凯峰超声波液位计使用说明书

超声波水位传感器

        使

        用

        说

        明

        书

一.概述

本仪表系我公司独立开发的以专用超声波处理技术为系统核心，实现了超高速的数字信号处理功能。包含多项技术，操作简单、安装维护方便；并具有稳定可靠、精度高、寿命长、等特点，适用于水处理以及化工、铁矿等领域监控。

仪表可选用通过4～20mA、开关控制、RS485(Modbus等协议)连接到显示表或各种DCS系统中，为工业的自动化运行，提供实时的监控数据。

仪表采用先进的国外芯片、电子器件等硬件；结合高智能软件的回波分析处理技术，保证检测的精度与真实性。在现今时代可取代同类进口仪表，方便了用户的使用和维护等。仪表可测量物位高度，也可测距离。

特点：

¨       声波智能处理技术，能够抗各种干扰波。

¨       非接触式仪表。

¨       防雷、瞬间防短路的保护功能。

¨       数据存储长100年。

¨       非接触、无磨损、无污染、寿命长、故障低。

¨       自动增益、能量集中、有利于复杂环境

二.安装参数示意图及计算原理

    原理：传感器经发射面发送超声波脉冲束被检测面反射回来，并被传感器接收所需时间t，结合声速S(温变等）特点。通过此原理就可以实现测量计算。

标定：由用户输入安装高度和量程。

示意图如下：

   安装高度：(探头到罐底的高度）

   物位高度：(水位或料位高度）

   空间距离： (探头到被测面的区域）

   仪表盲区： (发射面下方一小段区域）

   公式：

     1测距：空气距离=S*T/2；  S=331.45+0.61*n℃

     2物位：物位高度=安装高度-空气距离

     3输出：输出电流=物位高度/量程*16+4

                   或=空气距离/量程*16+4  

            （注：输出电流值，单位mA）

三、仪表检验规程：

在仪表设定或使用前必须查看空间距离是否准确。它是检验仪表好坏以及使用工况环境是否适合本仪表参考值，与参数设定无关。

具体操作：上电后将仪表发射口垂直正对被测面，按左移键（◀）切换到空气距离显示界面，查看仪表空气距离显示值是否约等于实际距离值；移动仪表或被测面，查看仪表显示变化量是否与移动距离值相等；如果都约等，说明本仪表以及工况良好，可以进入下一步调试、使用；否则查找原因等。（由于超声波传播有一定的发射角度及盲区，所以尽量在盲区外的空旷或低料位区域检测或使用，这样才能保证在整个工况下正常。）

四、       仪表键面、参数查看、设定说明

        按键说明：

   菜单使用说明：

   工作查看模式：

上电启用后仪表默认处于工作模式。工作模式下短按左移（◀）键可以循环查看仪表各工作参数，约30秒没有按键操作的话仪表自动返回到显示物位高度或空气距离界面（取决于当前测量模式）。各参数界面如下：

菜单设定进入：

     工作模式下长按确认（）键3s左右可进入系统设定，输入正确的密码（出厂默认密码是 0000）后按确认键面进入参数设定菜单；利用移位、增减按键可进入菜单与设定参数。设定所需参数完好后连续按返回（）键即可保存退出到工作模式。

使用操作说明：

用户使用仪表一般只需设定基准面值（即安装高度）一个参数就可以满足的工作需求。

设定菜单

   设定菜单项含有多项子菜单，显示阴影菜单按确认（）键 即进入此菜单。利用增减、移位键可把阴影移位到各子菜单位置。

1-1.模式设定

      模式设定用于仪表工作模式（默认超声波探头工作模式）；另一种标准4-20mA输入工作模式（已关闭）。

2-1.参数设定

     参数设定项含有多项子菜单，显示阴影菜单按确认（）键 即进入此菜单。利用增减、移位键可把阴影移位到各子菜单位置，按确认（）键进入选项。

2-2.工作方式设定

     工作方式设定用于测量液位的高度或测量空距的模式（默认测液位）；其输出分别对应所选项。阴影移位到所选项后按确认（）键保存选项。

2-3.量程设定

 量程设定值对应输出20mA。当工作键面显示值量程相等时模拟输出20mA。工作键面显示量程之内，模拟输出按公式 3计算。

2-4.基准设定

 基准设定用于设定参考面（默认高度）；或液位（已关闭）。

2-4-1.高度设定

安装高度是仪表设定最关键参数，是测量物位的基准值。一般是设定探头发射面到零点（或池底、罐底、料仓底等；特殊情况比如需输出迁移等例外）高度。设定完好后其它所有的测量都是以此为参考进行（公式2）转换计算。（当然仪表的生产过程中因探头的离散性等，使发射面会有甚微的偏差；所以测量要求更高时设定基准面（安装高度 ）可能也要修改偏差值。）

2-4.采样设定

      采样数是采集超声回波数量值。奇数位值：采样值越大，抗干扰性越强。一般取值3或5。

2-5.控制设定

     控制设定是可编程开关量。含有2组4路开关（即4个开关报警点），每一个开关点都是独立有常闭、常开点。

2-5-1.上限一设定

     上限一设定含有回差与报警值设定。报警值是点位开关值；回差是点位值往下控制开关段值。

举例说明：如上限一报警点设定 为004.00；上限一回差设定为001.00.   那么开关控制动作如下:

  仪表键面显示值大于或等于4.00时，常闭点断开，常开点闭合；回程时当键面显示值小于或等于3.00时(4.00-1.00=3.00），常闭才点闭合，常开点即断开。如此循环控制。（以下其它控制雷同。）

2-5-2.下限一设定

     下限一设定含有回差与报警值设定。报警值是点位开关值；回差是点位值往上控制开关段值。

2-5-3.上限二设定

      上限二设定含有回差与报警值设定。报警值是点位开关值；回差是点位值往下控制开关段值。 

2-5-4.下限二设定

      下限二设定含有回差与报警值设定。报警值是点位开关值；回差是点位值往上控制开关段值。

2-6.时间设定

      时间设定是仪表工作与自然时间同步的设定，以及曲线记录与时间的同步。

3-1通讯设定

     仪表使用标准的Modbus RTU协议格式进行通讯。仪表地址是仪表答应编号；波特率是通讯速率。地址为范围001~255；波特率可选1200、2400、4800、9600等。

4-1.显示设定

     显示设定含有柱形图与曲线图显示。显示的内容可以关闭或开启。

4-1-1.柱形图设定

 柱形图开显示项，即工作键面显示形象的柱形与百分比图案。关显示则无柱形显示。

4-1-2.显示设定

     在显示设定键面可直接进入查看当前实时曲线图。

5-1.系统设定

   系统设定有恢复出厂、背光常亮开关、密码修改功能。

5-1-1.恢复出厂设定（谨慎操作）

    如果你认为错误的修改了某些参数使仪表使用不理想。可以恢复出厂设定，重新修改您所要的参数。

5-1-2.背光常亮设定

    背光常亮设定显示屏背光，可以关闭或开启。方便运用夜间查询等。（关闭是无按键操作时延时约几分钟背光关闭）

5-1-3.密码设定（谨慎操作）

      密码设定是可以更改现有密码，防止非管理人员错误的设定其他参数。密码修改后修改人务必牢记新密码。是以后仪表的维护及修改参数的新钥匙，。

6-1 其他设定（谨慎操作）

其他设定属于二级菜单，非专业人士不允许修改。必需通过性能学习才能修改，否则造成仪表无法工作、不正常甚至损坏。内含盲区、增益、校验等参数（阴影移位到“其它"时长按确认（）键进入）。

五：数字通讯协议格式

仪表使用标准的Modbus RTU协议格式进行通讯，波特率1200~4800可选，数据位8，奇偶校验无。

MODBUS RTU 方式下，每个Modbus帧都包括地址域，功能域，数据域和校验域。，每两个字符之间发送或者接收的时间间隔不能超过 1.5倍字符传输时间。如果两个字符时间间隔超过了 3.5倍的字符传输时间，协议就认为一帧数据已经接收，新的一帧数据传输开始。

                           Modbus协议帧

地址码：仪表号，取值1~255。

功能码：需要实现的功能代码，如读取保持寄存器功能码03。 

数据：发送的数据内容，如要读取寄存器的地址个数等。

校验：CRC16 校验码，低位在前。

本仪表目前暂只提供查询读取保持寄存器功能码03的支持。

 数据说明：

仪表返回变量为32位单精度浮点型，占4个字节，采用 IEEE标准方式表示。Modbus标准中每个保持寄存器为两个字节，所以每个浮点型变量占两个保持寄存器，低位地址存放高16位，高位地址存放低16位。例如表中空气距离变量存放寄存器起始地址为0x0002,设空气距离值为100.54（十进制），对应的十六进制表示为0x42C9147B,则地址为0x0002寄存器存放 0x42C9 ，地址为0x0003寄存器存放0x147B。

通讯命令：

功能码03：读取保持寄存器

发送：

响应：

说明：地址码：仪表号，可由用户自行设置，范围 1~255

寄存器地址：变量起始地址 ，参照数据说明

      寄存器个数：要读取寄存器的个数，数值等于要读取变量字节数/2；

返回数据字节数：读取到的变量字节数

例如读取空气距离，参照上表，空气距离变量为单精度浮点型，4个字节，占保持寄存器起始地址为0x0002，设空气高度值为100.54，仪表号为1，则读取过程如下：

发送：

响应：

同时读取多个变量时，只需发送第一个变量的起始地址以及需要读取的寄存器个数（变量字节数/2），仪表会将多个变量同时返回。

错误处理：

如果仪表接收到了错误的通讯请求，则会根据错误内容返回对应的错误代码。

错误响应：

说明：通讯请求错误时将功能码最高位置1返回，如0x03 变为0x83(0x03+0x80)返回。

 错误代码：

01：不支持的功能码

02：寄存器地址错误

03：数据内容错误

六、技术指标

七、仪表构造尺寸

  主机及安装孔尺寸图如上（单位mm；含防水接头)

  探头尺寸图如上（单位mm）

八、       接线与其它工控使用

      1、接线端子图

实物图如下：

     2、接线端部分说明

        (1) L、N、地为AC220V电源输入端（直流供电不接）

           (2)NO、COM、NC为控制开关输出点（下控制L、上控制H）

           (3) mA+、mA- 为4—20mA电流信号输出端

           (4) DCIN+、DCIN-为直流供电输入端

           (5)  TRX+、TRX- 为RS485信号输出端

           (6)  S-RFZ 、S-RFW探头接线端（限IP68连线探头）

                     S-RFZ 接探头同轴线缆中心头 

                     S-RFW接探头同轴线缆屏蔽层  

           (7)  OUT、IN、GND、VCC  探头接线端（限通用探头）

                （请与对应连接， 连线一般需使用 4x0.5屏蔽软线）

3、与其它自动化工控如下：

九、仪表异常分析与处理

十、工况使用安装事项

     为了您的仪表长期使用，室外安装探头使用务必加装遮阳遮雨罩；室内使用务必保持仪表干燥、通风等。有微弱潮气、腐蚀空气环境里使用务必注意密封（盖子、防水接头等，特殊情况有必要加用用密封胶或橡皮泥密封）。

 由于在超声波水位计发射角与盲区的存在，安装安全使用所以我们在选择安装位置要错开：盲区与发射侧角距。不能离最高介质面、侧面边缘太近，以免影响仪表的正常工作。（一般仪表的盲区与发射侧角距参照约于量程的10%～5%）。