一种液位传感器校验装置的制作方法

本实用新型涉及液位传感器校验技术领域，具体是一种液位传感器校验装置。

背景技术：

液位传感器和液位开关是大多数工业生产现场中使用的自动化元器件之一，尤其是在自动化控制系统中有液位监视的系统，比如顶盖水位、油箱液位、压力油罐液位、上导轴承液位和水导上油箱液位等，其模拟量和开关节点直接参与系统控制和监视，应用比较广泛。在系统正常运行的情况下，液位传感器和液位开关只能在正常区间内动作和测量，很少会出现两端的极限情况，比如液位过低或过高、高液位区间或低液位区间等情况，在此区域内一般不能检验液位传感器模拟量的测量范围和液位开关的动作情况，维护人员一般在现场进行模拟试验，采用人工刷磁性节点将设备上的节点动作，存在设备误动或损坏的风险；校验液位传感器时采用传统的位移测量方式，操作员手动移动液位计浮球，然后用万用表测量电流值，同时还需要测量液位计浮球移动的位移，这种校验方法比较落后，由于人为因素存在较大的误差可能将合格的传感器校验成其线性度不合格或者误整定液位开关节点。

目前，在大多数工业生产现场没有一个可靠的校验装置，液位传感器和液位开关的校验工作比较繁琐复杂，工作效率低下，同时校验后其线性度不准确和不可靠。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种液位传感器校验装置，对液位传感器和液位开关校验方式进行优化研究，以提高其校验准确率和线性度，提高设备动作可靠性。该装置具备设计可靠，结构节凑，操作方便的优点。

本实用新型采取的技术方案为：

一种液位传感器校验装置，包括安装箱、控制箱、导轨、滑动模块，所述安装箱包括箱体上板、箱体下板、箱体底板、箱体左板、箱体右板、活动板。

箱体上板设有上安装槽，所述箱体下板上设有下安装槽，箱体下板与箱体底板之间形成的空间构成操作室；所述箱体左板设计有第一刻度板，箱体左板内表面靠近第一刻度板方向设计有第一导轨，活动板上设置有第二导轨；所述第一导轨上安装有滑动模块；

所述滑动模块包括滑动杆、安装杆、磁铁块、接线盒、衬托板、指针；

滑动杆与安装杆连接，接线盒设置在滑动杆上，安装杆上设置有安装孔，安装孔内安装有指针，安装孔内安装磁铁块或者衬托板；

箱体右板的外侧与控制箱的左侧部分连接；

所述活动板设置在箱体上板的最左端，活动板设计有第二刻度板，活动板与箱体左板铰接；

所述控制箱内部安装有核心控制器，核心控制器通过驱动器连接滑动模块，驱动滑动模块在导轨内进行运动。

所述安装箱预留有缺口，即：箱体上板、箱体下板相对箱体左板边缘稍略凹进去一缺口，给导轨和滑动模块留出运动空间，用来安装顶装式或侧装式液位测量杆较长的液位传感器和液位开关。

所述下安装槽用来安装顶装式液位计或液位测量杆较短的液位传感器和液位开关；上安装槽和下安装槽顶端的圆弧处于同一同轴线上，而且两者在箱体上板和箱体下板上处于平行。

所述箱体左板的外侧部分在与活动板放倒时，同高度的位置上设有与活动板同厚度的支撑块；所述支撑块用来支撑的收放时的重力，其形状成竖条装，与箱体底板的底面垂直并与其表面平行，支撑块表面上设有旋转把手，并用定位螺栓进行固定，保证旋转把手能够在180°范围内旋转。

所述安装杆上设有长条形的安装孔，安装孔内的任意位置从里到外安装磁铁块、衬托板、指针，其中磁铁块和衬托板指向液位计，根据实际需要安装磁铁块或衬托板，指针朝刻度板的方向安装在安装杆的最外侧，并用固定螺栓进行固定。

所述箱体左板的最顶端与活动板连接处设计有卡槽，并用铰链进行链接活动板与箱体左板，能自由收放；

所述活动板的内侧中间部位设有第二导轨，第二导轨，活动板的正面部分设计有第二刻度板。

所述控制箱2由控制面板、前盖、右盖和后盖组成，核心控制器的输入端连接有输入模块，输出端连接有输出模块，电源端连接有电源模块，核心控制器还与A/D转换模块连接，进而通过驱动器驱动滑动模块运动。

所述输入模块连接输入端子、控制按钮、操作按钮，所述输入端子用来接入液位传感器模拟量和开关量的输入信号线，输入端子与核心控制器的输入模块连接；所述操作按钮用来控制液位传感器校验装置的操作模式，分为自动按钮和手动按钮，在自动控制模式下能够自动完成一个来回全行程的移动，在手动控制模式下用控制按钮能够人为控制启动、暂停、前进和后退；所述控制按钮设有启停键、前进键和后退键，自动模式下只有启停键起作用，在手动模式下均可以操作前进键、启停键和后退键。

所述控制面板的表面呈下斜30度下坡面设计，即后盖的高度高于前盖的高度，其设计有四个指示灯、三个数显表、两个操作按钮和三个控制按钮，其中指示灯和数显表连接核心控制器的输出端的输出模块，操作按钮和控制按钮连接核心控制器的输入端的输入模块。

所述前盖设有电源开关和输入端子，所述电源开关能够控制装置的电源系统，供装置的其他系统和模块供电，其与核心控制器的电源模块连接；所述右盖上设有散热孔，用来排出装置产生的热量；所述后盖设有电源插头的电源线出线孔，电源插头采用三线制的220V电压等级可供整个装置供电。

本实用新型一种液位传感器校验装置，技术效果如下：

1、本实用新型通过核心控制器的处理可以实现装置在自动和手动两种校验模式下运行，能够全行程内校验液位传感器和液位开关，有效地避免了传统液位传感器的校验盲区，避免了人为因素导致液位传感器校验不合格或者液位开关整定错误事件的发生，提高了液位传感器校验工作的可靠性。

2、本实用新型采用衬托板带动浮球移动，能够真实地模拟液位传感器的工作环境，避免了维护人员在现场采用刷磁性节点带来的设备误动或损坏的风险，提高了设备运行的可靠性，降低了设备损坏的风险。

3、本实用新型采用数显表和指示灯直观地显示相关校验数据，维护人员很方便操作装置和记录校验数据同时进行，只需一个人能够完成液位传感器的校验工作从而提高了工作效率，降低了人工成本。

4、本实用新型装置巧妙地利用装置上的刻度板，结合滑动模块和指针的同步运动，机械指针能够直观地指示滑动模块当前的运动距离，与数显表结合使用更能够直观的对比两者的测量误差，从而进一步检查该装置的校验准确性。

5、本实用新型适用性强，灵活性好，通过活动板可以调节滑动模块运动轨迹的长度，能够适应不同长度的液位传感器的校验，提高了该装置的适用范围。

6、本实用新型结构节凑，操作简便，功能齐全，自动化水平高，优化了传统液位传感器的校验方式，提高了校验工作效率。

7、本实用新型在保证实用性的基础上，把装置设计的简单，把核心控制器等自动化控制元件设计在装置内部，减少外部多余的接线，这样不仅可以完成校验功能，而且具有很高的效率。

附图说明

图1为本实用新型校验装置正视图示意图；

图2为本实用新型校验装置上滑动模块俯视图；

图3为本实用新型校验装置左视图；

图4为本实用新型校验装置控制原理示意图。

图5为本实用新型校验装置的滑动模块立体结构示意图。

图中：1-安装箱；101-箱体上板；102-箱体下板；103-箱体底板；104-箱体左板；105-箱体右板；106-上安装槽；107-下安装槽；108-操作室；109-活动板；110-卡槽；111-铰链；112-旋转把手；113-定位螺栓；114-支撑块；115-刻度板；116-螺栓；

2-控制箱；201-控制面板；202-前盖；203-右盖；204-后盖；

3-导轨；

4-滑动模块；401-移动杆；402-安装杆；403-安装孔；404-固定螺栓；405-磁铁块；406-衬托板；407-指针；408-接线盒；409-微型电机，410-滚轮架，411-滚轮；

5-指示灯；6-数显表；7-操作按钮；8-控制按钮；9-输入端子；10-散热孔；11-电源插头；12-电源开关；

13-箱体内部；1301-核心控制器；1302-输入模块；1303-输出模块；1304-电源模块；1305-A/D转换模块；1306-驱动器。

具体实施方式

如图1~图4所示，一种液位传感器校验装置，包括安装箱、控制箱、导轨、滑动模块、核心控制器、驱动器、输入模块、输出模块、电源模块和A/D转换模块。

如图1所示，所述安装箱1位于本实用新型校验装置的左侧，其包括箱体上板101、箱体下板102、箱体底板103、箱体左板104、箱体右板105和活动板109。

所述箱体上板101设计有上安装槽106，箱体上板101与箱体下板102稍略凹进去一缺口，给轨道3和滑动模块4留出运动空间，用来安装顶装式或侧装式液位测量杆较长的液位传感器和液位开关（也不限于此），主要是用来安装带有浮球的液位传感器和液位开关；

所述箱体下板102上设计有下安装槽107，用来安装顶装式液位计或液位测量杆较短的液位传感器和液位开关；上安装槽106和下安装槽107顶端的圆弧处于同一同轴线上，而且两者在箱体上板101和箱体下板102上处于平行；

所述操作室108位于箱体下板102和箱体底板103之间形成的空间，主要用来安装侧装式液位传感器接线盒；

所述箱体左板104的正表面上设计有第一刻度板115，箱体左板内表面靠近刻度板方向设计有第一导轨3，箱体左板104的第一导轨3和活动板109上的第二导轨分段接触，但它们处于一条直线上；

所述第一导轨3上安装有滑动模块4；箱体左板104的外侧部分在与活动板109放倒时同高度的位置上设计有与活动板109同厚度的支撑块114；如图3所示，所述支撑块114用来支撑109的收放时的重力，其形状成竖条装，与箱体底板103的底面垂直并与其表面平行，其形状简单环保节能，支撑块114表面上设计有旋转把手112，并用定位螺栓113进行固定旋转把手，并保证旋转把手112可以在180度范围内旋转。

如图2、图5所示，所述滑动模块4由滑动杆401、安装杆402、磁铁块405、接线盒408、衬托板406、指针407、驱动模块组成；

所述滑动杆401与安装杆402焊接而成一体；所述接线盒408设置在滑动杆401上。

所述驱动模块包括：微型电机409、滚轮架410、滚轮411、驱动器1306。

如图2、5所示，滑动杆401连接滚轮架410，滚轮架410安装有滚轮411，滚轮411位于初始位置位于第一导轨3上，微型电机409连接滚轮411，并驱动滚轮411在第一、二导轨上水平运动。所述驱动器1306安装在接线盒408内，驱动器1306通过线路连接微型电机409。驱动器接受A/D转换模块1305输出的电流值，驱动器1306控制微型电机409驱动滚轮411在导轨上安装驱动命令水平来回移动。第一、二导轨上的刻度线便于观察滑动模块4移动的位移，能够精准的将液位计送到预定位置，简单方便。

如图5所示，第一、二导轨均包括两条轨道单元，轨道单元上面均设置有凸台，任意一条轨道单元上包括两个滚轮411，滚轮411为带有凹槽的滚轮，使得滑动模块4在导轨上水平运行时不至于偏离轨道。

所述安装杆402上设计有长条形的安装孔403，安装孔403内的任意位置从里到外安装磁铁块405、衬托板406和指针407，其中磁铁块405和衬托板406指向液位计，根据实际需要安装磁铁块405或衬托板406，指针407朝刻度板115的方向安装在安装杆402的最外侧，并用固定螺栓404进行固定安装。

磁铁块405用来刷液位计的磁翻柱，磁翻柱是干簧管，是有磁性的，磁翻柱的动作可以触发磁性开关的动作。

所述箱体右板105的外侧与控制箱2的左侧部分连接成一体。

所述活动板109设计在箱体上板101的最左端，活动板正表面上设计有第二刻度板，第二刻度板与第一刻度板115在活动板109竖直时，能紧密接触使得刻度成一整体。

在箱体左板104的最顶端与活动板109连接处设计有卡槽110，并用铰链111进行链接活动板109与箱体左板104，可以自由收放。当放置活动板109时，用卡槽110固定在箱体上板上；当收下活动板109时，沿着箱体左板104外侧进行放下，用支撑块114支撑其重力，并用旋转把手112将其固定，提高稳定性和安全性。所述活动板109的内侧中间部位设计有第二导轨。

所述控制箱2由控制面板201、前盖202、右盖203和后盖204组成。控制箱2内部安装有核心控制器1301，如图4所示，核心控制器1301的输入端连接有输入模块1302，输出端连接有输出模块1303，电源端连接有电源模块1304，核心控制器1301还与A/D转换模块1305连接，进而通过驱动器1306驱动滑动模块4运动。

核心控制器1301优先选用贝加莱品牌的3CP380.60-1 CPU模块。

输入模块1302 优先选用贝加莱品牌的3DI486.6数字量输入模块。

输出模块1303优先选用贝加莱品牌的3DO486.6。

电源模块1304优先选用贝加莱品牌的3PS465.9。

A/D转换模块1305 优先选用防雷防浪涌防静电、内置看门狗，支持标准工业通讯协议的DAQM-4206采集模块。

驱动器1306 优先选用步进电机驱动器 RORZE RD-053A。

所述输入模块1302的信号来自于输入端子9、控制按钮8和操作按钮7。所述输入端子9用来接入液位传感器模拟量和开关量的输入信号线，输入端子与核心控制器的输入模块连接；所述操作按钮7用来控制液位传感器校验装置的操作模式，分为自动按钮和手动按钮，在自动控制模式下能够自动完成一个来回全行程的移动，在手动控制模式下用控制按钮8能够人为控制启动、暂停、前进和后退。所述控制按钮8设计有启停键、前进键和后退键，自动模式下只有启停键起作用，在手动模式下均可以操作前进键、启停键和后退键。

所述输出模块1303的输出信号有核心控制器输出的开关量信号至指示灯5和模拟量输出信号至数显表6；所述指示灯5用来指示液位开关的动作情况，一般定义为液位过低、液位低、液位高、液位过高和故障报警五种指示信号，五个指示灯完全满足大多数工业生产现场的液位指示需求；所述数显表6设计有电压表、电流表和传感器位移，替代了传统使用的电压表和电流表，更能直观的显示电压、电流等数据。

所述电源端的电源模块1304可以为装置供DC24V和DC220V电源，为驱动器、传感器、液位开关以及装置提供不同等级的电压。

所述控制面板201的表面呈下斜30度下坡面设计即后盖204的高度高于前盖202的高度，考虑到便于操作和符合人体学，其设计有四个指示灯5、三个数显表6、两个操作按钮7和三个控制按钮8，其中指示灯5和数显表6连接核心控制器的输出端的输出模块1303，操作按钮7和控制按钮8连接核心控制器的输入端的输入模块1302。

所述前盖202设计有电源开关12和输入端子9，所述电源开关12能够控制装置的电源系统，供装置的其他系统和模块供电，其与核心控制器的电源模块连接。

所述右盖203上设计有散热孔10，用来排出装置产生的热量；所述后盖204设计有电源插头11的电源线出线孔，电源插头11采用三线制的220V电压等级可供整个装置供电。

实施例：

本实施例以顶装式带浮球液位传感器校验模拟量和开关量为例，讲解具体的工作原理和使用方法。顶装式磁性浮球液位计的工作原理：它是以浮球组件为测量元件，根据浮力原理和磁性耦合原理而制成。当被容器内的液位上下变化时带动浮球，并通过与之相连的连杆上端的永久磁钢上下移动，经磁性耦合而使显示器中的翻柱翻转。当液位上升翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，红白界位处就为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位自动跟踪显示。顶装式浮球开关是通过连在杆子上的浮子内部配有一个强大的永久的磁场，当浮子随液位上升或下降时，浮子内部产生的磁场将带动杆内部一个气密的磁簧开关产生开关动作。

根据上述工作原理，结合本实用新型校验装置进行校验液位传感器的接线和组装。

第一步、安装：本实施例中可以不使用活动板109及其上面安装的导轨，可以将活动板109沿着箱体左板104外侧下放至支撑块114处，并用旋转把手112将其固定以免其自由移动带来安全隐患。在箱体左板104内侧的导轨上安装滑动模块4,滑动模块4上只需安装衬托板406和指针407即可，用衬托板406衬托液位计浮球，指针407指向刻度板115。液位计的法兰盘通过上安装槽106安装在箱体上板101上，并用螺栓116紧固，浮球位于箱体上板101和箱体下板102之间的空间内；液位计的磁翻板位于箱体上板101上方，液位计的磁翻板两侧各安装两个液位开关，分别定义为是液位过低、低、高和过高。

第二步、接线：将液位开关的信号通过导线连接至输入端子9，液位传感器模拟量信号通过其接线盒内的端子用导线连接至输入端子9。

第三步、供电：用电源插头11给校验装置供电DC220V电源，合上电源开关12后给校验装置的所有用电设备提供可靠的电源。

第四步、校验装置操作及工作原理：

自动模式下包括以下步骤：

步骤（1）、按下控制面板201的控制按钮7的自动按钮，本装置处于自动运行模式。

步骤（2）、按下控制面板201的操作按钮8的启停键后，将收到的自动模式和启动信号通过输入模块1302进入核心控制器1301进行处理逻辑，再通过A/D转换模块1305数据处理后经驱动器1306驱动滑动模块4进行移动，该装置能够自动完成一次从低位到高位再到低位的全行程移动。

步骤（3）、滑动模块4的衬托板406带动液位计浮球一起移动，并通过与浮球相连的连杆上端的永久磁钢上下移动，经磁性耦合而使磁翻板中的翻柱翻转，当液位上升翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，红白界位处就为容器内介质液位的实际高度。同时，将液位计的电流和液位信号用导线接入到接线端子9，经过核心控制器1301的输出模块1303后传送至控制面板201的数显表6，从而实现液位自动跟踪显示，完成液位传感器模拟量的校验工作。

当浮球随液位上升或下降时，浮子内部产生的磁场将带动杆内部一个气密的磁簧开关使液位计磁翻板两侧的液位开关逐一动作，液位开关的信号线用导线接入接线端子9内，进而通过输入模块1302进入核心控制器1301处理逻辑后输出，然后经过输出模块1303输出至控制面板201上的指示灯5，完成液位开关的校验工作。

步骤（4）、第二次按下控制面板201的操作按钮8的启停按钮后，停止滑动模块4的运行即可停止该装置运行。

手动模式下包括以下步骤：

步骤（1）、按下控制面板201的控制按钮7的手动按钮，本装置处于手动运行模式，根据需要操作该校验装置进行校验液位传感器。

步骤（2）、第一次按下控制面板201上的操作按钮8的启停键后，该装置处于准备运动状态。

步骤（3）、操作人员按下操作按钮8的前进键后，滑动模块4的衬托板406带动浮球一直处于上移运动，直止到了电流高限位后滑动模块（4）才停止上升移动，保持在最高位并蜂鸣报警；

步骤（4）、控制面板201上的数显表6的电压表、电流表和位移保持实时更新，指示灯5的四个指示灯随着浮球的移动使磁翻板两侧的液位开关动作而点亮指示灯。

步骤（5）、按下控制面板201上的操作按钮8的后退键，使滑动模块4进行下移运动，衬托板406使液位计浮球往下移动，一直保持下移运动，直止到了电流低限位后滑动模块4才能停止下降，保持在最低位并蜂鸣报警。

步骤（6）、在此过程中，操作人员第二次按下操作按钮8的启停键时滑动模块停止运动，操作人员可以记录相关校验数据和观察液位开关的动作情况。在手动校验过程中，操作人员可以随时重复上述过程，即可手动完成液位传感器模拟量和开关的校验工作。