Niveaustyring i industrielle automationssystemer

Mange automatiseringssystemer kræver niveaumåling. Og der er mange brancher, hvor der er behov for niveaumåling. I dag er der mange niveausensorer, der giver dig mulighed for at måle mange fysiske mængder relateret til mængden i tanken af ​​et bestemt materiale.

De første niveau et-sensorer arbejdede kun med væsker, men nu, takket være fremskridt, er der sensorer til bulkmaterialer. Niveaumålere og niveaukontakter giver dig mulighed for løbende at overvåge niveauet og kontrollere, om materialet når det angivne niveau. I denne artikel vil vi fokusere på typerne af moderne niveaumålere.

I dag kan niveausensorer arbejde med både væsker og bulkmaterialer og endda gasser, og materialet kan placeres både i beholderen og i rørledningen. Sensorer er opdelt i kontakt og ikke-kontakt, og i henhold til installationsmetoden kan de designes til installation enten i kroppen af ​​en rørledning eller beholder med det målte materiale eller over det målte materiale.

Sensorerne på første niveau arbejdede efter det simple princip om en flyder og brugte en metode til at lukke kontakter med materiale. Nu har sensorerne gennemgået forbedringer, de indeholder kredsløb i deres design, der giver en række ekstra funktioner, såsom måling af volumen, flowhastighed, signalering når grænsen er nået mv. Måleresultaterne kan behandles og opbevares.

Uanset om industrien håndterer flydende, tyktflydende, gasformige, fritflydende, klæbrige, pastaagtige materialer, er der altid den rigtige niveausensor til det rigtige miljø. Vand, opløsning, alkali, syre, olie, olie, brændstoffer og smøremidler, plastgranulat — anvendelsesområdet er meget bredt, og sensorer baseret på forskellige fysiske principper giver dig mulighed for at vælge den, der passer til specifikke forhold og til næsten enhver opgave.

Sensorhardwaren består af to dele: selve sensoren og datavisualiseringsværktøjet. Kontakt- og berøringsfri sensorer, konstant ændring og grænsesporing — rækken af ​​sensorkapaciteter i dag er ret rig.

Den type sensor, du vælger, bestemmes af detaljerne i den industrielle proces og det miljø, som sensoren vil fungere i. Med visualiseringsværktøjer kan måleprocessen generere grafer til at analysere information på produktniveau, hvilket i høj grad letter automatisering.

Niveaumålere bruges til kontinuerlig overvågning af niveauet af bulkmaterialer eller væsker i naturlige og kunstige reservoirer. De måler niveauet med en opløsning på et par millisekunder til titusinder af sekunder.

De bruges til at overvåge niveauet af vandige opløsninger, syrer, baser, alkoholer osv., såvel som bulkmaterialer.De er kontakt og ikke-kontakt, og efter fysiske principper er de fuldstændig forskelligartede. Lad os se på hver type mere detaljeret.

Mikrobølge radar niveaumålere

De bruges til kontinuerlig overvågning af niveauet, de er universelle. Værket bruger fænomenet refleksion af en elektromagnetisk bølge fra grænsefladen mellem to medier. Frekvensen af ​​bølgerne er fra 6 til 95 GHz, og jo højere den er, jo lavere er den den dielektriske konstant målt materiale, for eksempel for olieprodukter, bør frekvensen af ​​bølgerne være maksimal. Men den dielektriske konstant bør ikke være højere end 1,6.

Da sensoren fungerer som en radar, er den ikke bange for interferens, og bølgernes høje frekvens minimerer den parasitære påvirkning af tryk og temperatur i fartøjet. Radarsensorer med så høje driftsfrekvenser er immune over for støv, damp og skum.

Afhængigt af typen og størrelsen af ​​sensorantennen kan enhedens nøjagtighed variere. Jo større og bredere antennen er, jo stærkere og mere nøjagtigt vil signalet være, jo højere rækkevidde, jo bedre opløsning. Nøjagtigheden af ​​mikrobølgeradarsensorer er inden for 1 mm, de kan arbejde ved temperaturer op til +250 ºС og måle niveauet op til 50 m.

Radarniveaumålere bruges i mange industrier, hvor bulkmaterialer håndteres: i byggeri, træbearbejdning, i den kemiske industri, i fødevareindustrien, i produktionen af ​​plast, glas og keramik. De er også anvendelige til at måle niveauet af væsker.

Akustiske måleinstrumenter

Der anvendes akustiske bølger, som, når de reflekteres af det observerede stof, modtages og behandles.Softwaren filtrerer det ønskede signal ved at detektere falske ekkoer.

Signalet transmitteres med en kraftig puls, så tab og dæmpning er minimale. Afhængigt af temperaturen kompenseres signalet, og nøjagtigheden forbliver høj inden for en kvart procent. Sensoren er monteret lodret eller i en vinkel. Ændringsniveauet kan være op til 60 meter. Driftstemperatur op til +150 ºС. Eksplosionssikker.

Akustiske manometre bruges i mange industrier, lige fra kranlastningsautomatiseringssystemer og kloakniveauovervågningssystemer i septiktanke til chokoladefremstilling.

Ultralyds niveaumålere

Ultralydsvibrationer reflekteret fra grænsefladen mellem de to medier modtages, og tidsintervallet mellem det øjeblik, signalet sendes og modtages, måles. Diskretheden er et par sekunder, dette skyldes den begrænsede lydhastighed i luften. Det maksimale måleniveau når 25 meter.

Softwaren giver dig mulighed for at forudkonfigurere sensoren til at slukke i den periode, hvor en eller anden mekanisme passerer under den, for eksempel et røreblad. Det er muligt at styre sensoren fra en computer. Monteres lodret over materialet eller i en vinkel. Nøjagtighed inden for en kvart procent. Driftstemperatur op til +90 ºС. Eksplosionssikker.

Ultralydsniveaumålere bruges til at overvåge niveauet af bulkmaterialer i mange områder, fra cementfabrikker til den kemiske industri og fødevareindustrien.

Hydrostatiske niveaumålere

Mål væsketrykket i bunden af ​​beholderen. Deformationen af ​​det følsomme element omdannes til et elektrisk signal. Ved måling af differenstryk er en forbindelse til atmosfæren nødvendig.Velegnet til arbejde med vand og andre ikke-aggressive væsker, til pastaer osv. Den kan arbejde både i åbne og lukkede rum, i bassiner, brønde mv.

Mængden af ​​tryk afhænger af væskens densitet og dens volumen i tanken, af væskesøjlens højde. Niveaumåleren kan være nedsænkelig eller almindelig - enten fjernes et kapillarrør for kontakt med atmosfæren, eller transmitteren skæres direkte ned i bunden af ​​tanken.

Under installationen er det nødvendigt at udelukke falsk fiksering af væskestrømmens tryk, når den pumpes ind i tanken. Nøjagtighed inden for en kvart procent. Driftstemperatur op til +125 ºС.

Hydrostatiske niveaumålere er meget brugt i den kemiske industri i tanke, i boliger og kommunale tjenester i brønde, i fødevareindustrien er de udstyret med beholdere med flydende produkter, i metallurgi, i den farmaceutiske industri, i olieindustrien mv.

Kapacitive niveaumålere

Sensorsonden og den ledende tankvæg danner en kondensatorplader… I stedet for en ledende væg kan et specielt rør bruges til at montere på sondesonden eller en anden separat jordet sonde. Stoffet mellem pladerne fungerer som kondensatorens dielektrikum - luft eller materiale, hvis niveau overvåges.

Det er klart, når tanken er fyldt, vil kondensatorens elektriske kapacitet gradvist ændre sig. Med en tom tank vil den elektriske kapacitet have en vis værdi, og i processen med luftfortrængning vil den ændre sig. Forøgelse af produktet i tanken ændrer kapacitansen af ​​kondensatoren dannet af sensoren og tanken.

Sensorelektronikken konverterer ændringen i kapacitans til en ændring i niveau.Hvis formen på tanken er usædvanlig, bruges en anden sonde, da pladerne på den dannede kondensator skal være placeret lodret. Det maksimale niveau når 30 meter. Nøjagtigheden er ikke mindre end en tredjedel af en procent. Driftstemperatur op til +800 ºС, afhængig af model. Forsinkelsestiden er justerbar.

Kapacitive niveausensorer bruges hovedsageligt til at overvåge niveauet af væsker i mange områder, hvor det er nødvendigt at opretholde et vist niveau af produktet: i produktionen af ​​drikkevarer, husholdningskemikalier, i vandproduktionsanlæg, i landbruget osv. .

Magnetiske niveaumålere

Der er en permanent magnet flyder på driveren. Magnetisk følsomme kontakter er installeret inde i driveren. Den sekventielle betjening af kontakterne ved fyldning eller tømning af tanken får strømmen til at ændre sig i de enkelte dele.

Princippet er så enkelt, at disse niveaumålere ikke kræver justering og derfor er billige og populære. Begrænsninger indføres kun af væskens densitet. Driftstemperatur op til +120 ºС. Skiftgrænsen er 6 meter.

Det magnetiske manometer er en omkostningseffektiv løsning til væskeniveaumåling i mange industrier.

Mikrobølgerefleksmålere

I modsætning til radarmåleapparater forplanter bølgen sig her ikke i det fri, men langs apparatets sonde, som kan være et reb eller en pind. Bølgeimpulsen gennemgår refleksion fra grænsefladen mellem to medier med forskellige dielektriske konstanter og vender tilbage, og tiden mellem transmissionsmomentet og modtagelsesmomentet fastlægges af elektronikken og konverteres til en niveauværdi.

Brugen af ​​en bølgeleder undgår den parasitære virkning af støv, skum, kogning samt indflydelsen af ​​den omgivende temperatur. Dielektrisk konstant for det målte medium må ikke være lavere end 1,3e.

Reflektorniveaumålere kan bruges, hvor radaren ikke kan fungere på grund af strålingsmønsteret, for eksempel i smalle høje tanke. Målegrænse 30 meter. Driftstemperatur op til +200 ºС. Nøjagtighed inden for 5 mm.

Refleks mikrobølgeniveautransmittere kan bruges til kontinuerligt at overvåge niveauet af ikke-ledende og ledende væsker og faste stoffer, samt til at måle deres masse og volumen. Gælder i mange brancher.

Bypass niveausendere

En målesøjle er placeret på siden af ​​karret. Væsken fylder røret, og dets niveau måles. Princippet om fartøjskommunikation. En magnet flyder på overfladen af ​​væsken i røret, og nær røret flyder en magnetostriktiv sensor, der omdanner afstanden til magneten til et strømsignal.

Røret har indikatorplader i forskellige farver, der ændrer deres position under påvirkning af magnetens magnetfelt. På grund af det faktum, at væsken ikke kommer i kontakt med det ydre miljø, er bypass-transmittere anvendelige i fødevare- og medicinalindustrien. Måleniveaubegrænsning til 3,5 meter. Nøjagtighed inden for 0,5 mm. Driftstemperatur op til +250 ºС.

Bypass-måleanordninger er anvendelige, når visuel kontrol af væskeniveauet er påkrævet: i den termiske kraftindustri, i den kemiske industri, i boligsektoren, i elindustrien, i fødevareindustrien og i olie- og gasindustrien.

Magnetostriktive niveautransmittere

Den fleksible eller stive guide indeholder en flyder med indbygget magnet. En bølgeleder er placeret langs lederen, omkring hvilken et radialt magnetfelt exciteres af strømimpulser gennem spolen. Når dette magnetfelt kolliderer med magnetfeltet i flyderens permanente magnet, gennemgår den magnetostriktive bølgeleder en meget dynamisk plastisk deformation.

Som et resultat af denne deformation udbreder ultralydsbølgen sig langs bølgelederen og fastgøres af en elektronisk transducer i den ene ende. Sammenligningen i tidspunktet for triggerimpulsen og tidspunktet for forekomsten af ​​deformationsimpulsen bestemmer placeringen af ​​flyderen. Måleniveaugrænsen når 15 meter. Nøjagtighed inden for 1 mm. Driftstemperatur op til +200 ºС.

Magnetostriktive manometre bruges i den kemiske industri til at overvåge niveauet af skummende væsker, i fødevareindustrien og i metallurgien til at overvåge niveauet af flydende fødevarer og brændstoffer.

Masser af niveaumålere

En byrde er fastgjort til et kabel eller tape viklet på en tromle. Når sensoren monteres på tankdækslet, bliver det muligt at reducere belastningen i tanken. Elmotoren roterer tromlen, og belastningen falder ned i kablet. Når vægten rører overfladen af ​​det materiale, der skal måles, udløses spændingen i rebet, og dette signalerer materialets niveau. Rebet snor sig rundt om tromlen igen og løfter læsset op igen.

Elektronikken beregner niveauet ud fra antallet af omdrejninger af tromlen. Til påvisning af stoffer med en densitet på 20 kg pr. m3 er en sådan sensor velegnet. Måleniveaubegrænsning til 40 meter.Nøjagtighed fra 1 til 10 cm, afhængig af modifikationen. Måleintervallet indstilles af brugeren og kan være fra 6 minutter til 100 timer. Driftstemperatur op til +250 ºС.

Multi-batch-målere bruges i forskellige industrier til at kontrollere niveauet af bulkmaterialer i automatiserede systemer.