半满，还是半空？

• 摘要：在化工行业、食品工业，可以通过自动化系统，监测和控制封闭罐体内的液位。位于德国富尔达的久茂公司在自己公司的内部成功地应用了这种系统。

在测量敞口罐体内溶液体积时，以及在监测液位时（例如饮水井的液位），会用到压力变送器或投入式液位计。这种测量方式的原理是基于液体或气体的静压。这种压力是由测量点上部的“液柱高度”产生的（国际单位：米水柱）。无论是哪个方向的压力，深度越深，压力就越强。例如，10米水柱（mH2O）相当于0.98 bar（大约1 bar）。

我们使用静压p，来计算液位高度h。在这个计算过程中，我们也把环境压力po、随温度变化的产品密度ρ和重力g考虑在内。

h = p – po / (ρ * g)

表压测量设备，会自动地根据环境压力变化做出补偿。环境压力会受天气状况以及海拔高度等因素的影响。另外，气体和液体的密度，会随温度的变化而变化，从而影响到液位测量的准确性。例如，在5 �C的温度下，水的密度是 999.964 kg/m3，而加热到30 �C后，水的密度会降低到995.645 kg/m3。

使用JUMO dTRANS p20 DELTA这样的差压压力变送器，可以以最精确的方式，对封闭罐体内液位进行测量。使用这种设备进行测量时，每个罐槽内使用一个差压压力变送器，每个差压压力变送器带有两个压力接口。在安装时，测量设备通过管道，连接到地面和容器盖上。如果需要满足卫生要求，则可安装适合具体应用的带有毛细管的压力分离器。

图1：封闭缸体与JUMO dTRANS p20 DELTA差压压力变送器

由于压力变送器以及隔离膜盒和毛细管的线性度达0.07�%，本设备能够完成非常精确的填充液位测量，误差可控制在1厘米以内（具体精度依罐体高度不同而不同）。

JUMO dTRANS p20压力变送器，不但精度高，而且操作简单。可以使用它来测量气体、蒸汽和液体的表压和绝压。内置的LCD显示器，会显示出测量值和设备数据。外壳和传感器使用高级不锈钢材料制成。多种过程连接可选，可以满足各种卫生型要求，包括欧洲卫生工程与设计集团（EHEDG ）认证的PEKA过程连接适配器系统。

如果需要测量高温介质，可以选用耐高温（高达200 �C）的特殊版本。对于特殊的工序技术应用，也可以使用隔离膜盒。压力变送器是可编程的。因此，它可以适用于多种多样的测量任务。另外，也可以使用设置程序方便地进行操作。设备上的旋钮，使现场调试方便快捷，即使是在防爆区域（Ex）也可以使用。从敞口罐体外部测量液位时，还可可以使用JUMO dTRANS p30 或者JUMO DELOS SI。JUMO MAERA S28投入式液位计特别适合在水井中使用。另外，久茂的产品线中，还包括创新型的无线数据传输压力变送器，专门为无线应用设计。

如果再将这些测量技术与自动化系统结合在一起，就会开辟无限的可能性。在 JUMO dTRANS p20 DELTA 和JUMO mTRON T的帮助下，我们在德国富尔达的久茂公司内部实现了对若干氮气罐的监测。

图2：在液化氮气罐上的安装情况

该设备的优势很明显：JUMO mTRON T的模块化设计能够提供最强的灵活性。它提供了多种不同的输入/输出模块，其中包括一个多通道控制器模块、一个4通道或8通道模拟输入模块、一个4通道的继电器模块，以及12通道的可组态数字输入/输出模块。

4通道模拟输入模块是特有的功能，它装有通用的电气隔离的模拟输入端，这些模拟输入端可以用于连接热电偶、RTD热电阻和标准信号。因此，可以通过同一组硬件精确地记录不同种类的测量变量，例如温度、压力和湿度等，并将这些测量结果数字化。针对独立的控制应用，该系统还提供了一个PLC 程序(CODESYS V3)、程序生成器、限制值监视功能以及数学和逻辑模块。JUMO mTRON T支持最多120个控制回路同时运行。另外，每个控制器模块的输入端和输出端都可以通过扩展槽进行独立的扩展和调整。

还有一个优势是，记录下来的所有数值都可以清楚明了地显示出来。除了可视化以外，多功能面板还可以使您方便简单地操作控制器和程序生成器。另外，还可以根据用户的不同，在整体系统中设置不同的参数和配置数据存取的权限。不仅如此，久茂系统还有一个特别功能，即完整的无纸记录仪功能，以及一个网络服务器。可通过已有的PC机程序对数据进行提取和评估。由于使用了标准的预定义屏幕框架，我们大幅度地缩短了用户所需的启动时间。

图3：自动化的液位监测屏幕

由于这种自动化系统带有内置的网络服务器，用户可以方便而高效的方式读取工程数据。读取时可以使用电脑，也可以远程使用智能手机/平板电脑。各种信息——例如警告信息——都可以通过手机短信或者电子邮件的方式发出。而且，还可以利用这个功能来实现液位的自动化控制。方法是，先在JUMO mTRON T中定义一个限制值。当液位值下降至低于这个限制值时，就完全自动地通过电子邮件向供货商发出订购的要求。这样的应用能够使备受称赞的“工业4.0”时代的大门向我们敞开，而这要感谢久经考验的测量技术和现代化的自动化解决方案。

图4：借助JUMO mTRON自动化系统进行液位监控的方案图