专利名称：高精度光纤式液位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量油罐等容器液位的仪器，特别是一种使用光信号来检测液位的仪器。
背景技术：
传统的各种液位检测仪表，其现场的检测、变送都是采用电信号。由于石化系统、油田系统的各种油罐属于易燃易爆区，如果使用传统的液位计在现场检测液位，会因为雷击，线路产生过高耦合电压而损坏。因此传统的液位计不适应在这样的场合使用。
为了解决上述问题，现国内也有开发利用光编码方式实现液位检测的光纤液位检测计。这种产品的数据计数、处理采用的是自行开发的单片机，由于开发者技术水平和经验有限，芯片供货渠道多为零售散件，很难开发出高质量的产品，在现场使用时经常出现计数溢出、死机问题。不但如此，由于单片机与上位计算机通讯为自定义的通讯协议，其驱动程序也要特殊编制，与上位计算机通讯时常出错。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适合于易燃易爆区使用的、其数据计数和处理采用可编程控制器的高精度光纤式液位计。
本实用新型的目的是这样实现的它有液位传感器、光信号检测与传输，其特征是液位传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路U3、U4处理经连线PA、PB连到可编程控制器CPU224的高速计数口0(HSC0)输入端子，可编程控制器串行通讯口通过通讯电缆与上位计算机通讯口相连，实现与上位计算机的数据通讯。
传感器的浮子置放于被测介质的液面上，根据阿基米德定律，被测介质液位发生变化时，浮子随着液面做同步移动，这种直线位移通过传动系统变为角位移，并通过磁耦合器带动光码变送器输出两组带有一定相位差的光脉冲信号，光电转换电路将这两组带有液位变化信息的光脉冲信号转换为电脉冲信号，经过可编程控制器内的高速计数器判向计数后，进行计数数据转换，还原为液面变化量，并以标准R232或RS485信号输出给上位计算机系统，实现液面温度显示、容积计算、历史数据存储、报表和打印等功能。
本实用新型与现有技术相比，具有可靠性高、价格适中、使用方便，通讯接口和协议为内置标准化产品。可编程控制器还提供了两路模拟量信号输出，既可用于现场显示，也可以为第三方系统提供标准模拟量信号。
以下结合附图进一步说明本实用新型。


图1是信号转换器电原理图。
图2数据处理器电原理图。
具体实施方式
U5为电-光转换-发送电路，U3为光-电接收-转换电路。计数、数据处理采用可编程控制器，可编程控制器采用德国SIEMENS S7-200 CPU224一台，CPU224扩展一个2AO的模拟量I/O模块。本实施例以一个系统四个油罐为例说明本系统硬件的连接。1#油罐液位光纤传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路处理经连线PA1、PB1连到可编程控制器CPU224的高速计数口0(HSC0)输入端子I0.0、I0.1，按钮SB1为1#油罐液位脉冲计数的复位按钮，通过连线101与CPU224的I0.2相连。2#油罐液位光纤传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路处理经连线PA2、PB2连到可编程控制器CPU224的高速计数口4(HSC4)输入端子I0.3、I0.4，按钮SB2为2#油罐液位脉冲计数的复位按钮，通过连线103与CPU224的I0.5相连。3#油罐液位光纤传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路处理经连线PA3、PB3连到可编程控制器CPU224的高速计数口1(HSC1)输入端子I0.6、I0.7，按钮SB3为3#油罐液位脉冲计数的复位按钮，通过连线105与CPU224的I1.0相连。4#油罐液位光纤传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路处理经连线PA4、PB4连到可编程控制器CPU224的高速计数口2(HSC2)输入端子I1.2、I1.3，按钮SB4为4#油罐液位脉冲计数的复位按钮，通过连线107与CPU224的I1.4相连。模拟量输出模块EM232通过连线111、113和115、117输出两路4-20mA信号(AO1、AO2)。可编程控制器串行通讯口(PORTO)通过通讯电缆与上位计算机RS485通讯口相连，实现与上位计算机的数据通讯。光电转换部分、光缆尾纤盒、可编程控制器、电源、接线端子安装在一台仪表柜内。
机械安装方法(1)传输介质4芯多模铠装62.5/125光缆。
(2)无浮顶油罐安装无浮顶油罐的液位检测是通过置于油面的浮盘对液位的实时随动实现的。浮盘置于罐内的油面上，变送器水平安装于油罐顶部的透光孔(人孔盖)上平面。人孔盖要求水平倾角不大于3度。现场安装时，工程人员预先将人孔盖拆下，运到安全区，利用转床按要求在其平面上进行开孔。变送器利用4个M12螺栓固定于人孔盖上平面。为了防止油罐内浮盘随介质发生水平移动，影响测量精度，设备安装时增加了导向系统。导向系统的镇铁经人孔盖放入罐内，两根导向钢丝上端人孔盖上，上方加盖防锈护套。
(3)内浮顶油罐安装内浮顶油罐的液位检测是通过置于罐内浮顶上的浮盘对液位的实时随动实现的。浮盘置于罐内的浮顶上，变送器水平安装于油罐顶部的透光孔(人孔盖)上平面。人孔盖要求水平倾角不大于3度。现场安装时，工程人员预先将人孔盖拆下，运到安全区，利用转床按要求在其平面上进行开孔。变送器利用4个M12螺栓固定于人孔盖上平面。由于内浮顶油罐结构的特殊性，变送器的编码配重部分无法安于油罐中，在安装过程中要求工程人员选择合适位置(靠近人孔盖，位于罐外且距离油罐外表面≤500mm)树立一DN108钢管(导向管)，管高度(参考地面)为人孔盖距地面高度H1+120mm。导向管下端利用M24*500mm地脚螺栓进行固定，上端经支架(现场制作，材料为∠50角钢)固定于油罐安全护栏上。
(4)外浮顶油罐安装外浮顶油罐的液位检测是通过置于罐内浮顶上的浮盘对液位的实时随动实现的。浮盘置于罐内的浮顶上，变送器水平安装于油罐顶部仪表平台(现场制作)。仪表平台要求水平倾角不大于3度。现场安装时，工程人员预先在仪表平台平面上进行开孔。变送器利用4个M12螺栓固定于仪表平台上平面。由于外浮顶油罐结构的特殊性，变送器的编码配重部分无法安于油罐中，在安装过程中要求工程人员选择合适位置(靠近人孔盖，位于罐外且距离油罐外表面≤500mm)树立一DN108钢管(导向管)，管高度(参考地面)为人孔盖距地面高度H1+120mm。导向管下端利用M24*500mm地脚螺栓进行固定，上端经支架(现场制作，材料为∠50角钢)固定于油罐安全护栏上。
(5)控制柜体安装控制柜体安装于监控室内，柜体安装牢固，接地线接触良好。
权利要求1.一种高精度光纤式液位计，它有液位传感器、光信号检测与传输，其特征是液位传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路U3、U4处理，经连线PA、PB连到可编程控制器CPU224的高速计数口O(HSCO)输入端子，可编程控制器串行通讯口通过通讯电缆与上位计算机通讯口相连，实现与上位计算机的数据通讯。
2.按照权利要求1所述的高精度光纤式液位计，其特征是所说的液位传感器有四个，每个传感器的两路光信号经过光-电接收-转换电路U3、U4处理，分别经连线PA1和PB1、PA2和PB2、PA3和PB3、PA4和PB4连到可编程控制器CPU224的高速计数口O(HSCO)、高速计数口4(HSC4)、高速计数口1(HSC1)、高速计数口2(HSC2)对应输入端子IO.0和IO.1、IO.2和IO.3、IO.4和IO.5、IO.6和IO.7、I1.0、I1.2和I1.3、I1.4。
专利摘要本实用新型提供了一种高精度光纤式液位计，所要解决的技术问题是现利用光编码方式实现液位检测的光纤液位检测计，其数据计数与处理采用的是自行开发的单片机，由于芯片供货渠道多为零售散件，很难开发出高质量的产品，在现场使用时经常出现计数溢出、死机问题。还由于单片机与上位计算机通讯为自定义的通讯协议，其驱动等程序也要特殊编制，与上位计算机通讯时常出错。本实用新型的要点是液位传感器的两路光信号经过光－电接收－转换电路U3、U4处理，经连线PA、PB连到可编程控制器CPU224的高速计数口O(HSCO)输入端子，可编程控制器串行通讯口通过通讯电缆与上位计算机通讯口相连，实现与上位计算机的数据通讯。本实用新型的积极效果是具有可靠性高、价格适中、使用方便，通讯接口和协议确立为内置标准化产品。适合用于对油罐等容器的液位检测。
文档编号G01F23/292GK2676165SQ20042003059
公开日2005年2月2日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者聂森, 李建明, 许建宁, 段志永 申请人:沈阳三义自动控制有限责任公司