液位探测器与液位监测原理

1、继电器、阀杆位置近接幵关， A阀（也叫产品阀）第七章灌注系统TBA19的灌注系统是一种闭环的自动控制，除此之外还有调节阀位置监控、调节阀膜片渗漏监护系统。 用于控制的部件:液位浮子、液位探测器、IP转换阀、液位调节卡或 TMCC液位控制卡、液位调节阀、液位图1是灌注系统的示意图，主要包括：1-灌注调节阀2-产品管线3-下填料管4-液位监测器5-液位磁性浮子6-压缩空气管线7-泄漏探测器8-IP转换阀 9-液位调节卡 工作顺序：当灌装机到达生产步骤，按动上行键, 设备首先进入拉纸状态，程序首先监测灌注管液位在 最低点，也就是磁性浮子在最低点，浮子的磁环在液位传感器上作用，使得液位传感器输出一个电

2、压值到 液位调节卡，当图案校正到正常范围之内（图案校正 系统会讲到），程序会要求液位调节卡输出一个电流5值（0 20mA）至到 IP转换阀，IP转换阀打开，压缩空 气通过IP阀进入液位调节阀内，推动阀芯工作。调节阀打开后，产品通过调节阀迅速进入到预先 封合好的纸管内，开始灌注时产品给入量较大，浮子 快速上升，当浮子到达液位监测器的 30-50%时，液 位监测器又会给液位调节卡输出一个电压值，液位调 节卡随着输入电压值的增高，会输出一个变大的电流 值，该电流值控制着IP阀的开度减小，因此从IP阀 到调节阀的空气压力也开始减小，调节阀的开度也减 小,通过调节阀的产品供给量降低，纸管内液位下降， 控

3、制系统又会按照上述控制反向调节，液位又会上 升。通过以上的调节，纸管内液位最终会停留在一个 相对稳定的位置上，保证了产品灌注精度。#图2图2是一个灌注系统的简单示意图。我们之 所以选用利乐自动灌装设备的目的，就是要 得到稳定、精确的灌装量，保证每一包产品 容量相等。利乐 TBA/19灌装机的运转速度 和灌注管口径（也就是灌注开启度）已经是 固定的了，唯一决定每包产品容量的就是纸管 内的液位了。图1中所有的控制系统就是为 了控制纸管内相对恒定的液位。107图3SX VD CM *LC1.8 V DCigna Ou: K U DC _l图3是灌注系统中的液位探测器与液位 监测原理，1是带有磁环的浮

4、子，在浮子 内部的中间横截面位置上，有一圈永久磁 环，而液位探测器的原理类似于干簧管， 当浮子的磁环到达探测器得某一位置时， 磁场的作用使液位探测器中的开关闭合 导通，如图箭头所示。在液位探测器内，串联着 15个电器元 件，两端连接9.6V的电压。当9.6V的电 压每通过一个电器元件时，便产生 0.6V 的压降，以此类推，当液位探测器中最下 面的开关导通，输出一个0.6V的电压，当液位探测器中最上面的开关导通，输出 一个9.6V的电压。依此类推，从下至上 开关导通后依次产生 0.6、1.2、1.8、2.4、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0、6.6、7.2、 7.8、8.4.9.0

5、.9.6V等14个不同电压信号。因浮筒在最低位时磁环不使任何一个开 关导通，所以输出是零伏特，所以在浮筒 的工作范围内共有15个不同的电压信号 输出到液位调节卡或 TMCC卡上，在液 位调节卡或TMCC卡上有指示灯对应不 同的电压信号，所以通过指示灯就能观察 纸管内的产品液位。109Regulating valveIIft ProduciI I Conipi essecirI I Non-cwdnictiwe prt regulor9 Condipotive layer in the dmphragrr口 Non-coridtKtive layer in the diapliragm1-位置监

6、测电眼 2-产品侧隔膜片 3-调节阀阀杆 4-泄漏探测器输入端（低点位）5-泄漏探测器输出端（高电位）6-通气消音器 7-压缩空气侧膜片密封腔一密封腔 图4是灌注系统中调节阀的详细解剖图，图中黄色为产品，蓝色为压缩空气，它们之间用两 个隔膜片隔开，产品绝对不能向左侧方向渗漏，压缩空气也不能向右侧渗漏。如果产品渗漏， 渗漏监测装置会反馈信号到PLC，设备将作出相应反应。我们所用的膜片实际上分为两层，见图5, 层是导电层，一层是非导电层。膜片会在生产、清洗、升温过程中逐渐老化损坏，这 样产品侧会和外界相通，这样会造成无菌系统破坏，产品受到污染。假设图6中粉色圆圈处为泄漏点，当膜片泄漏时，产品会从膜

7、片的非导电侧渗漏到导电侧，这样就会使图5中4和5之间导通，渗漏探测器输入端就会接收到一个电信号，因此设备就会发出膜片泄漏”的报警信息。当压缩空气给进调节阀时，阀杆3向右侧移动，调节阀打开（如图所示），产品经阀头两侧流出（这样设计是为了使流出产品的量更均匀，容易控制液位），进入预先封合的纸管内。由于阀杆向右侧移动，图 4中红色虚线所示的腔体空间加大，蓝色虚线所示的腔体减小，如果是 全密闭的，膜片移动时要克服大气压强才能移动（原理如马德堡半球试验），所以为了保证阀 杆左右活动顺畅，在调节阀中设计了通气孔（图中用粉色圆圈表示），并加装了通气消音器6，这样在膜片左右移动时，密封腔的大小产生变化由通气孔

8、和通气消音器进行了弥补。图4中1为调节阀阀杆监测电眼，它的主要任务是在预热二到烘干、CIP清洗时监测阀杆以动的位置。热二到烘干时，调节阀的给入气压为2bar，CIP清洗时为4bar，生产时为0.8-1.0bar。#图6图6导电体L11 L1& =19C - M mAgH17 B非导电体1S«尸 O-TW图6是灌注系统中的液位调节卡，我们前面讲过，浮子的位置也就是产品 液位位置通过液位传感器输出信号至液位调节卡，调节卡通过输入电压信 号的变化（0-9.6V）改变输出电流信号（0-20mA），从而改变压缩空气通 过调节阀的多少。iii11 ALL HIGH电位计42 AL. HI

9、GH 光二扱管3 AL* LOW发比二极萱4发光二极管，水平指示養图7 图11是液位调节卡的 详细分解图。首先看图乙图中 1是“全高”电位计（ Pote ntiometer ALLHIGH ），这是调定产品高液位 报警点的电位计。在灌装机零 位时，将下灌注管安装，提升 浮子到发光二极管 4发光（从 顶部数第二个），同时检查发光 二极管2是否发光，如果没有 发光，可转动电位计 1来进行 调整，直至发光。发光二极管：是监测有无下灌注管的，下灌 注管移去，发光二极管 3亮， 反之则灭。综上所述，只要浮子（也就 是液位）触发图中 4所指示的 发光二极管，设备就会高液位 报警。#在TBA/19 020型

10、机中，已将液位调节卡更换为 TMCC卡控制液位了， TMCC 意思是 利乐多功能小型控 制器”在TBA/19 010型灌装机中，也有一部分将液位调节卡改为 TMCC卡控制液位了，下面我们就结合 图片描述一下 TMCC卡是如何控制液位的。TMCCTT/CCFilling Control SystemL斟目宜&tfStEdion _ ?. FrWiidofl 曲.Cieaung _LL国For 诧加 Ttoad _11 GcnnwnfcaKOErerie 一 斗 CT'Jiicaion 跑:_ % Oorrnuncaori cjata 怡.5. I/Ptafwducersijiai

11、» FftHaailOutxtS1U巧 云"".La世叶低3?畀切ha旳狎f-o r3E口 5H=»01£：绷SifilsKcnjMlhtfwEd 诙 _e*I卜甘mFfi时.uesl hjTtf tram S2% jg«l l"idTa ?aii "兰、二二二二 一龙* Lor.eami 珥 Fling OK 左Transmn OlC首先看看TMCC卡上的输 入输出点，图中卡左侧接 线为卡的输入端，从上至 下依次为：1 + 24V 2 接地线3液位显示 9 杀菌信号10 生产 信号11清洗信号 12 预灌注信号1

12、3 强制下载14 可以通 讯信号15 通讯时钟 信号16 -通讯数据 图中卡右侧为卡的输出 端，从上至下依次为：5 IP转换阀信号6 液位输出信号25高 液位报警信号26 低 液位报警信息27 灌 注OK 28 信息传送OK 图8中红框所显示的是TM CC卡上控制灯所代表的含 义。113| ONNonnal or Prefilling startsHigh ievel alarmLow level alaimProductionCleaningSterilisationL矽引 higher than 83%Level higher than 66%Levei higher than 50%Le

13、vel Mgherthan 33%Level higher than 19%指示灯闪烁固定发光S1正常或重新 灌注牛产生产S2清洗S3杀菌S4高液位报警液位约在83%S5液位约在66%S6液位约在50%S7液位约在33%S8低液位报警液位约在16%图9是图8中红色线框的放大图，实际上是描述了TMCC卡上指示灯的功能117扌图示灯闪烁固定发光S1正常或重新 灌注牛产生产S2清洗S3杀菌S4高液位报警液位约在83 %S5液位约在66 %S6液位约在50 %S7液位约在33 %S8低液位报警液位约在16 %图10是液位调节卡升级到TMCC卡的系统流 程图，它和图1含义基本一样，只是在红色虚 线框内换

14、成了 TMCC卡，TMCC卡不但能传 输信号给I/P转换器，还要与设备中的PLC （可 编程序逻辑控制器）以及 PC （个人计算机） 进行双向通讯。TMCC卡与液位调节卡的区别 在于：1、对于液位调节卡的各项手工设定在 TMCC卡中都已做了相应的程序编程，不需要 进行人为调整。2、TMCC卡在灌注模式上预 先设置了三种模式，这三种模式对应的是三种 不同的灌注方法，一种是在纸管图案已经校正 到允许误差（1.5毫米）范围内进行产品灌注 第二种是图案校正和产品灌注同时进行。第三 种是预先进行产品灌注，到达一定液位后，设 备再进行图案校正。所以工厂可根据实际情况 选择其中一种模式。AP-Valve44

15、0630-C20V图11是TBA/19灌注系统中重要的组成部分，图中 A、B、C为三个气动阀，这三个阀经过一定的组合， 就形成了利乐公司具有代表意义的阀组。A叫产品阀，B叫无菌空气阀，C叫蒸汽阀。这三个阀各自有 各自的作用，但又互相有联系。图12是设备在生产状态下 ABC阀的工作状态，从 图中看出，A阀的打开气源和 B阀关闭的气源并联 在一起，由一路压缩空气控制，也就是说，A阀打开的同时B阀关闭，这样设计的目的就是防止产品 流经A阀的同时，不会进入无菌空气通道内，也是 一种安全防护措施。C阀是一个蒸汽屏障，当高温蒸 汽（125C）通过阀腔时，高温作用杀灭外界侵入的 所有细菌及芽胞，起到了外界污染物与产品的隔离 作用，也就是为了保护无菌产品和无菌空气系统不 受破坏。图13是设备暂停时的状态，A阀关闭，产品在 AP 阀腔内还会存有产品（见图13）。C阀的阀杆是中空的，当C阀打开时，蒸汽会进入 C阀的阀腔，对 阀的阀头起到保护的作用。但这样会造成A阀阀头的