一种水中溶解氧智能控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于：包括有电源模块、数据采集模块、可编程控制器、信号输出模块、储水容器和安装于储水容器上的变送器；本发明采用智能化的变送器，能够精准地将溶解氧探头和温度传感器探头探测到的溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器根据实际的溶解氧值和温度与设定的溶解氧值和温度进行对比，按照一定的算法计算出相应的控制信号，合理调节空气阀的通断及时间比例，智能化控制水中溶解氧的含量。
【专利说明】一种水中溶解氧智能控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能控制【技术领域】，尤其是指一种水中溶解氧智能控制系统。
【背景技术】
[0002]在化工、食品、制药领域以及实验室中，反应溶液中溶解氧的含量往往是影响生产工艺或实验结果的一个重要参数，所以经常要求严格控制该参数在某一设定值附近。而气体的溶解以及排除是一个比较滞后的过程，需要较长的时间来达到平衡，并且正向控制过程和反向控制过程也不均衡，这些都给精确控制溶解氧含量带来了很大困难。常规的PID控制算法所能获得的控制效果不够理想，难以满足严格的控制精度要求。
[0003]随着控制、计算机、通信和网络的不断发展，测控仪表正朝着智能化、网络化、集成化的方向发展，用于溶解氧浓度测定的溶解氧变送器也逐渐向高智能化和高集成度方向发展。但现有技术中的溶解氧变送器多为无补偿或仅能够实现温度补偿的溶解氧变送器，其采用模拟量输出且普遍存在造价高、功能单一、集成度和智能化程度低的问题。也就是说，现有技术中还不存在一种带有温度补偿和盐度补偿、并且能够实现在线检测水体的溶解氧智能变送器。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供能够实现对溶解氧进行实时监控并对溶解氧含量进行智能化控制的水中溶解氧智能控制装置。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:一种水中溶解氧智能控制系统，包括有电源模块、数据采集模块、可编程控制器、信号输出模块、储水容器和安装于储水容器上的变送器；
该电源模块用于给整个系统提供电源；
该储水容器底部设有进气口和出水口，该储水容器顶部设有排气口，该排气口设有排气装置，该进气口分成两路分别连接有一号电磁阀和二号电磁阀，该出水口连接有一混合栗;
该变送器包括有:
溶解氧探头，用于采集水体的溶解氧信号；
温度探头，用于采集水体的温度信号；激励信号源，用于向所述溶解氧探头提供电压激励信号以及向所述温度探头提供电流激励信号；
信号调理模块，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成溶解氧电压信号，以及对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号；
变送器电子表格TEDS存储器，用于存储TEDS参数，所述TEDS参数包括符合IEEE1451.2标准的通道信息和校准补偿参数；微控制器，用于对所述溶解氧电压信号和温度电压信号进行模拟数字转换处理生成数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号，并根据所述通道信息和校准补偿参数对数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号进行计算处理生成溶解氧含量和温度；
总线接口模块，用于输出所述微控制器生成的溶解氧含量和温度；
变送器电源模块，用于向所述微控制器提供供电电压，在所述微控制器的控制下向所述激励信号源提供供电电压，以及在所述微控制器的控制下向所述信号调理模块提供供电电压；
该混合泵设有两个出口并分成两路，一路直接流回到储水容器中，还有一路上装有溶解氧探头以及温度探头；
该变送器总线接口模块将溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器的输出端通过信号输出模块连至一号电磁阀或二号电磁阀上。
[0006]作为一种优选方案，所述溶解氧探头的外部设置有带有溶解氧探头保护套滤网的溶解氧探头保护套。
[0007]作为一种优选方案，所述激励信号源、信号调理模块、TEDS存储器、电源模块和总线接口模块集成于变送器线路板上，所述变送器线路板密封于防护等级为IP68的接线盒外壳中。
[0008]作为一种优选方案，所述激励信号源为极化电压源，用于向所述溶解氧探头提供极化电压；
作为一种优选方案，所述信号调理模块包括有:电流转换放大电路，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成所述溶解氧电压信号；
滤波放大电路，用于对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号。
[0009]作为一种优选方案，所述总线接口模块采用RS485总线接口，所述总线接口模块在协议上支持IEEE1451.2标准。
[0010]作为一种优选方案，进一步包括有变送器电源管理模块，与所述电源模块、所述微控制器、所述激励信号源和所述信号调理模块连接，用于稳定所述电源模块提供的供电电压，并将供电电压提供给所述微控制器、所述激励信号源和所述信号调理模块。
[0011]作为一种优选方案，所述可编程控制器设有无线通信模块，通过该无线通信模块与移动通信设备连接，将采集到的数据输送至管理员的移动通信设备上，同时通过移动通信设备对可编程控制器进行操作。
[0012]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体如下:
1、本发明采用智能化的变送器，能够精准地将溶解氧探头和温度传感器探头探测到的溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器通过信号输出模块连至一号电磁阀或二号电磁阀上，可编程控制器根据实际的溶解氧值和温度与设定的溶解氧值和温度，按照一定的算法计算出相应的控制信号，信号输出模块将控制信号传送到比例电磁阀上。当实际溶解氧低于设定值，正向控制开始，控制信号将被传送到一号电磁阀上，此时该阀根据控制信号大小调节阀的开度使氧氮混合气体通入水中，溶解氧含量开始上升；当实际溶解氧值高于设定值，反向控制开始，控制信号将被传送到二号电磁阀上，此时该阀根据控制信号大小调节阀的开度使氮气通入水中，溶解氧含量开始下降。
[0013]2、本发明的可编程控制器中所采用的算法限定控制信号的输出范围，并且合理调节其通断的时间比例，可以有效地解决被控系统的滞后性及正反向控制过程不均衡胜。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明之实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0015]请参照图1所示，其显示了本发明之较佳实施例的工作流程，一种水中溶解氧智能控制系统，包括有电源模块、数据采集模块、可编程控制器、信号输出模块、储水容器和安装于储水容器上的变送器；
该电源模块用于给整个系统提供电源；
该储水容器底部设有进气口和出水口，该储水容器顶部设有排气口，该排气口设有排气装置，该进气口分成两路分别连接有一号电磁阀和二号电磁阀，该出水口连接有一混合栗;
该变送器包括有:
溶解氧探头，用于采集水体的溶解氧信号；
温度探头，用于采集水体的温度信号；激励信号源，用于向所述溶解氧探头提供电压激励信号以及向所述温度探头提供电流激励信号；
信号调理模块，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成溶解氧电压信号，以及对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号；
变送器电子表格TEDS存储器，用于存储TEDS参数，所述TEDS参数包括符合IEEE1451.2标准的通道信息和校准补偿参数；微控制器，用于对所述溶解氧电压信号和温度电压信号进行模拟数字转换处理生成数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号，并根据所述通道信息和校准补偿参数对数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号进行计算处理生成溶解氧含量和温度；
总线接口模块，用于输出所述微控制器生成的溶解氧含量和温度；
变送器电源模块，用于向所述微控制器提供供电电压，在所述微控制器的控制下向所述激励信号源提供供电电压，以及在所述微控制器的控制下向所述信号调理模块提供供电电压；
该混合泵设有两个出口并分成两路，一路直接流回到储水容器中，还有一路上装有溶解氧探头以及温度探头；
该变送器总线接口模块将溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器的输出端通过信号输出模块连至一号电磁阀或二号电磁阀上。
[0016]所述溶解氧探头的外部设置有带有溶解氧探头保护套滤网的溶解氧探头保护套。
[0017]所述激励信号源、信号调理模块、TEDS存储器、电源模块和总线接口模块集成于变送器线路板上，所述变送器线路板密封于防护等级为IP68的接线盒外壳中。
[0018]所述激励信号源为极化电压源，用于向所述溶解氧探头提供极化电压；
所述信号调理模块包括有:电流转换放大电路，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成所述溶解氧电压信号；滤波放大电路，用于对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号。
[0019]所述总线接口模块采用RS485总线接口，所述总线接口模块在协议上支持IEEE1451.2 标准。
[0020]进一步包括有变送器电源管理模块，与所述电源模块、所述微控制器、所述激励信号源和所述信号调理模块连接，用于稳定所述电源模块提供的供电电压，并将供电电压提供给所述微控制器、所述激励信号源和所述信号调理模块。
[0021]所述可编程控制器设有无线通信模块，通过该无线通信模块与移动通信设备连接，将采集到的数据输送至管理员的移动通信设备上，同时通过移动通信设备对可编程控制器进行操作。
[0022]本发明的设计重点在于:本发明采用智能化的变送器，能够精准地将溶解氧探头和温度传感器探头探测到的溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器通过信号输出模块连至一号电磁阀或二号电磁阀上，可编程控制器根据实际的溶解氧值和温度与设定的溶解氧值和温度，按照一定的算法计算出相应的控制信号，信号输出模块将控制信号传送到比例电磁阀上。当实际溶解氧低于设定值，正向控制开始，控制信号将被传送到一号电磁阀上，此时该阀根据控制信号大小调节阀的开度使氧氮混合气体通入水中，溶解氧含量开始上升；当实际溶解氧值高于设定值，反向控制开始，控制信号将被传送到二号电磁阀上，此时该阀根据控制信号大小调节阀的开度使氮气通入水中，溶解氧含量开始下降。本发明的可编程控制器中所采用的算法限定控制信号的输出范围，并且合理调节其通断的时间比例，可以有效地解决被控系统的滞后性及正反向控制过程不均衡胜。
[0023]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:包括有电源模块、数据采集模块、可编程控制器、信号输出模块、储水容器和安装于储水容器上的变送器；该电源模块用于给整个系统提供电源；该储水容器底部设有进气口和出水口，该储水容器顶部设有排气口，该排气口设有排气装置，该进气口分成两路分别连接有一号电磁阀和二号电磁阀，该出水口连接有一混合栗; 该变送器包括有:溶解氧探头，用于采集水体的溶解氧信号；温度探头，用于采集水体的温度信号；激励信号源，用于向所述溶解氧探头提供电压激励信号以及向所述温度探头提供电流激励信号；信号调理模块，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成溶解氧电压信号，以及对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号；变送器电子表格TEDS存储器，用于存储TEDS参数，所述TEDS参数包括符合IEEE1451.2标准的通道信息和校准补偿参数；微控制器，用于对所述溶解氧电压信号和温度电压信号进行模拟数字转换处理生成数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号，并根据所述通道信息和校准补偿参数对数字化的溶解氧电压信号和温度电压信号进行计算处理生成溶解氧含量和温度；总线接口模块，用于输出所述微控制器生成的溶解氧含量和温度；该混合泵设有两个出口并分成两路，一路直接流回到储水容器中，还有一路上装有溶解氧探头以及温度探头；该变送器总线接口模块将溶解氧含量和温度传送至数据采集模块，数据采集模块将数据传输至可编程控制器，可编程控制器的输出端通过信号输出模块连至一号电磁阀或二号电磁阀上。
2.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述溶解氧探头的外部设置有带有溶解氧探头保护套滤网的溶解氧探头保护套。
3.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述激励信号源、信号调理模块、TEDS存储器、电源模块和总线接口模块集成于变送器线路板上，所述变送器线路板密封于防护等级为IP68的接线盒外壳中。
4.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述激励信号源为极化电压源，用于向所述溶解氧探头提供极化电压。
5.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述信号调理模块包括有:电流转换放大电路，用于将所述溶解氧信号转换为电压信号并对该电压信号进行放大处理生成所述溶解氧电压信号；滤波放大电路，用于对所述温度信号进行放大处理生成温度电压信号。
6.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述总线接口模块采用RS485总线接口，所述总线接口模块在协议上支持IEEE1451.2标准。
7.根据权利要求1所述一种水中溶解氧智能控制系统，其特征在于:所述可编程控制器设有无线通信模块，通过该无线通信模块与移动通信设备连接，将采集到的数据输送至管理员的移动通信设备上，同时通过移动通信设备对可编程控制器进行操作。
【文档编号】G05B19/04GK103645652SQ201310633794
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】石冰鑫, 李景云 申请人:中山欧麦克仪器设备有限公司