CN107688321A - 一种物位自动测量和控制方法 - Google Patents

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陈中合
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陈伟
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

本发明公开了一种物位自动测量和控制方法，通过物位测量系统、PLC控制器和输送泵或输送机来实现。物位测量系统通过脉冲发生器分别发射两个超声波，超声波遇到物位表面和测量基准面反射，由接收装置分别接收两个超声波的反射波，通过测量两个超声波运动过程的时间差来自动确定物位，并转化成与物位相关的4‑20mA电流信号或电压信号输送给PLC控制器；PLC控制器根据罐内实时物位和设定的储罐物位高位低位极限值以及相应的控制程序，来自动控制输送泵或输送机的转速和开停，来实现对罐内物位的自动测量和控制。

Description

一种物位自动测量和控制方法
技术领域
本发明属于工业物料测量技术领域，具体涉及一种物位自动测量和控制方法，对液体液位和固体料位进行自动测量和控制，实现生产的自动化测量和控制。
背景技术
随着工业的发展，对工业物料测量的准确度和范围要求越来越高，为了适应多种用途，各种类型的流量计、液位计和物位计相继问世，如液体流量计与固体流量计，以及相应的液位计和物位计，广泛应用于石油天然气、石油化工、水处理、制药、能源、冶金、纸浆造纸等行业。
随着技术的进步和发展，各种类型的流量计、液位计和物位计正越来越多引入了电子控制技术，如数字信号处理(DSP)和微处理器，这使得流量计具备了测量和自诊断功能，且能够更好地与生产控制层面进行通信，更好地满足了行业用户的需求，给流量计创造了更多的市场应用空间。
在石油天然气、石油化工等行业生产过程中，为了实现连续化与自动化生产，经常会遇到液体液位与固体的物位的测量和控制问题，单一的流量测量、液相液位测量和固体物位的测量只是解决了流量、液位与物位的测量问题，并没有很好地解决实现连续化、自动化生产的自动控制问题，连续化与自动化生产需要实现流量、液位与物位的测量与控制一体化解决。
发明内容
本发明是采用超声波来自动测量储罐内实时物位，同时将物位信号变送至PLC控制器，PLC控制器根据罐内实时物位和设定的储罐物位高位低位极限值，来自动控制输送泵或输送机的转速和开停，来实现对罐内物位的自动测量和控制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种物位自动测量和控制方法，如图1所示，主要通过物位测量系统、PLC控制器和输送泵或输送机来实现。物位测量系统通过脉冲发生器发射两个超声波，超声波遇到物位表面和测量基准面反射，由接收装置接收两个超声波的反射波，通过测量超声波运动过程的时间差来自动确定物位，并转化成与物位相关的4-20mA电流信号或电压信号输送给PLC控制器；PLC控制器根据罐内实时物位和设定的储罐物位高位低位极限值以及相应的控制程序，来自动控制输送泵或输送机的转速和开停，来实现对罐内物位的自动测量和控制。
本发明的有益效果是：
本发明可应用于液体、固体的物位的自动测量，同时对目标液位、物位进行自动控制、显示和高低位报警，可广泛用于各种工况下的液体和固体的料位测量和控制。
附图说明
图1为本发明的物位测量和控制流程示意图；
图中：1.储罐，2.基准板，3.输送泵或输送机，4.PLC控制器，5.显示器，6.超声波探头，7.电子开关，8.功率放大器，9.脉冲放大器，10.脉冲发生器，11.计时电路，12.同步电路。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
一种物位自动测量和控制方法，如图1所示，主要通过物位测量系统、PLC控制器4和输送泵或输送机3来实现。
所述物位测量系统由同步电路12、脉冲发生器10、脉冲放大器9、显示器5、功率放大器8、计时电路11、电子开关7、超声波探头6和基准板2组成；所述同步电路12使脉冲发生器10发射两个超声波，超声波经脉冲放大器9放大，经超声波探头6分别投射到物位表面和测量基准板2反射，由超声波探头6分别接收装置接收物位表面和测量基准板的反射波，经功率放大器8放大，传到计时电路11，通过测量两个超声波运动过程的时间差来自动确定实时物位h1，并转化成与物位相关的4-20mA电流信号或电压信号输送给PLC控制器4；实时物位h1的确定：
由两个超声波的传播速率相同可得： h0/ t0= h1/ t1 （1）
由上式可得： h1= h0* t1 / t0 （2）
式中：h0～超声波在超声波探头6和基准板2间传播的距离，m;安装时确定，为定值；
t0～超声波在超声波探头6和基准板2之间传播的时间，s; 计时电路11测量；
h1～超声波在超声波探头6和物位表面间传播的距离，m;由式（2）可得；
t1～超声波在超声波探头6和基准板2之间传播的时间，s; 计时电路11测量。
所述PLC控制器4，根据所述物位测量系统测定的储罐1内实时物位h1和设定的储罐1物位高位低位极限值Hh与Hl以及相应的控制程序，来自动控制输送泵或输送机3的开停，来实现对储罐1内物位的自动测量和控制，同时显示实时物位h1，当h1高到高位极限值Hh时报警提示，发送指令给输送泵或输送机3自动断开电源停机，当低到h1低到低位极限值Hl时，发送指令给输送泵或输送机3自动接通电源开机，实现储罐1内的物位自动控制。
所述输送泵或输送机3，是储罐1物位控制的执行机构，当实时物位h1高到高位极限值Hh时接受PLC控制器4指令自动停机，当实时物位h1低到低位极限值Hl 时接受PLC控制器4指令自动开机。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种物位自动测量和控制方法，其特征是，通过物位测量系统、PLC控制器和输送泵或输送机来实现；物位测量系统通过脉冲发生器分别发射两个超声波，超声波遇到物位表面和测量基准面反射，由接收装置分别接收两个超声波的反射波，通过测量两个超声波运动过程的时间差来自动确定物位，并转化成与物位相关的4-20mA电流信号或电压信号输送给PLC控制器；PLC控制器根据罐内实时物位和设定的储罐物位高位低位极限值以及相应的控制程序，来自动控制输送泵或输送机的转速和开停，来实现对罐内物位的自动测量和控制。
2.如权利要求1所述的一种物位自动测量和控制方法，其特征是，所述物位测量系统由同步电路、脉冲发生器、脉冲放大器、显示器、功率放大器、计时电路、电子开关、超声波探头和基准板组成；所述同步电路使脉冲发生器分别发射两个超声波，超声波经脉冲放大器放大，经超声波探头分别投射到物位表面和测量基准板反射，由超声波探头分别接收装置接收物位表面和测量基准板的反射波，经功率放大器放大，传到计时电路，通过测量两个超声波运动过程的时间差来自动确定实时物位h1，并转化成与物位相关的4-20mA电流信号或电压信号输送给PLC控制器；实时物位h1根据说明书具体实施方式中式（2）确定。
3.如权利要求1所述的一种物位自动测量和控制方法，其特征是，所述PLC控制器，根据所述物位测量系统测定的储罐内实时物位h1和设定的储罐物位高位低位极限值Hh与Hl以及相应的控制程序，来自动控制输送泵或输送机的开停，来实现对储罐内物位的自动测量和控制，同时显示实时物位h1，当h1高到高位极限值Hh时报警提示，发送指令给输送泵或输送机自动断开电源停机，当低到h1低到低位极限值Hl 时，发送指令给输送泵或输送机自动接通电源开机，实现储罐内的物位控制。
4.如权利要求1所述的一种物位自动测量和控制方法，其特征是，所述输送泵或输送机是储罐物位控制的执行机构，当实时物位h1高到高位极限值Hh时接受PLC控制器指令自动停机，当实时物位h1低到低位极限值Hl 时接受PLC控制器指令自动开机。
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