超声波液位检测报警系统在船舶上的应用研究

　　1 引言

　　船舶液位测量是船舶航运中的重要内容，特别是近年来油轮、液化气船化学品船逐渐增多，液位测量更显重要。另外，大多数旧船舶上，打排压载水以及加装燃油时常使用手工的方法对燃油舱及压载舱进行液位测量，劳动强度大，测量不够准确。一些船舶虽然采用插入式仪表检测元件进行液位测量，但也存在易被介质污染和腐蚀等问题。根据我国航运界的实际情况，开发了一种超声波液位检测报警系统。本系统结构简单、可靠性好，可在修造船上推广应用。

　　2 超声波液位检测报警系统组成

　　超声波液位检测报警系统组成如图 1 所示，由超声波液位测量变送器、安全栅、FX2N、MCGS组态软件、液位报警、延伸报警等组成。基本原理是通过超声波液位测量变送器把被测介质的液位转换成与液位成正比的标准 4~20 mA 模拟信号，4~20 mA 模拟信号经过 PLC 特殊模块进行A/D 转换、通过 PLC 程序编程，并通过 MCGS组态，实现了对船舶液位的实时检测与报警[1]。

　　MCGS 组态软件由 “MCGS 组态环境 ” 和“MCGS 运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。如图 2 所示。

　　组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能[2]。

　　由于检测报警系统 I/O 点较多，受文章篇幅的限制，本文重点介绍超声波液位测量变送器，PLC 特殊模块的应用及其程序编程。

　　3 超声波液位测量变送器

　　超声波液位测量变送器由传感器和信号变送器两部分构成。安装在被测介质上方的传感器，在控制单元的控制下连续向被测介质表面发射超声波，声波在被测介质表面被反射并由传感器接受，其在探头底面和被测介质表面间的往返时间被记录并依照当前环境温度下的声波传播速度转换为与实际物位成正比的标准 4~20 mA 模拟输出信号。

　　3.1 超声波液位测量变送器选型及安装

　　超声波变送器的测量能力取决于探头与被测介质间的空气状况和反射面的反射能力。一般而言，应遵循以下原则：

　　反射面情况不确定或反射能力较弱时应选择量程大些的变送器，被测介质可能产生强烈波动时应选择量程大些的变送器，因此船舶上应用应该选择量程大些的变送器。

　　本 系 统 超 声 波 测 量 变 送 器 采 用 二 线 制SONIC15S(标准型，测量水位)和 SONIC15X(本安型，测量油位)量程 0.25~15 m。安装如图 3 所示。