磁致伸缩液位仪的工作原理与功能设计

磁致伸缩液位仪的工作原理与功能设计
作者：高京；蔡永林；潘年茂






       磁致伸缩液位传感器因其采用磁致伸缩原理，故具有精度高、可靠性好、寿命长等优点。它的结构蛀牙由两部分组成，一是密封、不导磁、防腐蚀的不锈钢测杆，内部有一根波导丝，外面套有内置磁环的不锈钢浮球可随液面沿测杆上下移动；二是坚固的电子探头，内装有测量输出的电子模块，用于将波导丝敏感到的液位信号，转换成响应的电压、电流输出。

       常见的罐区液位测量系统主要由传感器、液位仪及PC机组成。本文着重以加油站磁致伸缩液位仪为例，对其工作原理、功能设计等进行介绍。

1、加油站液位测试仪工作原理及功能设计

1.1工作原理

       液位测试仪主要功能是对磁致伸缩液位传感器输出的电信号进行处理，从而计算出实际的水位、油位数据，并且根据实现录入的容积表精确计算出罐内的积水、剩余油量，并实时显示、打印，从而实现对加油站油罐内油位、油量、水位、水量以及温度的实时检测和监控。

       按照功能模块划分，液位仪主机（机壳、电源部分除外）主要由一下几个组成部分：

       人机界面-管理员用于操作、观察、记录数据，也就是键盘、液晶显示屏和打印机、报警灯、蜂鸣器；在没有外接管理计算机的情况下，液位仪可以独立工作，管理员（带有密码）可以根据管理需要设定并随时修改高低水位、高低油位报警线，通过液晶屏监视储罐内的水位、油位的变化，需要的话可即时打印结果，报警指示灯及蜂鸣器随时提醒管理员管中的液位已经达到上或下限。

       两个数据接口-一个用于接受传感器输出的数据，一个额用于将计算处理后的数据（即显示屏显示的水位、油位、水量、油量以及报警信息等）通过485总线传送给管理计算机、以便进行联网管理。

       数据处理单元-这是液位仪的核心部分，主要由CPU及其外围电路组成，用于储存油罐的容积表（安装前由厂家根据加油站提供的容积表录入）、报警线数据，接受传感器的信号并计算出水位、油位等直观结果，并送往液晶显示单元和打印机（如果外接计算机，同时送往计算机）；同时，该单元还将计算结果与设定的报警线进行比较，如果到达报警线，将向报警单元（报警灯和蜂鸣器）发出报警指令，提醒管理人员进行作业。

1.2功能设计

       该系统在功能上最大的特点是它可脱离上位机（管理计算机）而独立工作。它可独立实现如下功能：8路数据实时汉字显示-显示内容为：罐号、油品、时间、温度、油位、水位、油量、水量、报警。可以同时监控多大8个储罐，所以它在显示时有两种模式：一种是一般流程下8个罐的信息轮流显示，每屏显示一个油罐的信息；另一种是当需要特别监视某个储罐时，可以通过功能键将显示画面设为固定一个罐。

       实时单打或全部打印-打印全部为汉字，打印内容为油罐对应显示的内容徐亚哦抽查和交接班时，就需要将交班数据打印留存，此时按动打印键，打印机自动进行打印工作。油罐参数及传感器参数直接按键输入设定。实时声光报警-当油位和水位超过用户设定的范围，系统会及时发出声光报警信号，以提醒用户及时处理。 参数设定密码保护-用户必须输入正确密码后才能进入油罐参数设定菜单进行参数设定，密码可由用户修改设定。 重要数据掉电保护-为防止意外停电或掉电而造成数据丢失，在设计时特别加入了掉电保护电路，并将所有重要的擦书都存储在一片E2ROM中，从而避免了数据因掉电丢失而造成交友站正常营运、作业的中断。  485总线数据通讯-为适应油品销售企业网络化管理发展的需要，设有数据输出485总线接口，系统将结果数据按一定通讯格式通过485总线及时上传给管理计算机，并由管理计算机完成数据的管理工作。

以上功能设定均采用友好菜单界面设计，使用灵活且简便直观，功能齐全，完全能实现对加油站油罐内油位、油量、水位、水量及温度的实时监测和监控。

2、硬件电路设计

（1）CPU的选用  考虑到液位仪的运算量及稳定性和可靠性，该机采用工业领域广泛使用的51系列单片机作为本机的数据计算核心器件。

（2）数据口 CPU的计算结果通过一片8255扩展I/O并行数据口，外接液晶及打印机；I/O串行数据口，CPU的计算结果经过一块RS-485隔离转换模块可外送至管理计算机。

（3）显示液晶 液晶选用点阵为240*64背光式，显示面积达，清晰直观。

（4）打印机 采用便携式，具有汉字微打功能，面板为嵌入安装结构，换纸方便。

（5）断电 为防止断电造成数据丢失，特别为时钟芯片设计了3.6V备用电源电路，工作时电池可自动充电，断电后时钟备用。

（6）干扰 在CPU的外部加入“看门狗”单路，保证系统长期运行的可靠性。在系统收到干扰，软件跑飞的情况下，能使系统恢复到正常状态。

3、结束语

       磁致伸缩技术应用于测量液位将逐渐成为油品销售企业的重视和青睐。集中配送管理模式的试行和行业内推广、管理决策的网络化将能使其发挥更加有效的作用。而为提高管理效率，运营决策中心能够及时了解、掌握现场一手资料就显得尤为重要。所以，现场管理手段尤其是设备技术水平的提高时不可或缺的前提之一。

       总之，液位仪的出线与日益推广，会给油品进销存管理手段的现代化提供硬件上的保证，同时，液位仪技术也会随着现代科学技术的不断提高而日益完善。






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