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液位控制要用到的两种传感器

液位控制,说白了就是回答两个问题:水位到哪了?水压多大?
不同的传感器回答不同的问题,选对工具才能把活干好。

液位感应器——"水位到哪了?"

表格
类型
怎么检测
安装方式
特点
接触式
必须碰到液体才动作
浸入液体内部
可靠,但探头长期泡在液体里会腐蚀
感应式
不接触液体,隔壁感应
贴在容器外壁
不怕腐蚀,但受容器壁材质和厚度影响

选型判断:
液体有腐蚀性 → 选感应式,不接触就不腐蚀
容器壁太厚或材质不透明 → 感应式可能穿透不了,只能用接触式

压力感应器——"水压多大?"

压力感应器检测的是液体产生的压力,压力随液位高度变化——水越深,压力越大,所以测压力就能换算出液位。
液位高度 ↑ → 液体压力 ↑ → 压力感应器输出信号变大 → PLC换算液位值

它输出的不是简单的开关信号,而是连续变化的压力值(通常是4-20mA模拟量),可以直接接入PLC的模拟量输入点,实现精确的液位监控。

液位感应器告诉你"到了/没到"(开关量),压力感应器告诉你"到了多少"(模拟量)。只做高低液位报警→液位感应器够用;要实时显示液位高度→必须上压力感应器。

本案例用到哪两种?

本案例同时使用了液位感应器和压力感应器,各司其职:

液位感应器 → 检测液位是否到达设定位置(高液位/低液位报警)
压力感应器 → 检测实时压力值,参与自动控制逻辑
设备示意图如下图。

控制要求拆解

先理清逻辑再写程序,不然写到一半条件搅在一起就乱了。
整个系统就管两件事:水泵什么时候抽水,进水阀什么时候补水。而单按钮启停是总开关,控制整个系统运行与否。

① 总开关——单按钮启停

表格
操作
结果
按一次启动按钮
设备运行,运行指示灯点亮
再按一次启动按钮
设备停止,运行指示灯熄灭

这是前面讲过的递增指令经典应用——按一次计数+1,奇数启动,偶数停止。

② 水泵控制——两个启动条件,两个停止条件

水泵启动条件(必须同时满足):
储水罐压力  低于  设定值(水不够了,需要补)
雨水罐液位  高于  下限(还有水可抽)
系统处于运行状态

水泵停止条件(满足任一即停):

储水罐压力  高于  设定值(水够了,不用再抽)
雨水罐液位  低于  下限(没水了,不能再抽,防干抽)

水泵启动逻辑:
运行状态 ✓   AND   储水罐压力低 ✓   AND   雨水罐有水 ✓   → 启动水泵
水泵停止逻辑:
储水罐压力高 ✓   OR   雨水罐没水 ✓   → 停止水泵

③ 进水阀控制——液位自动补水

表格
条件
动作
说明
雨水罐液位  低于  中液位
进水阀打开
水少了,开始补
雨水罐液位  高于  上限
进水阀关闭
水满了,停止补
阀逻辑:
液位 < 中液位 → 开阀补水
液位 > 上限    → 关阀停止

注意:进水阀的开关只看液位,不看系统是否运行。因为雨水罐是水源,液位低了必须补水,哪怕系统停了也得补,不然下次启动没水用。

全局逻辑一张图看懂

                  

【I/O分配】      

I/O分配如表,有5个输入点,3个输出点。

压力继电器——到了设定压力就"拍一下"PLC

压力继电器可以理解为带开关的压力感应器:压力没到设定值→触点断开,压力到了设定值→触点闭合,给PLC一个信号。

接线:和光电开关一模一样

棕色(+24V)、蓝色(0V)、黑色(信号输出)——三线制,跟普通光电感应器接法完全一样,输出接PLC的X点(数字量输入)。

怎么设定压力值?

压力继电器正面有调节按钮/旋钮,直接在上面设定目标压力值。当实际压力达到设定值时,内部触点动作,PLC的X点接通。
水位深 → 水压大 → 压力达到设定值 → 触点闭合 → PLC X点ON
水位浅 → 水压小 → 压力低于设定值 → 触点断开 → PLC X点OFF

压力继电器输出的是开关量(到/没到),不是模拟量(到了多少)。如果你的项目需要实时显示具体压力数值,要用压力变送器(4-20mA输出),不是压力继电器。

程序编写及思路

先把I/O分配搞清楚,再看程序逻辑才不晕:

I/O分配表

表格
地址
类型
说明
X0
输入
启动/停止按钮
X1
输入
压力继电器(储水罐压力到设定值时ON)
X2
输入
雨水罐上限液位感应器
X3
输入
雨水罐中液位感应器
X4
输入
雨水罐下限液位感应器
Y0
输出
运行指示灯(兼系统运行标志)
Y1
输出
水泵
Y2
输出
进水阀

① 系统启停——ALT指令实现单按钮切换

X0(启动按钮)──→ ALT Y0      ← 每按一次,Y0状态翻转一次
表格
按钮次数
Y0状态
系统状态
第1次
ON
运行,指示灯亮
第2次
OFF
停止,指示灯灭
第3次
ON
运行,指示灯亮

ALT(交替输出)指令就是这么用的——一次翻转,奇数启动偶数停止,比用递增+取余更简洁。

② 水泵控制——两个条件同时满足才启动

翻译成大白话:
水泵启动:系统在运行 AND 储水罐压力还没到(X1没动作,取常闭)AND 雨水罐有水(X4检测到水位过下限)
水泵停止:系统停了 OR 储水罐压力到了(X1动作,取常开)

X1用的是常闭——压力继电器没动作时X1是OFF,常闭触点导通,条件满足;压力到了X1变ON,常闭触点断开,水泵停。这就是"取反"思维:信号没来=条件满足。

③ 进水阀控制——上升沿触发,两个条件复位

X3(中液位)──↑(上升沿)── AND Y0(运行)──→ SET Y2(开阀)

为什么要取上升沿?因为液位到达中液位时,X3从OFF变ON,只需要触发一次开阀动作,不需要持续触发。如果不取上升沿,X3持续ON期间每扫描周期都会执行SET,虽然结果一样,但逻辑不干净。
进水阀关闭:水位到了上限 OR 系统停了

进水阀用SET/RST而非ALT,因为开和关的条件不同——开阀靠中液位触发,关阀靠上限或停机触发,逻辑不对称,不能用交替指令。

三段逻辑总览

      

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