系统设备正常工作的命令；在没有侦测到50%液位时，所述第二继电器（K27）没有获得触发信号而断开，使PLC控制器输出使系统设备正常工作的命令，但同时输出控制指令以驱动相应设备发出增加冷却液的提示信息。