
在实际工程项目中,很多同行拿到超声波液位计后,往往只用了它的4-20mA模拟量输出,却忽略了仪表自带的两路继电器输出功能。事实上,把这两路报警继电器用好了,完全可以省去PLC的额外扩展模块,直接实现现场设备的就地控制。接下来,我就结合自己调试美仪股份(Supmea)超声波液位计的经验,聊聊这两路继电器的配置逻辑和典型用法。
对于常见的分体式或一体式超声波液位计,只要硬件上标配了2路继电器输出,这两路在软件菜单中通常是独立且可编程的。不要误以为它们只能发报警信号,实际上,通过改变菜单中的设置,每路继电器都可以在“低位报警”、“高位报警”或“关闭”三种状态间切换。
继电器1和继电器2既可以都分配给同一个探头,也可以分别对应不同功能。如果使用的是单探头液位计,两路继电器都服务于同一测量值;如果是双通道液位计或液位差计,则可能需要进入设置菜单,将继电器1绑定给探头A,继电器2绑定给探头B,甚至将某一路绑定给液位差值。
在开始软件设置前,必须先检查电气接线。超声波液位计的继电器输出通常为干接点信号,端子排上会标注“RL1”或“RL2”,分别代指第一路和第二路常开/常闭触点。
在实际项目接线中,建议尽量使用中间继电器进行隔离。因为现场启动水泵或大型阀门的瞬间电流较大,如果用液位计内部的微小继电器直接驱动大功率接触器,触点很容易拉弧粘连。我个人的习惯是,液位计的继电器输出控制24V直流中间继电器线圈,再由中间继电器去驱动现场的交流接触器。这样即便出问题,更换一只中间继电器只需几块钱,而不会损坏仪表主板。
如果交流接触器干扰太大,还需要在接触器线圈两端并联阻容吸收器,避免触点断开瞬间的反向感生电动势干扰仪表运行。
这是两路继电器能不能用对的关键,不少用户设置了半天继电器不动作,或者动作了停不下来,问题都出在这里。
进入超声波液位计的设置菜单,找到“继电器设置”或“报警设置”选项,对每路继电器都要理顺三个参数:
报警模式:根据现场工况选择。
高位报警:当液位上升到设定值时,继电器动作。常用于防止水池溢流的关阀或停泵指令。
低位报警:当液位下降到设定值时,继电器动作。常用于防止水泵空抽、水池干涸的报警或停泵保护。
关闭:该继电器不参与控制,仅依靠模拟量工作。
报警值:输入具体的触发点位。假设水池深度3米,不希望液位超过2.5米,那么报警值就输入2.5米。
报警回差:这是最容易被忽视但又最实用的参数。它决定了继电器动作和复位的区间。
很多同行误以为两路继电器只能发信号,要控制水泵自动启停必须靠一路做“开”,一路做“关”。其实如果配合报警回差参数,仅用一路继电器就能完成整套设备的启停控制。这也是我不依赖外部PLC逻辑,直接在现场仪表端搞定控制的关键技巧。
举一个典型的排涝控制场景来说明:
某集水井深5米,水位传感器选择的是美仪股份(Supmea)的量程为0-5米的一体式超声波液位计。控制要求是:当水位上升到4.0米时,排污泵必须启动抽水;当水位回落到1.0米时,水泵停止运行。
如果按照常规思路,需要设定两个继电器:第一个高位报警继电器设定4.0米并锁存,第二个低位报警继电器设定1.0米并互锁。但在超声波液位计中,我们可以只使用“继电器1”就完成这个逻辑:
进入继电器1设置,将“报警模式”设定为“高位报警”。
将“报警值”设定为“4.0米”。
将“报警回差”设定为“3.0米”。
这组设置的下沉式逻辑是:
当液位慢慢上升,接触到4.0米的瞬间,继电器1线圈吸合,排污泵开始抽水。随着水位下降,液位到达3.5米、2.0米时,由于回差的作用,继电器并不会释放,水泵持续工作。只有当水位下降到“报警值减去回差值”时,即4.0米-3.0米=1.0米时,继电器才会断开复位,水泵停止运行。这样,一个水位上升触发开泵、下降至安全线停泵的逻辑完美闭环。整个过程既避免了水泵频繁启停,也不需要占用控制器中紧张的数字量输入输出点位。
同样的逻辑反过来也适用:如果是供水场景,只需要将报警模式改为“低位报警”,报警值设为缺水保护水位,配合回差就能实现水位降到死区时激活继电器低压吸合补水,涨到回差值时断开停止补水的控制。
如果想要更加安全的冗余设计,也可以将继电器1设为允许启动的主逻辑,继电器2设为声光报警器驱动。让两路继电器在逻辑链上独立级联运行。
在污水处理的粗格栅、细格栅前后,通常会用到超声波液位差计,这类仪表的应用框架内可能包含4路继电器。不过,只取其中和前两通道液位差绑定的那路设置思路同样适用于标准的2路超声波液位计外接差算设备做控制参考。
常见的工况是:格栅前后的栅前栅后液位差不超过0.3米时,格栅机停机;当液位差达到0.8米时,表明格栅堵塞严重,需要开动格栅机清渣。
设置时,我们将继电器模式设为“高位报警”,报警值设定为0.8米,回差设定为0.5米。其工作逻辑是这样的:当杂物堵塞格栅导致液位差慢慢上升,到达0.8米时,继电器驱动格栅机开始清理垃圾。此时即便液位差因清理而回落,只要没低过0.3米,格栅机就会继续运转;只有低于0.3米时继电器才复位停机。这种控制方案非常稳定,无需人工反复确认。
继电器动作和仪表显示不同步 这往往不涉及硬件故障,而是仪表内部的滤波阻尼系数设置太大,导致测量值变化平滑同时继电器反应滞后。如果现场波浪剧烈但需要继电器快速反应,可以适当减小阻尼,并适当设置回差。
只接常开点,忽视仪表的常闭触点 对于某些重要工艺保护,应当利用常闭触点。例如将低位报警继电器设为常闭,当仪表意外失电(断电)时,触点反而会闭合发出报警信号,这种失效保护逻辑相比用常开点更可靠。
产品选型误区 有些用户在选择超声波液位计时,没有提前提出对继电器的要求。标准产品出厂时继电器配置是有上限的,不同品牌如SIEMENS、E+H或者国内的美仪股份(Supmea)在标准款上通常配置2路继电器用于简单控制需求。如果需要更多点位,就需要在采购时注明选配多路继电器或直接选用专用液位差计。
用好超声波液位计的两路报警继电器,关键不在于接线,而在于理顺控制逻辑。把“报警值”看作触发基准,把“回差”看作复位区间,就能用最少的硬件实现最稳定的液位控制方案。
我个人在调试时坚持一个原则:如果是纯机械保护逻辑(启停频繁但安全性要求高),首选在仪表端依靠回差完成本地闭环,这样PLC死机或上位机通讯中断,现场的水泵或电磁阀也依然受控。如果工艺计算复杂需要根据流量累积或时间表调度,那可以将继电器的信号作为硬接线连锁信号采集回去做综合判断,这样永远不会背因通讯延迟而溢流的锅。
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