การควบคุมระดับในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

ระบบอัตโนมัติจำนวนมากต้องการการวัดระดับ และมีหลายอุตสาหกรรมที่ต้องการการวัดระดับ ปัจจุบันมีเซ็นเซอร์ระดับมากมายที่ช่วยให้คุณสามารถวัดปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับปริมาณในถังของวัสดุบางชนิด

เซ็นเซอร์ระดับ 1 รุ่นแรกใช้งานได้กับของเหลวเท่านั้น แต่ปัจจุบันมีเซ็นเซอร์สำหรับวัสดุปริมาณมากด้วยความก้าวหน้า เครื่องวัดระดับและสวิตช์ระดับช่วยให้คุณตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่องและควบคุมว่าวัสดุถึงระดับที่กำหนดหรือไม่ ในบทความนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ประเภทของเครื่องวัดระดับที่ทันสมัย

ทุกวันนี้ เซ็นเซอร์วัดระดับสามารถทำงานได้กับทั้งของเหลวและวัสดุปริมาณมาก และแม้แต่ก๊าซ และสามารถระบุวัสดุได้ทั้งในคอนเทนเนอร์และในท่อส่ง เซ็นเซอร์แบ่งออกเป็นแบบสัมผัสและแบบไม่สัมผัส และตามวิธีการติดตั้ง เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถออกแบบสำหรับการติดตั้งได้ทั้งในตัวท่อหรือคอนเทนเนอร์ที่มีวัสดุที่วัดได้ หรือเหนือวัสดุที่วัดได้

เซ็นเซอร์ระดับแรกทำงานบนหลักการง่ายๆ ของทุ่นลอย และใช้วิธีการปิดหน้าสัมผัสกับวัสดุ ขณะนี้ เซ็นเซอร์ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยมีวงจรในการออกแบบที่มีฟังก์ชันเพิ่มเติมมากมาย เช่น ปริมาณการวัด อัตราการไหล การส่งสัญญาณเมื่อถึงขีดจำกัด เป็นต้น ผลการวัดสามารถประมวลผลและจัดเก็บได้

ไม่ว่าอุตสาหกรรมจะจัดการกับของเหลว ของหนืด ก๊าซ ไหลอิสระ เหนียว แป้ง มีเซ็นเซอร์ระดับที่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมเสมอ น้ำ, สารละลาย, อัลคาไล, กรด, น้ำมัน, น้ำมัน, เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น, เม็ดพลาสติก — ขอบเขตของการใช้งานนั้นกว้างมาก และเซ็นเซอร์ที่อิงตามหลักการทางกายภาพที่แตกต่างกันทำให้คุณสามารถเลือกเซ็นเซอร์ที่เหมาะกับสภาวะเฉพาะและสำหรับงานเกือบทุกชนิด

ฮาร์ดแวร์เซ็นเซอร์ประกอบด้วยสองส่วน: ตัวเซ็นเซอร์เองและเครื่องมือสร้างภาพข้อมูล เซนเซอร์แบบสัมผัสและไม่สัมผัส การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง และการติดตามเส้นขอบ — ความสามารถของเซนเซอร์ในปัจจุบันค่อนข้างหลากหลาย

ประเภทของเซ็นเซอร์ที่คุณเลือกจะพิจารณาจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการทางอุตสาหกรรมและสภาพแวดล้อมที่เซ็นเซอร์จะทำงาน ด้วยเครื่องมือสร้างภาพ กระบวนการวัดผลสามารถสร้างกราฟเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลระดับผลิตภัณฑ์ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกให้กับระบบอัตโนมัติอย่างมาก

เครื่องวัดระดับใช้สำหรับการตรวจสอบระดับของวัสดุจำนวนมากหรือของเหลวอย่างต่อเนื่องในอ่างเก็บน้ำธรรมชาติและเทียม พวกเขาวัดระดับด้วยความละเอียดไม่กี่มิลลิวินาทีถึงสิบวินาที

ใช้เพื่อตรวจสอบระดับของสารละลายที่เป็นน้ำ กรด เบส แอลกอฮอล์ ฯลฯ รวมถึงวัสดุจำนวนมากพวกมันเป็นแบบสัมผัสและไม่สัมผัส และตามหลักการทางกายภาพพวกมันมีความหลากหลายโดยสิ้นเชิง เรามาดูรายละเอียดแต่ละประเภทกันดีกว่า

มาตรวัดระดับเรดาร์ไมโครเวฟ

ใช้สำหรับตรวจสอบระดับอย่างต่อเนื่อง เป็นสากล งานนี้ใช้ปรากฏการณ์การสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง ความถี่ของคลื่นอยู่ระหว่าง 6 ถึง 95 GHz และยิ่งสูงก็ยิ่งต่ำ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก วัสดุที่วัดได้ เช่น ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ความถี่ของคลื่นควรมีค่าสูงสุด แต่ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกไม่ควรสูงกว่า 1.6

เนื่องจากเซ็นเซอร์ทำงานเหมือนเรดาร์ จึงไม่กลัวการรบกวน และความถี่สูงของคลื่นช่วยลดอิทธิพลของปรสิตจากความดันและอุณหภูมิในเรือ เซ็นเซอร์เรดาร์ที่มีความถี่ในการทำงานสูงจะป้องกันฝุ่น ไอระเหย และโฟมได้

ความแม่นยำของอุปกรณ์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของเสาอากาศเซ็นเซอร์ ยิ่งเสาอากาศใหญ่และกว้างเท่าไร สัญญาณก็จะยิ่งแรงและแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งช่วงสูง ความละเอียดก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความแม่นยำของเซ็นเซอร์เรดาร์ไมโครเวฟอยู่ที่ระยะ 1 มม. สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง +250 ºС และวัดระดับได้สูงสุด 50 ม.

เครื่องวัดระดับเรดาร์ใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภทที่ต้องจัดการกับวัสดุจำนวนมาก: ในการก่อสร้าง งานไม้ ในอุตสาหกรรมเคมี ในอุตสาหกรรมอาหาร ในการผลิตพลาสติก แก้ว และเซรามิก นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการวัดระดับของของเหลว

เครื่องมือวัดเสียง

มีการใช้คลื่นเสียงซึ่งเมื่อสะท้อนโดยสารที่สังเกตจะได้รับและประมวลผลซอฟต์แวร์จะกรองสัญญาณที่ต้องการโดยการตรวจจับเสียงสะท้อนปลอม

สัญญาณจะถูกส่งด้วยพัลส์ที่ทรงพลัง ดังนั้นการสูญเสียและการลดทอนจึงน้อยมาก สัญญาณจะได้รับการชดเชยและความแม่นยำยังคงสูงอยู่ โดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายในหนึ่งในสี่ของเปอร์เซ็นต์ เซ็นเซอร์ติดตั้งในแนวตั้งหรือมุม ระดับการเปลี่ยนแปลงอาจสูงถึง 60 เมตร อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +150 ºС ป้องกันการระเบิด

อะคูสติกมาโนมิเตอร์ถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรม ตั้งแต่ระบบอัตโนมัติในการโหลดด้วยเครนและระบบตรวจสอบระดับน้ำเสียในถังบำบัดน้ำเสีย ไปจนถึงการผลิตช็อกโกแลต

เครื่องวัดระดับอัลตราโซนิก

การสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกที่สะท้อนจากส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสองจะได้รับและวัดช่วงเวลาระหว่างช่วงเวลาที่ส่งสัญญาณและรับสัญญาณ ความไม่ต่อเนื่องเกิดขึ้นเพียงไม่กี่วินาที เนื่องจากความเร็วของเสียงในอากาศมีจำกัด ระดับการวัดสูงสุดถึง 25 เมตร

ซอฟต์แวร์ช่วยให้คุณสามารถกำหนดค่าล่วงหน้าให้เซ็นเซอร์ปิดการทำงานในช่วงเวลาที่กลไกบางอย่างเคลื่อนผ่านใต้เซ็นเซอร์ เช่น ใบกวน สามารถควบคุมเซนเซอร์ได้จากคอมพิวเตอร์ ติดตั้งในแนวตั้งเหนือวัสดุหรือทำมุม ความแม่นยำภายในหนึ่งในสี่ของเปอร์เซ็นต์ อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +90 ºС ป้องกันการระเบิด

เครื่องวัดระดับอัลตราโซนิกใช้ในการตรวจสอบระดับของวัสดุจำนวนมากในหลายพื้นที่ ตั้งแต่โรงงานปูนซีเมนต์ไปจนถึงอุตสาหกรรมเคมีและอาหาร

มาตรวัดระดับไฮโดรสแตติก

วัดแรงดันของเหลวที่ก้นภาชนะ การเปลี่ยนรูปขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เมื่อทำการวัดความดันแตกต่าง จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อกับบรรยากาศเหมาะสำหรับการทำงานกับน้ำและของเหลวที่ไม่รุนแรงอื่นๆ สำหรับน้ำพริก ฯลฯ สามารถทำงานได้ทั้งในห้องเปิดและปิด ในสระน้ำ บ่อน้ำ ฯลฯ

ปริมาณของความดันขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวและปริมาตรในถังตามความสูงของคอลัมน์ของเหลว เกจวัดระดับสามารถเป็นแบบจุ่มใต้น้ำหรือแบบธรรมดา - ไม่ว่าจะถอดท่อแคพิลลารีออกเพื่อสัมผัสกับบรรยากาศ หรือตัวส่งสัญญาณจะถูกตัดโดยตรงที่ด้านล่างของถัง

ระหว่างการติดตั้งจำเป็นต้องแยกการตรึงความดันของการไหลของของเหลวที่ผิดพลาดเมื่อสูบเข้าไปในถัง ความแม่นยำภายในหนึ่งในสี่ของเปอร์เซ็นต์ อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +125 ºС

เครื่องวัดระดับอุทกสถิตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีในถัง ในที่อยู่อาศัยและบริการชุมชนในบ่อน้ำ ในอุตสาหกรรมอาหาร มีการติดตั้งภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์ของเหลว ในโลหะ ในอุตสาหกรรมยา ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ฯลฯ

เครื่องวัดระดับความจุ

หัววัดเซ็นเซอร์และผนังถังนำไฟฟ้าก่อตัวเป็น แผ่นตัวเก็บประจุ… แทนที่จะใช้ผนังนำไฟฟ้า สามารถใช้ท่อพิเศษเพื่อยึดกับโพรบโพรบหรือโพรบที่ต่อลงดินแยกที่สองได้ สารระหว่างแผ่นทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริกของตัวเก็บประจุ - อากาศหรือวัสดุที่มีการตรวจสอบระดับ

เห็นได้ชัดว่าเมื่อเต็มถัง ความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะค่อยๆ เปลี่ยนไป ด้วยถังเปล่า ความจุไฟฟ้าจะมีค่าหนึ่ง และในกระบวนการเปลี่ยนอากาศ มันจะเปลี่ยนไป การเพิ่มผลิตภัณฑ์ในถังจะเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุที่เกิดจากเซ็นเซอร์และถัง

เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์แปลงการเปลี่ยนแปลงของความจุเป็นการเปลี่ยนแปลงในระดับหากรูปร่างของถังผิดปกติให้ใช้โพรบที่สองเนื่องจากแผ่นของตัวเก็บประจุที่เกิดขึ้นจะต้องอยู่ในแนวตั้ง ระดับสูงสุดถึง 30 เมตร ความถูกต้องไม่น้อยกว่าหนึ่งในสามของร้อยละ อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +800 ºС ขึ้นอยู่กับรุ่น เวลาหน่วงสามารถปรับได้

เซ็นเซอร์ระดับ Capacitive ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตรวจสอบระดับของของเหลวในหลายพื้นที่ซึ่งจำเป็นต้องรักษาระดับของผลิตภัณฑ์ไว้ในระดับหนึ่ง: ในการผลิตเครื่องดื่ม สารเคมีในครัวเรือน ในโรงงานผลิตน้ำ ในการเกษตร ฯลฯ .

มาตรวัดระดับแม่เหล็ก

มีลูกลอยแม่เหล็กถาวรที่คนขับ มีการติดตั้งสวิตช์ที่ไวต่อสนามแม่เหล็กภายในไดรเวอร์ การทำงานตามลำดับของสวิตช์เมื่อเติมหรือเทถังทำให้กระแสไฟเปลี่ยนไปในแต่ละส่วน

หลักการง่ายมากที่เครื่องวัดระดับเหล่านี้ไม่ต้องมีการปรับเปลี่ยน จึงมีราคาถูกและเป็นที่นิยม ข้อ จำกัด ถูกนำมาใช้โดยความหนาแน่นของของเหลวเท่านั้น อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +120 ºС ขีด จำกัด การเปลี่ยนแปลงคือ 6 เมตร

Magnetic manometer เป็นโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับการวัดระดับของเหลวในอุตสาหกรรมต่างๆ

เครื่องวัดการสะท้อนของคลื่นไมโครเวฟ

ซึ่งแตกต่างจากอุปกรณ์ตรวจวัดเรดาร์ตรงที่คลื่นไม่ได้แพร่กระจายในที่โล่ง แต่เคลื่อนที่ไปตามโพรบของอุปกรณ์ซึ่งอาจเป็นเชือกหรือไม้ก็ได้ คลื่นพัลส์ผ่านการสะท้อนจากส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่างกันและส่งกลับ และเวลาระหว่างโมเมนต์ของการส่งและโมเมนต์ของการรับจะถูกกำหนดโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และแปลงเป็นค่าระดับ

การใช้ท่อนำคลื่นช่วยหลีกเลี่ยงผลกระทบจากกาฝากของฝุ่น โฟม การเดือด ตลอดจนอิทธิพลของอุณหภูมิโดยรอบ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลางที่วัดได้จะต้องไม่ต่ำกว่า 1.3e

สามารถใช้มาตรวัดระดับแผ่นสะท้อนแสงได้ในกรณีที่เรดาร์ไม่สามารถทำงานได้เนื่องจากรูปแบบการแผ่รังสี เช่น ในถังทรงสูงแคบ ขีด จำกัด การวัด 30 เมตร อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +200 ºС ความแม่นยำภายใน 5 มม.

เครื่องส่งสัญญาณระดับไมโครเวฟแบบสะท้อนกลับสามารถใช้เพื่อตรวจสอบระดับของของเหลวและของแข็งที่ไม่นำไฟฟ้าและไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง ตลอดจนวัดมวลและปริมาตรของของเหลวและของแข็งเหล่านั้น ใช้ได้กับหลายอุตสาหกรรม

เครื่องส่งสัญญาณระดับบายพาส

เสาวัดตั้งอยู่ที่ด้านข้างของเรือ ของเหลวจะเต็มท่อและวัดระดับของมัน หลักการสื่อสารของเรือ แม่เหล็กจะลอยอยู่บนพื้นผิวของของเหลวในท่อ และใกล้กับท่อจะมีเซนเซอร์วัดแรงแม่เหล็กลอยอยู่ ซึ่งจะแปลงระยะทางไปยังแม่เหล็กเป็นสัญญาณปัจจุบัน

หลอดมีแผ่นตัวบ่งชี้ที่มีสีต่างกันซึ่งเปลี่ยนตำแหน่งภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็ก เนื่องจากไม่มีการสัมผัสของของเหลวกับสภาพแวดล้อมภายนอก เครื่องส่งสัญญาณบายพาสจึงสามารถใช้ได้ในอุตสาหกรรมอาหารและยา จำกัดระดับการวัดไว้ที่ 3.5 เมตร ความเที่ยงตรงภายใน 0.5 มม. อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +250 ºС

อุปกรณ์วัดบายพาสสามารถใช้ได้เมื่อจำเป็นต้องมีการควบคุมระดับของเหลวด้วยสายตา: ในอุตสาหกรรมพลังงานความร้อน ในอุตสาหกรรมเคมี ในภาคที่อยู่อาศัย ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า ในอุตสาหกรรมอาหารและในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

เครื่องส่งสัญญาณระดับแม่เหล็ก

ไกด์แบบยืดหยุ่นหรือแบบแข็งประกอบด้วยลูกลอยที่มีแม่เหล็กในตัว ท่อนำคลื่นตั้งอยู่ตามตัวนำซึ่งสนามแม่เหล็กในแนวรัศมีถูกกระตุ้นโดยพัลส์ปัจจุบันผ่านขดลวด เมื่อสนามแม่เหล็กนี้ชนกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรของลูกลอย ท่อนำคลื่นแม่เหล็กจะเกิดการเสียรูปพลาสติกที่มีไดนามิกสูง

ผลของการเสียรูปนี้ คลื่นอัลตราโซนิกจะแพร่กระจายไปตามท่อนำคลื่นและได้รับการแก้ไขโดยทรานสดิวเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปลายด้านหนึ่ง การเปรียบเทียบระหว่างช่วงเวลาของพัลส์ทริกเกอร์กับเวลาที่เกิดขึ้นของพัลส์การเสียรูปจะเป็นตัวกำหนดตำแหน่งของทุ่น ขีด จำกัด ระดับการวัดถึง 15 เมตร ความแม่นยำภายใน 1 มม. อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +200 ºС

Magnetostrictive manometers ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อตรวจสอบระดับของของเหลวที่มีฟอง ในอุตสาหกรรมอาหารและในโลหะวิทยาเพื่อตรวจสอบระดับของอาหารและเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลว

มาตรวัดระดับจำนวนมาก

โหลดติดอยู่กับสายเคเบิลหรือพันเทปบนดรัม เมื่อติดตั้งเซ็นเซอร์บนฝาปิดถังน้ำมัน จะสามารถลดภาระในถังได้ มอเตอร์ไฟฟ้าหมุนดรัมและโหลดลงมาตามสายเคเบิล เมื่อน้ำหนักสัมผัสพื้นผิวของวัสดุที่จะวัด ความตึงในเชือกจะถูกคลายออกและส่งสัญญาณถึงระดับของวัสดุ เชือกพันรอบถังซักอีกครั้ง ยกของกลับขึ้น

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะคำนวณระดับตามจำนวนรอบของดรัม สำหรับการตรวจจับสารที่มีความหนาแน่น 20 กก. ต่อ ลบ.ม. เซ็นเซอร์ดังกล่าวเหมาะสม จำกัดระดับการวัดไว้ที่ 40 เมตรความแม่นยำตั้งแต่ 1 ถึง 10 ซม. ขึ้นอยู่กับการดัดแปลง ผู้ใช้กำหนดช่วงเวลาการวัดได้ตั้งแต่ 6 นาทีถึง 100 ชั่วโมง อุณหภูมิในการทำงานสูงถึง +250 ºС

เครื่องวัดแบบหลายชุดถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อควบคุมระดับของวัสดุจำนวนมากในระบบอัตโนมัติ