基于PLC技术的自动化液位仪表故障识别系统研究.pdf
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1、151自动化与控制基于 PLC 技术的自动化液位仪表故障识别系统研究曹硕许巍刘向铭(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津30 0 451)摘要:自动化液位仪表功能全面,集成度高,便于工业生产,但给检修维护造成一定难度,可基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PL C)技术设计研究针对自动化液位仪表的故障识别系统。文章首先简述了自动化液位仪表的工作原理,其次分析了自动化液位仪表应用期间常见的故障问题,最后从整体结构构建、硬件结构设计、软件流程设计和功能设计检测4个方面提出以PLC技术为支撑的故障识别系统的构建方法。关键词:可编程逻辑控制器(PLC)
2、;自动化液位仪表;故障识别系统Research on the Fault Identification System of Automatic Liquid LevelInstrument Based on PLC TechnologyCAO Shuo,XU Wei,LIU Xiangming(Tianjin Branch of CN00C(China)Co.,Ltd.,Tianjin 300451)Abstract:Automatic liquid level instrument has comprehensive functions and high integration,which
3、is convenient for industrialproduction,but causes certain difficulty for maintenance and maintenance.A fault identification system for automatic liquid levelinstrument can be designed and researched based on Programmable Logic Controller(PLC)technology.This paper first describesthe working principle
4、 of automatic level meter,then analyzes the common fault problems during the application of automatic levelmeter,and finally puts forward the construction method of fault identification system supported by PLC technology from fouraspects:overall structure construction,hardware structure design,softw
5、are flow design and function design and detection.Keywords:Programmable Logic Controller(PLC);automatic liquid level instrument;fault identification system目前,工业生产精度要求不断提升,对生产工艺中各项参数,如液位、温度、流量等提出了较高要求,相关技术人员力图通过精细化控制工艺参数来提升工业生产质量。在工业生产中,液位属于关键性参数,能够直接影响生产品质及工艺安全性。为精准控制液位参数,需要应用自动化液位仪表。自动化液位仪表集成程度高,结构
6、相对复杂,虽然能够良好地完成液位测量、控制与显示等功能,但是不易检修维护。为解决该问题,可借助可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PL C)技术构建自动化液位仪表故障识别系统。1自动化液位仪表工作原理现阶段,常用的自动化液位仪表主要有吹气式自动化液位仪表、电容式自动化液位仪表、超声波自动化液位仪表、磁翻板自动化液位仪表以及浮球自动化液位仪表。其中,磁翻板自动化液位仪表和浮球自动化液位仪表的测量精度较低,超声波自动化液位仪表和电容式自动化液位仪表的应用要求较高,而吹气式自动化液位仪表无明显缺点,应用范围最广泛,在工业生产中具有广阔的发展前景。自动化液位仪表等
7、重要装置应用期间,在口容器位置设置吹气管,以惰性气体(如氮气)、空气作为气源进入仪表结构,经PGT过滤器处理后,借助减压器进行减压,使供气压力能够处于恒定状态,而该恒定压力由被测量的液位高度确定。洁净气源通过流量计及管路进入被测液体,流量计可显示吹气流量,处于恒定流量状态下的气体由吹气管下方排出,此时吹气管下端会出现气泡。气泡排出时,吹气管内气压与液位静压一致,因此可根据该压力值关系确定液位高度。从实践应用角度来看,该自动化液位仪表在高黏度介质、含固体介质以及放射线介质的液位测量中发挥着重要作用。2自动化液位仪表应用期间常见的故障问题第一,传感器故障。传感器作为自动化液位仪表的核心部件,一旦发
8、生故障就会导致仪表显示不准确,甚至无法显示数据。第二,电源故障。液位仪表的运行需要电力支持,一旦电源出现故障会导致设备无法正常工作或者无法开机。第三,信号线故障。自动化液位仪表的信号线故障表现为系统通信不稳定或者无法正常工作等。第四,机械设备故障。常见故障包括机械零部件损坏、堵塞等。3以PLC技术为支撑的自动化液位仪表故障识别系统的构建3.1整体构建思路PLC是当前实现自动化控制的核心技术手段,因此在设计与构建自动化液位仪表故障识别系统时,可将PLC技术作为支撑。该系统总体可分为4大层级结构,即数据层、网络层、应用层以及用户层 2 。现代制造技术与装备1522023年第8 期总第32 1期第一
9、,数据层。该层级结构主要包括报警器、若干自动化液位仪表及传感器节点。为确保传感器装置能够有效采集自动化液位仪表的运行数据,需将传感器节点布置于自动化液位仪表周围。当传感器采集的数据显示自动化液位仪表处于参数异常状态时,便会触发报警器。第二,网络层。该层级结构的核心在于无线网络通信模块,主要用于传输数据与信号。当数据层完成自动化液位仪表运行参数采集后,可通过网络层的无线网络通信模块将仪表信号数据进一步传递至应用层。第三,应用层。该层级结构属于整个故障识别系统的核心,由报警器控制单元、自动化液位仪表故障识别报警控制模块、主电源和应急电源、显示单位、打印记录等部分构成。当自动化液位仪表运行数据及报警
10、器信号传递至应用层后,会对其进行分析,判断自动化液位仪表是否处于正常运行状态。若经判定后发现运行异常,则在报警器控制单元作用下会发出预警,提醒相关人员及时处理应对。若自动化液位仪表存在的故障问题较为严重,则可借助故障识别报警控制模块进行初步调节。此外,应用层可基于显示单元呈现仪表运行数据及报警信号,实时存储记录相关数据。在故障识别期间,应用层采用PLC技术及小波包算法,极大地提升了故障识别的精准性。第四,用户层。该层级结构由台式计算机、手机终端和Internet构成,其中Internet用于保障数据的实时传递。自动化液位仪表故障识别系统用户可借助台式计算机及手机终端登录自动化液位仪表故障识别系
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