本发明涉及的是臭氧消毒技术领域，具体涉及一种带出水口浓度自动控制系统的臭氧消毒水制备机。
背景技术：
传统臭氧水制取设备采用开环结构（不对设备出水浓度自动调节，只能人工改变臭氧电源功率来粗略调整水中臭氧浓度）或开关型闭环控制方式（调整方式过于简单，具有大的超调和欠调）；以上控制方法都不能达到对臭氧水浓度的精确控制；传统在开机时出水口浓度无法达到指标，只能运行一段时间后才能大体接近所需指标。
综上所述，本发明提出了一种能够解决上述现有技术缺陷的一种带出水口浓度自动控制系统的臭氧消毒水制备机。
技术实现要素：
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种带出水口浓度自动控制系统的臭氧消毒水制备机，加入数字化无级控制高压电源，通过PID算法结合多种辅助算法对出水浓度进行精确控制（精度<0.5ppm）。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：臭氧消毒水制备机，包括气泵、冷干机、吸干机、进气压力表、制氧机、出气压力表、臭氧发生腔体、冷凝器、抽水泵、臭氧单向阀、气液分离罐、出水水流开关、出水电磁阀、废水电磁阀、检测针型阀、检测电磁阀、混合泵、补水电磁阀、水箱、进水电磁阀、进水水流开关、稳压阀、标定针型阀、标定电磁阀、检测仪、臭氧水出口、废气水出口和进水口，气泵、冷干机、吸干机、制氧机、臭氧发生腔体依次相连，吸干机、制氧机连接处设置有进气压力表，制氧机和臭氧发生腔体连接处设置有出气压力表，臭氧发生腔体分别与冷凝器、混合泵和水箱相连，臭氧发生腔体和水箱之间设置有抽水泵，臭氧发生腔体和混合泵之间设置有臭氧单向阀，水箱依次通过补水电磁阀、标定针型阀、标定电磁阀与检测仪相连，标定电磁阀还与检测电磁阀、检测针型阀依次相连，检测针型阀分别与出水水流开关、出水电磁阀、废水电磁阀相连，废水电磁阀分别与废气水出口和检测仪相连，出水电磁阀与臭氧水出口相连，出水水流开关与气液分离罐相连，气液分离罐与混合泵相连。
一种带出水口浓度自动控制系统的臭氧消毒水制备机的运用算法，包括以下步骤：将采样的检测仪数据与系统的设定值进行绝对值运算，当数据符合系统限幅值时，开启监控计数器记录符合的数据格式，当数据个数达到系统指定数据个数后（该过程中如果有数据在限幅值外时，对监控计数器清零），启动阀门切换机制；当阀门切换后，如果有数据在限幅值外时，清零监控计数器，并激活错误计数器计数，如果错误计数器数据大于系统设定值，启用阀门切换机制；如果在错误计数器数据小于系统设定值时，采样数据符合限幅要求，则清零错误计数器；整个过程循环执行。
计算公式如下：
本发明具有以下有益效果：
1、本发明加入数字化无级控制高压电源，通过PID算法结合多种辅助算法对出水浓度进行精确控制（精度<0.5ppm）；
2、本发明采用特殊结构（在浓度未达标时由废水口排出，浓度达标时由出水口排出），使用户用水端浓度指标一直都是达标的；
3、本发明采用多闭环控制，实时监测制氧机氧气浓度，和混合泵混合压力，对臭氧混合能力进行主动干预，使臭氧水混合效能较高，产出臭氧水浓度较高；
4、臭氧水浓度无级精确可调（1~10ppm）；
5、监测各部件使用寿命，可及时对维护者进行维护提醒；
6、具有网络接口，可以使用TCP/IP协议或ModBus-TCP协议与外部网络设备进行数据交换。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：臭氧消毒水制备机，包括气泵1、冷干机2、吸干机3、进气压力表4、制氧机5、出气压力表6、臭氧发生腔体7、冷凝器8、抽水泵9、臭氧单向阀10、气液分离罐11、出水水流开关12、出水电磁阀13、废水电磁阀14、检测针型阀15、检测电磁阀16、混合泵17、补水电磁阀18、水箱19、进水电磁阀20、进水水流开关21、稳压阀22、标定针型阀23、标定电磁阀24、检测仪25、臭氧水出口26、废气水出口27和进水口28，气泵1、冷干机2、吸干机3、制氧机5、臭氧发生腔体7依次相连，吸干机3、制氧机5连接处设置有进气压力表4，制氧机5和臭氧发生腔体7连接处设置有出气压力表6，臭氧发生腔体7分别与冷凝器8、混合泵17和水箱19相连，臭氧发生腔体7和水箱19之间设置有抽水泵9，臭氧发生腔体7和混合泵17之间设置有臭氧单向阀10，水箱19依次通过补水电磁阀18、标定针型阀23、标定电磁阀24与检测仪25相连，标定电磁阀24还与检测电磁阀16、检测针型阀15依次相连，检测针型阀15分别与出水水流开关12、出水电磁阀13、废水电磁阀14相连，废水电磁阀14分别与废气水出口27和检测仪25相连，出水电磁阀13与臭氧水出口26相连，出水水流开关12与气液分离罐11相连，气液分离罐11与混合泵17相连，混合泵17还依次连接有稳压阀22、进水水流开关21、进水电磁阀20和进水口28。
一种带出水口浓度自动控制系统的臭氧消毒水制备机的运用算法，包括以下步骤：将采样的检测仪数据与系统的设定值进行绝对值运算，当数据符合系统限幅值时，开启监控计数器记录符合的数据格式，当数据个数达到系统指定数据个数后（该过程中如果有数据在限幅值外时，对监控计数器清零），启动阀门切换机制；当阀门切换后，如果有数据在限幅值外时，清零监控计数器，并激活错误计数器计数，如果错误计数器数据大于系统设定值，启用阀门切换机制；如果在错误计数器数据小于系统设定值时，采样数据符合限幅要求，则清零错误计数器；整个过程循环执行。
计算公式如下：
式中：Err=设定值与当前过程量（检测仪浓度值）绝对值误差；X(n)=滤波后当前检测仪浓度数据；PPMSet=用户的浓度设定值；ErrCount(n)=当前符合浓度值的计数值；ErrCount(n-1)=前一次符合浓度值的计数值；ErrP=限幅值上限；ErrN=限幅值下限；ErrWCount(n)=当前不符合浓度值的计数值；ErrWCount(n-1)=前一次不符合浓度值的计数值；ErrOK=浓度合格标志位，ErrokMax=浓度合格最大计数值；ErrErr=浓度不合格标志位；ErrerCount=浓度不合格最大计数值；Out(n)=当前阀门控制值（Out(n)=0开启废水阀，关闭出水阀；Out(n)=1开启出水阀，关闭废水阀）；Out(n-1)=前一次阀门控制值；RESET=复位控制位（特殊情况下复位阀门控制值）；该算法所有数据均离散化为数字量，其中n为系统采样时间t的函数。
本具体实施方式设备运行步骤如下：
1、管路连接完成后开机，系统进入自检程序，显示自检画面；检测各部件信号状况，同时开启进水阀，出水阀，标定阀；当检测到进水水流和出水水流信号后，系统进行检测仪预热倒计时；此时无臭氧水的空白水流经检测管路。
2、预热结束后，系统运行标定程序，系统给检测仪发出清零指令，强制检测仪数据标定为零，同时读取检测仪测量数据，当读到的数据小于等于标定容许误差(由系统数据指定)时，标定程序结束，如果大于容许误差，系统会多次运行标定程序，如果超出标定重复次数，系统会报错：标定错误。
3、标定结束后，系统进入正常运行界面；调用上次关机时操作数据（如果上次是运行状态，则此时系统可进入运行程序）；用户可以选择自动状态或手动状态（在任何状态下用户的取水端都是出水口（出水阀控制））：
A在自动状态下，进水阀和出水阀是一直开启的，废水阀是关闭的；系统先运行自动准备程序,将各控制组件操作到预定状态，此时循环检测进出水信号，当进出水信号同时存在时，进入自动运行状态；
B在自动运行状态，系统依次开启高压电源、吸干机、冷干机、制氧机、混合泵电源接触器，并且给高压电源发出启动命令；
C当各部件运行稳定后，调用PID调节程序，同时采样检测仪数据，并对数据进行低通滤波；使系统的臭氧投入量能够动态调节，最终数据会在设定值附近稳定下来，并保持；
D当出水阀门关闭时，系统检测到出水信号停止，会按预定机制停止各组件的运行，重新进入自动准备状态；当检测到进出水信号同时满足时，系统会再次进入自动运行状态。
E在手动状态下：如果运行状态为停止状态，系统会调用停止程序将各组件切换到预定状态；如果是运行状态，系统会调用运行程序；
F手动运行程序：首先开启进水阀、废水阀、检测阀、同时检测水流信号，如果水流信号满足停止要求，系统会在运行状态未完成时就调用停止程序，且混合泵优先级最高会首先停机，然后切断其他组件。
G在信号正常时，系统依次启动高压电源、吸干机、冷干机、制氧机、混合泵，待组件稳定后，开启总线通讯，并对电源发出运行命令；之后调用低通滤波程序对检测仪浓度数据进行软件滤波，排除系统干扰和检测管路的气泡对数据的影响；调用PID程序采集滤波数据作为PID输入参数对高压电源功率进行控制（整个控制采用485端口进行数据交换），当数据处于额定值附近时，调用高低限值过采样滤波算法，当满足要求后，系统将开启出水阀，同时关闭废水阀；此时从出水端取用的水为用户设定的符合浓度要求的臭氧水。
H当进出水信号异常或用户将系统状态切换到停止状态后，系统会切断各组件电源，最后关闭进水阀、出水阀、废水阀、检测阀。
所述的低通滤波程序：检测仪采用的是紫外线光学检测，当检测腔室中含有水的大气泡时，检测仪数据会大范围波动，并且臭氧溶于水中速度较慢，单纯才采用PID调节会导致超调和欠调，臭氧水波动范围更大；总体而言属于大滞后系统；因此系统采用了低通滤波算法；
低通滤波实际算法策略：根据滞后特性，算出滤波带宽：FL=α/(2*PI*t)
式中：FL=截止频率；α=滤波系数；PI=3.14159265（圆周率）；t=采样时间。
一阶低通滤波的算法公式为：
Y(n)=(1-α)*X(n)+α*Y(n-1)
式中：α=滤波系数；X(n)=本次采样值；Y(n-1)=上次滤波输出值；Y(n)=本次滤波输出值。
所述的高低限值过采样滤波算法：因为PID程序在臭氧水应用中，在数据稳定前会有较大范围的波动，如果数据已达到设定值就切换出水端口，会导致系统测量值大范围波动，出水端口频繁切换，对系统和用户使用都不利；所以为了避免此种情况，采用了限幅算法和过采样相结合提出的新型算法。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。