一种催化剂制备监测与控制系统的制作方法

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种催化剂制备监测与控制系统。

背景技术：

在化工生产、科学家实验、生命活动和炼油的过程中，催化剂起着非常重要的作用。它会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。为了使催化剂在规定的环境下起作用，也就是使催化剂制备系统安全可靠地运行，对其运行过程进行监控也是必不可少的。

催化剂制备过程中，对催化剂试件进行烘干作业过程中需要使用烘干炉结合惰性气体对其进行烘干作业，在此过程中，气体的流速、气压对烘干效果有直接影响，烘干炉的温度对烘干效果有直接决定的影响，现有技术中，常使用温度传感器进行测试，但是温度传感器在高温下误差大，不能获得准确的温度值，因此，亟需一种高精度催化剂制备监测与控制的方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种催化剂制备监测与控制系统，催化剂制备监测与控制系统包括烘干炉、测温溶剂箱、第一电极、第二电极、通气管道、管道阀门、电极电源、温度测试装置、气体压力传感器、气体流量传感器、数据采集卡、显示装置、上位机、存储装置以及报警装置，其中，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，电容c1的两端插入测温溶剂箱的溶剂内，由于溶剂具有较好的储热功能，在测试时，对采样时间适当加长就能获得高精度的与温度相关的电信号，从而提高测温的精度。

根据本发明的一种催化剂制备监测与控制系统，其包括烘干炉、测温溶剂箱、第一电极、第二电极、通气管道、管道阀门、电极电源、温度测试装置、气体压力传感器、气体流量传感器、数据采集卡、显示装置、上位机、存储装置以及报警装置。

其中，烘干炉用于对催化剂试件进行烘干作业，测温溶剂箱放置在烘干炉内，第一电极和第二电极均插入测温溶剂箱内灌注的液体内，使用电极电源连接第一电极和第二电极，烘干炉通过管道阀门与通气管道连接；温度测试装置采集测温溶剂箱内的电压信号，温度测试装置的输出端与数据采集卡的输入端连接，气体压力传感器设置在通气管道内，用于采集通气管道内的气体压力信号，气体压力传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，气体流量传感器设置在通气管道内，用于采集通气管道内的气体流量信号，气体流量传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，数据采集卡将接收到的信号传输至显示装置和存储装置，报警装置的输入端与上位机的输出端连接。

优选的是，测温溶剂箱为密封溶剂箱，其内灌注有可电解溶剂。

优选的是，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，电容c1的两端插入测温溶剂箱的溶剂内。

其中，预设电压v0接入运算放大器a1的同相输入端，电阻r1的一端与运算放大器a1的反相输入端连接，电阻r1的另一端与运算放大器a1的输出端连接，电阻r2的一端与运算放大器a1的输出端连接，电阻r2的另一端与运算放大器a2的同相输入端连接，电阻r3的一端与运算放大器a2的反相输入端连接，电阻r3的另一端与运算放大器a2的输出端连接，电阻r4的一端与运算放大器a2的输出端连接，电容c1的一端与电阻r4的另一端连接，电容c1的另一端与运算放大器a3的反相输入端连接，运算放大器a3的同相输入端接地，运算放大器a3的反相输入端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与运算放大器a3的输出端连接，电阻r6的一端与运算放大器a3的输出端连接，电阻r6的另一端与运算放大器a4的同相输入端连接，电阻r7的一端与运算放大器a4的反相输入端连接，电阻r7的另一端与运算放大器a4的输出端连接，运算放大器a4输出电压v1至数据采集卡。

优选的是，上位机内存储有预设电压v0、输出电压v1以及温度值的对应标准表，通过输出电压v1和输入电压v0的值读取相应的温度值。

优选的是，上位机内还存储有温度阈值范围、压力阈值范围和流量阈值范围，上位机将接收到的温度值、压力值以及流量值传输至显示装置进行显示，上位机将接收到的温度值、压力值以及流量值传输至存储装置进行存储，上位机将接收到的温度值与温度阈值进行比较，若温度值大于温度阈值范围的上限值，则上位机控制报警装置发出报警信息，同时，上位机控制散热设备对烘干炉进行散热作业，若温度值小于温度阈值范围的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信息，同时，上位机控制加热设备对烘干炉进行加热作业；若压力信号大于压力阈值范围的上限值或压力信号小于压力信号的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信号；若流量信号大于流量阈值范围的上限值或流量信号小于流量信号的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信号。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的催化剂制备监测与控制系统包括烘干炉、测温溶剂箱、第一电极、第二电极、通气管道、管道阀门、电极电源、温度测试装置、气体压力传感器、气体流量传感器、数据采集卡、显示装置、上位机、存储装置以及报警装置，其中，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，电容c1的两端插入测温溶剂箱的溶剂内，由于溶剂具有较好的储热功能，在测试时，对采样时间适当加长就能获得高精度的与温度相关的电信号，从而提高测温的精度。

（2）本发明提供的催化剂制备监测与控制系统的发明点还在于，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，通过四级放大电路能够有效抑制电平干扰，进而从电路结构上提高了温度测试精度。

附图说明

图1为本发明的催化剂制备监测与控制系统的结构简图；

图2为本发明的催化剂制备监测与控制系统的框架图；

图3为本发明的催化剂制备监测与控制系统的系统模块组成框架；

图4为本发明的温度测试装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的催化剂制备监测与控制系统进行详细说明。

如图1和2所示，本发明提供的催化剂制备监测与控制系统包括烘干炉1、测温溶剂箱2、第一电极3、第二电极4、通气管道5、管道阀门6、电极电源7、温度测试装置、气体压力传感器、气体流量传感器、数据采集卡、显示装置、上位机、存储装置以及报警装置。

其中，烘干炉1用于对催化剂试件进行烘干作业，测温溶剂箱2放置在烘干炉1内，第一电极3和第二电极4均插入测温溶剂箱2内灌注的液体内，使用电极电源7连接第一电极3和第二电极4，烘干炉1通过管道阀门6与通气管道5连接；温度测试装置采集测温溶剂箱2内的电压信号，温度测试装置的输出端与数据采集卡的输入端连接，气体压力传感器设置在通气管道5内，用于采集通气管道5内的气体压力信号，气体压力传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，气体流量传感器设置在通气管道5内，用于采集通气管道5内的气体流量信号，气体流量传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，数据采集卡将接收到的信号传输至显示装置和存储装置，报警装置的输入端与上位机的输出端连接。

上述实施方式中，本发明提供的催化剂制备监测与控制系统包括烘干炉、测温溶剂箱、第一电极、第二电极、通气管道、管道阀门、电极电源、温度测试装置、气体压力传感器、气体流量传感器、数据采集卡、显示装置、上位机、存储装置以及报警装置，其中，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，电容c1的两端插入测温溶剂箱的溶剂内，由于溶剂具有较好的储热功能，在测试时，对采样时间适当加长就能获得高精度的与温度相关的电信号，从而提高测温的精度。

具体地，测温溶剂箱2为密封溶剂箱，其内灌注有可电解溶剂。

另一种实施方式中，测温溶剂箱2内的压力可调。

如图3所示，本发明的催化剂制备监测与控制系统的系统模块组成框架。

为了便于管理用户并且保测试数据和整个系统的安全性，需要对登录用户进行身份和权限的验证，故本发明提供的系统在软件设计了登录模块。只有经过授权的用户才能进入催化剂制备监测与控制系统的主界面。因此，用户登录模块是十分必要的。本用户管理模块包括两个功能：登录验证和账户管理。

本发明的催化剂制备监测与控制系统根据工作人员使用的需求，将用户分为三种级别登录时，用户可以选择或填写用户名及密码进行登录，则会提示“密码输入错误！”的提示，此时用户需重新登录。

用户登录子程序分为两个界面：登陆界面和高级界面。其中高级界面是新用户用来注册用户的。点击“注册用户”按钮，程序将自动切换至高级界面，此时用户在此填写用户注册信息。另外，用户在注册时需经过管理员允许，界面中需填写管理员及管理员密码。如果用户信息输入不正确，系统将会自动显示“输入信息有误，不能提交！”。注册完毕，单击“返回登录”按钮，再次执行用户登录程序。

在每个用户登录模块中账户管理是非常重要的一部分。在本登录模块中用户登录的身份有三种：游客、普通用户和管理员。其中游客没有做任何操作权利；普通用户注册账户后，可以修改自己的信息，如用户名、密码等；管理员的级别是最高的，具备管理和维护该系统的所有权限并可创建用户、删除用户也可以修改信息。

数据采集在监控系统中是至关重要的环节。在设备运行过程中，监控系统会自动将硬件系统中的需要采集的数据自动采集，并显示在监控计算机的监控界面上。同时，用户也可以单独发送部分指令，查询自己需要查询的数据信号。

流程监控模块是催化剂制备监测与控制系统的八大模块中最重要的模块，分为三大部分：流程设置、流程执行和查看历史数据。本模块实现的功能是用户可以自行设计硬件的执行流程，并可以修改己设置的执行顺序，在程序的执行过程中实现数据的实时监控，并可以随时查看历史数据。

如图4所示，温度测试装置包括运算放大器a1-a4、电阻r1-r7、电容c1，电容c1的两端插入测温溶剂箱2的溶剂内。

其中，预设电压v0接入运算放大器a1的同相输入端，电阻r1的一端与运算放大器a1的反相输入端连接，电阻r1的另一端与运算放大器a1的输出端连接，电阻r2的一端与运算放大器a1的输出端连接，电阻r2的另一端与运算放大器a2的同相输入端连接，电阻r3的一端与运算放大器a2的反相输入端连接，电阻r3的另一端与运算放大器a2的输出端连接，电阻r4的一端与运算放大器a2的输出端连接，电容c1的一端与电阻r4的另一端连接，电容c1的另一端与运算放大器a3的反相输入端连接，运算放大器a3的同相输入端接地，运算放大器a3的反相输入端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与运算放大器a3的输出端连接，电阻r6的一端与运算放大器a3的输出端连接，电阻r6的另一端与运算放大器a4的同相输入端连接，电阻r7的一端与运算放大器a4的反相输入端连接，电阻r7的另一端与运算放大器a4的输出端连接，运算放大器a4输出电压v1至数据采集卡。

上述实施方式中，通过四级放大电路能够有效抑制电平干扰，进而从电路结构上提高了温度测试精度，其中，电阻r1=20kω、电阻r2=20kω、电阻r3=47kω、电阻r4=10kω、电阻r5=59kω、电阻r6=100kω、电阻r7=36kω。

具体地，上位机内存储有预设电压v0、输出电压v1以及温度值的对应标准表，通过输出电压v1和输入电压v0的值读取相应的温度值。

具体地，上位机内还存储有温度阈值范围、压力阈值范围和流量阈值范围，上位机将接收到的温度值、压力值以及流量值传输至显示装置进行显示，上位机将接收到的温度值、压力值以及流量值传输至存储装置进行存储，上位机将接收到的温度值与温度阈值进行比较，若温度值大于温度阈值范围的上限值，则上位机控制报警装置发出报警信息，同时，上位机控制散热设备对烘干炉1进行散热作业，若温度值小于温度阈值范围的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信息，同时，上位机控制加热设备对烘干炉1进行加热作业；若压力信号大于压力阈值范围的上限值或压力信号小于压力信号的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信号；若流量信号大于流量阈值范围的上限值或流量信号小于流量信号的下限值，则上位机控制报警装置发出报警信号。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。