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[摘 要]唐山矿洗煤厂三个产品仓由于设备老化自动化程度低，需要人工看仓，经研究后引进超声波物位计，安装并投入使用，通过数字显示仪表和报警功能，实现仓位的准确显示和上下限报警功能，彻底解决了因满仓给洗煤厂带来的停洗问题，从而挽回了因满仓造成的经济损失。
[关键词]超声波仓位控制报警
中图分类号：TP12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0255-01
超聲波物位计利用超声波在空气中传播的时间间隔来完成对目标距离的测量，唐山矿洗煤厂应用超声波物位计分别对三个产品仓进行测量，进行数据收集传输来完成对报仓、方舱的相关联系与操作。下面具体介绍下超声波物料计的功能及在该厂的应用情况。
1.概述
1.1 现状
唐山矿洗煤厂共有精煤仓、中煤仓、矸石仓三个产品仓，均为方仓，其中精煤仓分为9个仓、中煤仓分为6个仓、矸石仓分为3个仓，目前，洗煤厂看仓位时需要将工作手灯探下各仓，然后丈量灯线的长度来确定仓位情况，这样的方式不仅不准确，还为岗位司机增加了大量的工作，常常因为人的经验、现场光线等条件的影响，出现严重偏差，造成各种事故，给生产及运输环节带来很多不必要的影响。洗煤厂为了提高各仓仓位的准确性，决定安装超声波物位计，解决目前面临的难题。
1.2 超声波物位计特点
超声波物位计采用分体式结构，非接触测量，能够满足各种现场测量要求；
超声波传感器（换能器）具有强大的发射功率，换能器工作表面清洁、免维护。
微处理器程序控制，智能信号处理技术可实现多典型工程软件处理模式，使物位计能够适应固体、液体、粉尘、蒸汽、泡沫、腐蚀性等复杂工况；
智能软件处理技术：发射频率自动跟踪，自动去除干扰波，真实回波锁定。
1.3 超声波物位计主要用途及适用范围
超声波物位计利用超声波再空气中传播的时间间隔来完成对目标距离的测量。它可以用于测量各种类型物料的位置或距离，如块料、粉料、液体、浆状物、固体平面等，高质量的传感器与先进的控制器的组合对各种物位的测量结果进行显示和控制。超声波物位计广泛应用与矿山、冶金、电力、建材、石油化工、食品、水处理等行业，为企业取得了较好的经济效果。
2.工作原理和主要技术指标
2.1 超声波物位计的工作原理
超声波传感器（换能器）在脉冲信号的激励下定时发射超声波脉冲，超声波脉冲达到被测量物体表面后反射回来，被换能器接受并转换成电信号，送到控制器进行处理。从换能器发出超声波信号时刻到从物体表面反射回来达到换能器的时间间隔，通过单片机处理得出被测物位的高度，按比例转换4-20mA标准信号输出，并根据物位状况输出相应的控制信号。
超声波物位计进行测量时不与被测物体表面接触，属非接触测量。因为不与被测量物直接接触，它可用于比较复杂的工业现场。
超声波物位计由传感器（换能器）、控制器两部分组成。传感器（换能器）采用高效率弯曲振动模式，完成电能到机械能、机械能到电能的多种能量转换。
利用DIP开关方便的进行零位、量程调整、设定上、下限报警点。
2.2 超声波物位计主要技术指标
精度：1%FS
分辨率：10mm
方向开角：7°
环境温度：-20～70℃
相对湿度：85%RH
使用温度：0～60℃
供电电源：220VAC，50Hz
3.安装与接线
3.1 超声波物位计的安装
换能器的安装
超声波传感器（换能器）可根据测量需要安装在被测物（固体、液体）上部。在选择安装位置时，要考虑进行、出料液口的位置，尽量避开进、出料液口易产生干扰信号的地方。
在超声波测量的范围内，除物位测量面之外，应尽量不存在对超声波反射有影响的障碍物，如容器内或水池中的构件、棱角、支撑件等突出体。
为了提高超声波换能器的发射强度及接收灵敏度，超声波物位的换能器均采用了声学匹配技术，将直接影响换能器的发射强度和接收灵敏度，严重时会导致物位计不能正常工作，因此，再运输、安装时应避免剧烈振动或破坏性碰撞。
3.2 超声波物位计控制器的安装
超声波物位计控制器外壳系密封的防尘、防潮结构、墙挂式，可以安装在现场或控制室。控制器与换能器的连接采用专用控制电缆，其长度一般不大于60米，专用控制电缆通过控制器的防水接头进入控制器。
3.3 显示控制终端与超声波物位计控制器的连接
显示控制终端一般为PLC、DCS、数显表等，超声波物位计输出标准的有源4-20mA信号，为显示控制终端提供等比例的物位信号。
4-20mA信号传输可采用2芯屏蔽线，一般负载电阻小于750欧。
上、下限报警控制输出为继电器干接点。
电源线可采用1mm？以上的护套导线，室外安装应注意选用适合室外的导线。电源线通过控制器的防水接头进入控制器。
4.使用与操作
4.1 超声波物位计的首次通电运行
超声波物位计再安装好传感器和控制器后，根据接线图连接好各端子的连线，在通电以前，特别要确认程安琪与控制器连接线是否正确（不连接传感器或传感器与控制器连线错误、均可造成控制器的损坏）。供电电源等级是否正确。根绝现场工艺要求设定好超声波物位计的参数。
上述工作完成后，可打开控制器上盖，接通控制器内电源开关，这时控制器的数码管应显示2-3秒的00.00后，显示测量数据，通电的同时，传感器应发出有规律的声音。如果通电后传感器没有发出有规律的声音，应立即停电，检查接线和其它。
4.2 超声波物位计的现场教主校准
超声波物位计出厂前都已经进行了严格的检验和校准。再安装到是用现场后，还应根据测量的现场情况进行有关参数设定，使测量及控制结果符合技术参数要求。控制器的主机板上又五组DIP拨码开关，从左到右分别用来设定：量程、盲区、激励、上限、下限。
量程：采用BCD码确定测量距离，根据换能器实际安装位置与物位零位面的距离设定。量程设定值为拨下开关对应数值之和。
盲区：用于控制测量盲区的大小，当物位增长至换能器安装平面的距离小于盲区设定值时，回波将不起作用，仪表显示盲区对应的物位值，应根据实际要求将盲区调整好，当盲区不能再调小时，可将换能器位置提高，以满足工作要求。盲区设定DIP开关与其他DIP开关不同，它的数量对应关系为经验值。
报警上限、下限设定：用于控制物位的最高、最低限制。实际物位低于下限设定值时，下限控制继电器动作：实际物位高于上限设定值时，上限控制继电器动作，物位介于设定的上限与下限值之间，上限、下限控制继电器均不动作。
激励：出厂已设定好，现场不用进行设定。
5.实际效果
通过对各仓物位计的实际应用效果看，岗位司机可以通过LED显示器准确的得知仓位情况，省去了人工频繁丈量仓位的工作，降低职工的劳动强度，同时超声波物位计自带的上下限报警功能，可以及时反映出仓位情况，有利于调度室根据仓位合理安排产品运输，有效的杜绝了因仓位汇报不准带来的仓满停洗的情况，减少了各种事故，有力的保证了生产。
作者简介
张旭男河北省秦皇岛市，1986.5.18，开滦集团唐山矿业分公司机电助理工程师电气自动化
[关键词]超声波仓位控制报警
中图分类号：TP12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0255-01
超聲波物位计利用超声波在空气中传播的时间间隔来完成对目标距离的测量，唐山矿洗煤厂应用超声波物位计分别对三个产品仓进行测量，进行数据收集传输来完成对报仓、方舱的相关联系与操作。下面具体介绍下超声波物料计的功能及在该厂的应用情况。
1.概述
1.1 现状
唐山矿洗煤厂共有精煤仓、中煤仓、矸石仓三个产品仓，均为方仓，其中精煤仓分为9个仓、中煤仓分为6个仓、矸石仓分为3个仓，目前，洗煤厂看仓位时需要将工作手灯探下各仓，然后丈量灯线的长度来确定仓位情况，这样的方式不仅不准确，还为岗位司机增加了大量的工作，常常因为人的经验、现场光线等条件的影响，出现严重偏差，造成各种事故，给生产及运输环节带来很多不必要的影响。洗煤厂为了提高各仓仓位的准确性，决定安装超声波物位计，解决目前面临的难题。
1.2 超声波物位计特点
超声波物位计采用分体式结构，非接触测量，能够满足各种现场测量要求；
超声波传感器（换能器）具有强大的发射功率，换能器工作表面清洁、免维护。
微处理器程序控制，智能信号处理技术可实现多典型工程软件处理模式，使物位计能够适应固体、液体、粉尘、蒸汽、泡沫、腐蚀性等复杂工况；
智能软件处理技术：发射频率自动跟踪，自动去除干扰波，真实回波锁定。
1.3 超声波物位计主要用途及适用范围
超声波物位计利用超声波再空气中传播的时间间隔来完成对目标距离的测量。它可以用于测量各种类型物料的位置或距离，如块料、粉料、液体、浆状物、固体平面等，高质量的传感器与先进的控制器的组合对各种物位的测量结果进行显示和控制。超声波物位计广泛应用与矿山、冶金、电力、建材、石油化工、食品、水处理等行业，为企业取得了较好的经济效果。
2.工作原理和主要技术指标
2.1 超声波物位计的工作原理
超声波传感器（换能器）在脉冲信号的激励下定时发射超声波脉冲，超声波脉冲达到被测量物体表面后反射回来，被换能器接受并转换成电信号，送到控制器进行处理。从换能器发出超声波信号时刻到从物体表面反射回来达到换能器的时间间隔，通过单片机处理得出被测物位的高度，按比例转换4-20mA标准信号输出，并根据物位状况输出相应的控制信号。
超声波物位计进行测量时不与被测物体表面接触，属非接触测量。因为不与被测量物直接接触，它可用于比较复杂的工业现场。
超声波物位计由传感器（换能器）、控制器两部分组成。传感器（换能器）采用高效率弯曲振动模式，完成电能到机械能、机械能到电能的多种能量转换。
利用DIP开关方便的进行零位、量程调整、设定上、下限报警点。
2.2 超声波物位计主要技术指标
精度：1%FS
分辨率：10mm
方向开角：7°
环境温度：-20～70℃
相对湿度：85%RH
使用温度：0～60℃
供电电源：220VAC，50Hz
3.安装与接线
3.1 超声波物位计的安装
换能器的安装
超声波传感器（换能器）可根据测量需要安装在被测物（固体、液体）上部。在选择安装位置时，要考虑进行、出料液口的位置，尽量避开进、出料液口易产生干扰信号的地方。
在超声波测量的范围内，除物位测量面之外，应尽量不存在对超声波反射有影响的障碍物，如容器内或水池中的构件、棱角、支撑件等突出体。
为了提高超声波换能器的发射强度及接收灵敏度，超声波物位的换能器均采用了声学匹配技术，将直接影响换能器的发射强度和接收灵敏度，严重时会导致物位计不能正常工作，因此，再运输、安装时应避免剧烈振动或破坏性碰撞。
3.2 超声波物位计控制器的安装
超声波物位计控制器外壳系密封的防尘、防潮结构、墙挂式，可以安装在现场或控制室。控制器与换能器的连接采用专用控制电缆，其长度一般不大于60米，专用控制电缆通过控制器的防水接头进入控制器。
3.3 显示控制终端与超声波物位计控制器的连接
显示控制终端一般为PLC、DCS、数显表等，超声波物位计输出标准的有源4-20mA信号，为显示控制终端提供等比例的物位信号。
4-20mA信号传输可采用2芯屏蔽线，一般负载电阻小于750欧。
上、下限报警控制输出为继电器干接点。
电源线可采用1mm？以上的护套导线，室外安装应注意选用适合室外的导线。电源线通过控制器的防水接头进入控制器。
4.使用与操作
4.1 超声波物位计的首次通电运行
超声波物位计再安装好传感器和控制器后，根据接线图连接好各端子的连线，在通电以前，特别要确认程安琪与控制器连接线是否正确（不连接传感器或传感器与控制器连线错误、均可造成控制器的损坏）。供电电源等级是否正确。根绝现场工艺要求设定好超声波物位计的参数。
上述工作完成后，可打开控制器上盖，接通控制器内电源开关，这时控制器的数码管应显示2-3秒的00.00后，显示测量数据，通电的同时，传感器应发出有规律的声音。如果通电后传感器没有发出有规律的声音，应立即停电，检查接线和其它。
4.2 超声波物位计的现场教主校准
超声波物位计出厂前都已经进行了严格的检验和校准。再安装到是用现场后，还应根据测量的现场情况进行有关参数设定，使测量及控制结果符合技术参数要求。控制器的主机板上又五组DIP拨码开关，从左到右分别用来设定：量程、盲区、激励、上限、下限。
量程：采用BCD码确定测量距离，根据换能器实际安装位置与物位零位面的距离设定。量程设定值为拨下开关对应数值之和。
盲区：用于控制测量盲区的大小，当物位增长至换能器安装平面的距离小于盲区设定值时，回波将不起作用，仪表显示盲区对应的物位值，应根据实际要求将盲区调整好，当盲区不能再调小时，可将换能器位置提高，以满足工作要求。盲区设定DIP开关与其他DIP开关不同，它的数量对应关系为经验值。
报警上限、下限设定：用于控制物位的最高、最低限制。实际物位低于下限设定值时，下限控制继电器动作：实际物位高于上限设定值时，上限控制继电器动作，物位介于设定的上限与下限值之间，上限、下限控制继电器均不动作。
激励：出厂已设定好，现场不用进行设定。
5.实际效果
通过对各仓物位计的实际应用效果看，岗位司机可以通过LED显示器准确的得知仓位情况，省去了人工频繁丈量仓位的工作，降低职工的劳动强度，同时超声波物位计自带的上下限报警功能，可以及时反映出仓位情况，有利于调度室根据仓位合理安排产品运输，有效的杜绝了因仓位汇报不准带来的仓满停洗的情况，减少了各种事故，有力的保证了生产。
作者简介
张旭男河北省秦皇岛市，1986.5.18，开滦集团唐山矿业分公司机电助理工程师电气自动化