一、產品概述

ZTP－A2型智能探測料位計為CTS－Z型料位計的換代產品并在原ZTP-A型料位計的基礎上加以了改進。該產品采用了德國西門子可編程控制器、TD400操作員界面及歐姆龍旋轉編碼器，具有運行可靠、響應速度快、測量精確、調試方便簡捷、可遠程控制、可用于惡劣的工業環境等優點。

工業現場的傳感器與儀表往往相距幾十米甚至數百米遠，這就要求設備具有很強的抗干擾能力和很高的可靠性。原CTS-Z型料位計的儀表部分采用分立電子元件和普通儀表，抗干擾能力很差。因電磁的干擾很容易造成數據的漂移，導致測量不準確，甚至無法測量。為此，我公司在原產品的基礎上，采用了西門子可編程控制器和歐姆龍絕對型旋轉編碼器等先進的高科技產品，歐姆龍絕對型旋轉編碼器可以把重錘的位置轉化成格雷碼送到PLC，重錘的某一位置對應一個唯一的碼值。即使某一時刻受到干擾，但下一時刻就可以把丟失的碼找回來，不會因為干擾而產生累計誤差，保證了重錘回原點的準確性，從根本上解決了其抗干擾難題。同時還增加了西門子TD400操作員界面。TD400具有功能強、背光液晶顯示、全中文界面、操作簡捷、維護方便等特點。友好的操作界面使得ZTP－A2型料位計調試簡捷、操作簡便、數據直觀。特別適用于冶金、煤炭、化工、水泥、儲運等行業的豎爐和料倉的粉末狀、塊狀、顆粒狀物料的料位檢測與控制。

二、產品構成

本產品由控制箱、驅動機箱及連接電纜組成�？刂葡淇砂惭b在現場的墻壁上或支架上(也可以安裝在控制室內)，通過連接電纜與驅動機箱相連接共同組成料位計探測系統 (見圖1) 。

圖1  系統結構圖

控制箱由西門子S7-200可編程控制器(CPU222) 、開關量輸入模塊（EM221）、西門子操作員界面TD400、斷路器、接觸器、模擬量輸出模塊(EM232，可選)等組成。驅動機箱由電氣底板、電動機 、減速機、繞線盤 、1#絕對型旋轉編碼器 、隨動輪 、微型減速機、2#增量型旋轉編碼器 、擺動支架 、微動開關、導向輪、重錘等組成(見圖2)。

    圖2  驅動箱結構示意圖

三、技術規格

1、測量范圍：0.00～10.00 m  

2、測量誤差：±5cm(料位)     

3、電源：3N～50Hz  380/220V   

4、功耗: 150W     

5、工作環境：-10～+115℃

6、控制箱外形尺寸：400×320×600 mm

7、控制箱安裝方式: 垂直安裝

8、驅動機箱至控制箱信號傳輸距離≤1Km

四、工作原理

定義：

①原點:相當于一個坐標原點，在運算中是一個參考點，對應重錘在放錘的整個行程中的一個具體物理位置，在PLC中的編碼為“0”。根據需要可以把重錘在行程中的任一位置設定為原點，通常把倉頂設為原點。“重錘高度”及其他的限位都是以“原點”為參考點的。

②重錘高度:重錘距倉底的距離。

③料面高度h:料面距倉底的距離。

④空倉高度H :原點距倉底的距離。

⑤探料信號:自動探料時間到、按下手動探料F1或上位機給的遠程探料信號。

⑥觸料面信號:重錘接觸到料面的信號。

⑦當前編碼:1#旋轉編碼器傳給PLC，經PLC處理后得到的碼值。

ZTP－A2型料位計具有自動和手動兩種工作模式。手動模式可隨時探測料面高度，自動模式可由用戶設置為以分鐘為單位的時間間隔自動探測，隨時顯示探測結果。

放錘過程(參看圖2)：料位計接收到探料信號后，在可編程控制器(PLC)的控制下，使下降交流接觸器得電吸合，電動機通過連軸器帶動減速機轉動，減速機再帶動繞線盤轉動放出鋼絲繩使重錘從原點位置（當前編碼為0）開始下降，1#旋轉編碼器與繞線盤同步轉動。在鋼絲繩的壓力作用下，隨動輪也隨鋼絲繩運動而轉動。隨動輪再通過微型減速機及連軸器帶動2#旋轉編碼器轉動，鋼絲繩通過擺動支架和導向輪在重錘重力的作用下下降。（為保證料位計探測的準確性，當重錘停在原點位置左右即當前編碼大于-25小于25時料位計接收到探料信號后才會探料）

1#旋轉編碼器與繞線盤同步轉動，并將重錘的位置轉化成格雷碼送到可編程序控制器（PLC）的輸入端，PLC將采集到的格雷碼進行譯碼、累加等數學運算處理，并將運算的結果通過操作面板TD400中所顯示的“當前編碼”間接的表示出來。

觸料面停錘過程(參看圖2)：鋼絲繩在重錘的重力作用下，始終保持拉緊狀態，鋼絲繩和隨動輪間有足夠的摩擦力帶動隨動輪轉動，2#旋轉編碼器將采到的編碼送到PLC進行分析處理。當重錘接觸到料面時，鋼絲繩由于失去重錘拉力作用而松弛離開隨動輪，隨動輪減速甚至停止運轉，從而2#旋轉編碼器200ms內采到的碼值減小。PLC分析得到觸料面信號(停錘信號)，下降交流接觸器斷開，電動機停止。PLC根據2#旋轉編碼器提供的碼數計算出重錘下降的距離h1，及料面高度h(h=H－h1)，并在操作面板上直接顯示出料面高度h。

收錘過程(參看圖2)：觸料面停錘3秒后，PLC控制的上升交流接觸器吸合，電動機轉動,收錘直到原點。在收錘的過程中，電動機帶動減速機使繞線盤和1#旋轉編碼器同步轉動，PLC將采集到的1#旋轉編碼器發出的格雷碼進行處理后，將得到的“當前編碼”與停錘提前量相比較，當小于此值時，PLC控制上升交流接觸器斷電，電動機停止，探測結束，到此完成了一個探料周期。

五、功能與使用

1、TD400操作面板(見圖3)：

圖3 TD400操作面板示意圖

2、TD400操作員界面各按鍵功能及顯示信息如下：

※僅當出現埋錘報警并通過按F3清除報警后，手動收錘才有效。

1)上表中帶“****”的均為可顯示信息。

2)上表中序號3—5中的信息為正常顯示信息，其數值(****)不能修改。

3)上表中序號6—10中的信息中的數值(****)可根據具體情況及用戶需要修改，具體修改方法請參照下面的參數設定部分。

a.空倉高度：原點距倉底的距離。(可由用戶設定)                              b.重錘高度：重錘距倉底的距離。(測量過程中測量值實時改變)           c.料面高度：料面距倉底的距離。(在重錘觸料的時刻，該值更新并等

于此時重錘高度，保持該值至下一次重錘觸料面)                       

d.料面上限：允許的最高料面。(可由用戶設定)

e.料面下限：允許的最低料面。(可由用戶設定)

f.當前編碼：1#旋轉編碼器采集到的碼值。(放錘時遞增，升錘時遞減)

g.設原點：  調整原點時使用。(將該處的“1”改為“0”時，把當前重錘的位置設定為原點)

h.探位間隔：自動測量的間隔時間。(以分鐘為單位，可由用戶設定)

1. 停止參數：用來判斷隨動輪轉動快慢的參數。(數值越大，判斷越靈敏；數值越小，判斷越遲鈍。設值過大，可造成誤停錘，一般設為4-6�？捎捎脩粼O定)

j.最低料面：空倉高度減去可探測的鋼絲繩有效長度。例如空倉高度為5米，鋼絲繩最多可下探4米，最低料面就應設為1.1米左右。

3、參數設定(參看圖3)

1)、按2<顯示信息選擇>鍵,選擇需要修改顯示的信息；

2)、按6<信息行選擇、加減數字鍵>上下箭頭,在1<文本顯示窗口> 中選擇要修改的信息的行,使光標在要修改信息行前第一個字符上閃爍；

3)、按5<修改數據、確認信息>ENTER鍵確認,使光標移動到當前信息行中要修改的數字區,光標在數字區第一個數字的最后一個字符上閃爍，或按4<退出當前編輯>ESC鍵,退出當前選擇行,光標消失,進行第6步；

4)、按6<信息行選擇、加減數字鍵>鍵的上下箭頭增加、減小數字；

5)、按5<修改數據、確認信息>ENTER鍵使修改結果有效，同時光標移動到第二個數字的最后一個字符上閃爍，再重復第4步的操作，改好后按5<修改數據、確認信息>ENTER鍵當前行消失；或按4<退出當前編輯>ESC鍵使當前修改無效,光標消失；

6)、按2<顯示信息選擇>中F3鍵,使窗口顯示正常信息。

如在1<文本顯示窗口>中不顯示預先定義好的、與本系統有關的信息之一時，可連續按4<退出當前編輯>ESC鍵，使在1<文本顯示窗口>中顯示預先定義好的、與本系統有關的信息之一，再進行參數設定，或按F3鍵顯示正常信息。

舉例:( 以料面上限為例 )

(1)、當顯示窗口顯示上表中所列信息之一(否則連續按鍵)時,按鍵,使窗口顯示:

     (2)、按6<信息行選擇、加減數字鍵>中上箭頭時，光標在第一行“料”字上閃爍:

     (3)、 按5<修改數據、確認信息>ENTER鍵,使光標移動到修改數字(5.40)的最后一位上閃爍:

(4) 、按6<信息行選擇、加減數字鍵>中上/下箭頭修改數字到6.00米,按5<修改數據、確認信息>ENTER鍵,修改結束,本行信息消失。

(5)、按F3窗口顯示正常信息:

4、料位計有自動測量功能。預置好自動監測的間隔時間(以分鐘為單位)，料

位計將自動定時測量。在自動待測狀態下可以按F1鍵或上位機給遠程探料信號，隨時進行手動測量。若自動測量間隔時間（探位間隔）設置為“0”，否則只能手動測量。

5、料位計有報警提示功能。報警時操作面板有故障種類顯示，報警種類如下：

1. 1#編碼器信號故障（探料時PLC檢測到1秒內采集到的1#編碼器碼值不變或者發生突變）

原因：①1#編碼器信號線故障，設一下原點把“當前編碼”復位為0然后緩慢轉動電機與減速機之間的連軸器使重錘向下，從TD400上觀察“當前編碼” 是否依次增加直到255以上，如有不連續上下波動現象說明信號線有故障。

②1#編碼器連軸器松。

2)2#脈沖故障報警(探料時PLC檢測到1秒內沒有接收到2#編碼器發出的計數脈沖)

3)超上限報警(料面超出設定的上限)

4)超下限報警(料面低于設定的下限)

5)埋錘報警(升錘時PLC檢測到1秒內兩個編碼器的信號都沒有發生變化)

當PLC檢測到埋錘報警時為保護電機及其它設備，本料位計會自動停

止電機運行，這時先不要清除報警，先檢查一下驅動機構以及重錘情況，

沒有異常清況后，按F3清除報警，然后按F2手動收錘，脈沖復位；當PLC

報其它任何一種故障時都能自動把重錘提回倉頂，減少了埋錘機會。報警

以后，請按F3清除報警。如果連續出現報警，請檢查設備。

6、料位計有復位升錘功能。如遇意外情況，重錘沒有回到原點，按復位鍵或

設備初上電，PLC將控制電機升錘。這樣就避免了測量時突然斷電，再上

電送料時出現埋錘。

7、料位計有遠程探料功能。在PLC輸入端(I0.3)上外接一個常開自復按鈕,

按動按鈕，或上位機給PLC一脈沖信號，即可實現遠程探料。

8、料位計有遠程禁止功能。在PLC輸入端(I0.4)上外接一個自鎖按鈕，當按

鈕打開時，可進行測量；當按鈕閉合時手動與自動探料均被禁止或上位機給PLC一信號使料位機禁止工作。本功能與送料系統配合動作，可提高運行的可靠性。

六、安裝與接線

1、電氣控制箱：電氣控制箱（如圖4）建議固定到控制室的墻上，便于與其它控制系統相連也便于操作人員觀察和操作，安裝尺寸見圖5。    

圖4 電氣控制箱                                                     圖5 控制箱固定尺寸

2、安裝：（參考圖6）用戶可在料倉頂部開一個φ100mm的孔,并如圖6（A向）所示做一個活動的蓋，工作時鋼絲繩能自由的上下運動。開孔位置應選在重錘及鋼絲繩工作過程中不直接受下料沖擊并能反映物料平均高度處.如果料位計所探的物料為高溫材料，可如圖中所示選用件9耐高溫鏈條（注意件7導向輪的位置，不能讓鋼絲繩進入高溫環境，也不能讓鏈條通過導向輪）。安裝過程中，先把鋼絲繩放開，連接好重錘和鏈條，把重錘放入孔中，然后把驅動箱支架固定在兩個槽鋼上（M8螺絲4個）；導向輪7安裝在探測孔上方，使鋼絲繩對中探測孔，然后調好驅動箱體的位置，使得鋼絲繩通過兩個滑輪運行自如，這時用點焊機將兩個槽鋼點焊在倉頂。（槽鋼100×320兩件由用戶自己配置;鋼絲繩應定期更換,如發現鋼絲繩出現形變沒有韌性請更換鋼絲繩）

圖6 驅動箱體安裝圖                   

圖7  驅動箱支架固定圖

3、接線

L1、L2、L3 是三相交流電電源，經用戶熔斷器輸入,N是零線。L+、M、I0.0～I0.7、I1.4～I1.6均為直流信號直接進PLC，Q0.0、07為AC220V信號控制接觸器線圈，因而在走線時這兩種信號必須分開走電纜，要禁止直流與交流信號走在同一根電纜上。

1)控制電纜應避開高壓線和動力線，盡量單獨走線，加防護鋼管。

2)控制箱電源線應選用標稱截面為1.5～2.5mm2的導線。

3)控制電纜導線應選用標稱截面為0.5～1.5mm2的導線，驅動機箱與電氣控制箱之間連接電纜必須選用屏蔽電纜。

4)信號線必須用屏蔽電纜。

七、調試步驟

1. 確認電機相序是否正確

       合上電氣控制箱內的三極斷路器，斷開兩極斷路器，用螺絲刀點動控制箱內的接觸器（左邊接觸器吸合重錘向下，右邊接觸器吸合重錘向上）確認電機相序是否正確，如不正確倒一下相序。

1. 調整重錘初始高度(設原點)

依據保持兩極斷路器斷開狀態，手動(通過控制箱內交流接觸器的通斷)將重錘調整至預設高度(原點位置)后，斷開三極斷路器合上兩極斷路器（因為料位計有復位收錘功能，初次調試時料位計接受的信號非實際信號有可能會造成誤收錘），此時PLC應該已通上電TD400面板有顯示，操作TD400，按F4鍵，如果此時“當前編碼”不是0，則按以下步驟操作：

1)向上或向下箭頭鍵，把光標移動到“設原點”這一信息上。

2)按ENTER鍵把光標移到該信息行數據區。

3)按向上或向下箭頭鍵，將“設原點”設為0，按ENTER鍵，待“當前編碼”變為0，則設置完畢。(“設原點”設為0后會自動變為1，設為其它數無效,也會自動變為1)

注意：如探料過程中斷電或出現報警，為保證料位準確，請重新調整重錘初始高度（設原點）。

2、參數設定

所有參數設定均可通過操作TD400來完成，具體操作步驟請參照說明書5—6頁。

完成上述設定后合上三極斷路器按F1手動探料幾次，觀察測量過程中有沒有出異常情況及報警。如出現報警請按照TD400所顯示的報警種類及接線原理圖檢查。如無異常，則調試完畢，可投入正常使用。