一种基于离子浓度的PH控制方法与流程

本发明涉及PH控制方法领域，具体为一种基于离子浓度的PH控制方法。

背景技术：

氢离子浓度指数一般称为“pH”，是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出,p来自德语Potenz，意思是浓度、力量，H(hydrogenion)代表氢离子；

现有技术1：直接PID控制：现有控制大多为直接PID控制，由于PH值与浓度关系为对数关系，不为线性，而PID控制适合线性控制关系，直接PID控制PH波动大抗干扰性差；

现有技术2：模糊控制及神经网络控制：都需要复杂的建模，对工艺和控制现场有较强的依耐性，需要针对工业生产现场情况的建模，建模复杂，生产环境变化需要重新建模调节参数，控制效果达不到理想情况；

可知现有技术中直接PID控制PH波动大抗干扰性差，模糊控制及神经网络控制生产环境变化需要重新建模调节参数，控制效果达不到理想情况。

技术实现要素：

本发明提供一种基于离子浓度的PH控制方法，可以有效解决上述背景技术中提出直接PID控制PH波动大抗干扰性差，模糊控制及神经网络控制生产环境变化需要重新建模调节参数，控制效果达不到理想情况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于离子浓度的PH控制方法，包括如下步骤：

S1、设定PH目标值；

S2、通过PLC控制器连接传感器来读取PH值；

S3、通过读取的PH值，来确定是否增加溶液，并且计算其离子含量；

S4、根据PH设定值查找PID表，计算PID值；

S5、PID计算输出；

S6、PID转换给药频率；

S7、PID计算后通过转换的浓度，查表的PID参数计算；

S8、由PID计算结果换算给药泵频率调整加药量。

根据上述技术方案，所述步骤S3中PLC控制器读取PH值分为低出设定PH值、高出设定PH值和等于设定PH值三种状态。

根据上述技术方案，所述低出设定PH值包括如下步骤：

A1、PH检测值低于PH目标值，PLC控制器输出加入碱性溶液；

A2、检测PH值，PH值低于7后，计算H离子浓度；

所述步骤A2中计算的离子含量为氢离子；

所述氢离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢离子浓度(C[H⁺]＝10^-PH)计算。

根据上述技术方案，所述高出设定PH值包括如下步骤：

B1、PH测量值高于PH目标值，PLC控制器输出加入酸性溶液；

B2、检测PH值，PH值高于7后，计算OH离子浓度；

所述步骤B2中计算的离子含量氢氧根离子；

所述氢氧根离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢氧根离子浓度(C[OH^-]＝10^PH-14)。

根据上述技术方案，所述等于设定PH值包括如下步骤：

C1、PH测量值等于PH目标值，PLC控制器输出不加入溶液。

根据上述技术方案，所述步骤S2中PLC控制器为S7-300PLC控制器。

根据上述技术方案，述步骤S6中PID积分、微分参数设定：根据工艺现场实际情况，一般积分时间设定40-120s，微分时间可以不考虑。

根据上述技术方案，所述步骤S2中传感器与PLC控制器连接线缆为屏蔽线缆。

根据上述技术方案，所述步骤S2中PLC控制器通过网线外接上位机显示。

根据上述技术方案，所述步骤S1和步骤7中查找PID表为同一表格。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，解决PH非线性特性、控制难、常规控制抗干扰性差问题，解决了现有技术中的干扰差、控制效果不理想的问题，并且经过快速反应后PH基本趋于稳定，这种PH控制方法具有线性控制特性，相较传统PH控制抗干扰性更强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的流程步骤示意图；

图2是本发明的效果分析示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1所示，本发明提供技术方案，一种基于离子浓度的PH控制方法，包括如下步骤：

S1、设定PH目标值；

S2、通过PLC控制器连接传感器来读取PH值；

S3、通过读取的PH值，来确定是否增加溶液，并且计算其离子含量；

S4、根据PH设定值查找PID表，计算PID值；

S5、PID计算输出；

S6、PID转换给药频率；

S7、PID计算后通过转换的浓度，查表的PID参数计算；

S8、由PID计算结果换算给药泵频率调整加药量。

根据上述技术方案，步骤S3中PLC控制器读取PH值分为低出设定PH值、高出设定PH值和等于设定PH值三种状态。

根据上述技术方案，低出设定PH值包括如下步骤：

A1、PH测量值低于PH目标值，PLC控制器输出加入碱性溶液；

A2、检测PH值，PH值低于7后，计算H离子浓度；

步骤A2中计算的离子含量为氢离子；

氢离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢离子浓度(C[H⁺]＝10^-PH)计算。

根据上述技术方案，高出设定PH值包括如下步骤：

B1、PH测量值高于PH设定值，PLC控制器输出加入酸性溶液；

B2、检测PH值，PH值高于7后，计算OH离子浓度；

步骤B2中计算的离子含量氢氧根离子；

氢氧根离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢氧根离子浓度(C[OH^-]＝10^PH-14)。

根据上述技术方案，等于设定PH值包括如下步骤：

C1、PH测量值等于PH目标值，PLC控制器输出不加入溶液。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器为S7-300PLC控制器。

根据上述技术方案，述步骤S6中PID积分、微分参数设定：根据工艺现场实际情况，一般积分时间设定40s，微分时间可以不考虑。

根据上述技术方案，步骤S2中传感器与PLC控制器连接线缆为屏蔽线缆。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器通过网线外接上位机显示。

根据上述技术方案，步骤S1和步骤7中查找PID表为同一表格。

实施例2：如图1所示，本发明提供技术方案，一种基于离子浓度的PH控制方法，包括如下步骤：

S1、设定PH目标值；

S2、通过PLC控制器连接传感器来读取PH值；

S3、通过读取的PH值，来确定是否增加溶液，并且计算其离子含量；

S4、根据PH设定值查找PID表，计算PID值；

S5、PID计算输出；

S6、PID转换给药频率；

S7、PID计算后通过转换的浓度，查表的PID参数计算；

S8、由PID计算结果换算给药泵频率调整加药量。

根据上述技术方案，步骤S3中PLC控制器读取PH值分为低出设定PH值、高出设定PH值和等于设定PH值三种状态。

根据上述技术方案，低出设定PH值包括如下步骤：

A1、PH测量值低于目标PH值，PLC控制器输出加入碱性溶液；

A2、检测PH值，PH值低于7后，计算H离子浓度；

步骤A2中计算的离子含量为氢离子；

氢离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢离子浓度(C[H⁺]＝10^-PH)计算。

根据上述技术方案，高出设定PH值包括如下步骤：

B1、PH测量值高于PH目标值，PLC控制器输出加入酸性溶液；

B2、检测PH值，PH值高于7后，计算OH离子浓度；

步骤B2中计算的离子含量氢氧根离子；

氢氧根离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢氧根离子浓度(C[OH^-]＝10^PH-14)。

根据上述技术方案，等于设定PH值包括如下步骤：

C1、PH测量值等于PH目标值，PLC控制器输出不加入溶液。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器为S7-300PLC控制器。

根据上述技术方案，述步骤S6中PID积分、微分参数设定：根据工艺现场实际情况，一般积分时间设定80s，微分时间可以不考虑。

根据上述技术方案，步骤S2中传感器与PLC控制器连接线缆为屏蔽线缆。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器通过网线外接上位机显示。

根据上述技术方案，步骤S1和步骤7中查找PID表为同一表格。

实施例3：如图1所示，本发明提供技术方案，一种基于离子浓度的PH控制方法，包括如下步骤：

S1、设定PH目标值；

S2、通过PLC控制器连接传感器来读取PH值；

S3、通过读取的PH值，来确定是否增加溶液，并且计算其离子含量；

S4、根据PH设定值查找PID表，计算PID值；

S5、PID计算输出；

S6、PID转换给药频率；

S7、PID计算后通过转换的浓度，查表的PID参数计算；

S8、由PID计算结果换算给药泵频率调整加药量。

根据上述技术方案，步骤S3中PLC控制器读取PH值分为低出设定PH值、高出设定PH值和等于设定PH值三种状态。

根据上述技术方案，低出设定PH值包括如下步骤：

A1、PH测量值低于目标PH值，PLC控制器输出加入碱性溶液；

A2、检测PH值，PH值低于7后，计算H离子浓度；

步骤A2中计算的离子含量为氢离子；

氢离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢离子浓度(C[H⁺]＝10^-PH)计算。

根据上述技术方案，高出设定PH值包括如下步骤：

B1、PH测量值高于PH目标值，PLC控制器输出加入酸性溶液；

B2、检测PH值，PH值高于7后，计算OH离子浓度；

步骤B2中计算的离子含量氢氧根离子；

氢氧根离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢氧根离子浓度(C[OH^-]＝10^PH-14)。

根据上述技术方案，等于设定PH值包括如下步骤：

C1、PH测量值等于PH目标值，PLC控制器输出不加入溶液。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器为S7-300PLC控制器。

根据上述技术方案，述步骤S6中PID积分、微分参数设定：根据工艺现场实际情况，一般积分时间设定120s，微分时间可以不考虑。

根据上述技术方案，步骤S2中传感器与PLC控制器连接线缆为屏蔽线缆。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器通过网线外接上位机显示。

根据上述技术方案，步骤S1和步骤7中查找PID表为同一表格。

实施例4：如图1所示，本发明提供技术方案，一种基于离子浓度的PH控制方法，包括如下步骤：

S1、设定PH目标值；

S2、通过PLC控制器连接传感器来读取PH值；

S3、通过读取的PH值，来确定是否增加溶液，并且计算其离子含量；

S4、根据PH设定值查找PID表，计算PID值；

S5、PID计算输出；

S6、PID转换给药频率；

S7、PID计算后通过转换的浓度，查表的PID参数计算；

S8、由PID计算结果换算给药泵频率调整加药量。

根据上述技术方案，步骤S3中PLC控制器读取PH值分为低出设定PH值、高出设定PH值和等于设定PH值三种状态。

根据上述技术方案，低出设定PH值包括如下步骤：

A1、PH测量值低于目标PH值，PLC控制器输出加入碱性溶液；

A2、检测PH值，PH值低于7后，计算H离子浓度；

步骤A2中计算的离子含量为氢离子；

氢离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢离子浓度(C[H⁺]＝10^-PH)计算。

根据上述技术方案，高出设定PH值包括如下步骤：

B1、PH测量值高于PH目标值，PLC控制器输出加入酸性溶液；

B2、检测PH值，PH值高于7后，计算OH离子浓度；

步骤B2中计算的离子含量氢氧根离子；

氢氧根离子实时浓度及设定浓度：

根据PH原理，利用PH计算氢氧根离子浓度(C[OH^-]＝10^PH-14)。

根据上述技术方案，等于设定PH值包括如下步骤：

C1、PH测量值等于PH目标值，PLC控制器输出不加入溶液。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器为S7-300PLC控制器。

根据上述技术方案，述步骤S6中PID积分、微分参数设定：根据工艺现场实际情况，一般积分时间设定100s，微分时间可以不考虑。

根据上述技术方案，步骤S2中传感器与PLC控制器连接线缆为屏蔽线缆。

根据上述技术方案，步骤S2中PLC控制器通过网线外接上位机显示。

根据上述技术方案，步骤S1和步骤7中查找PID表为同一表格。

其步骤S3中PID比例参数P设定如下表：

看出PH每变化1，浓度变化10倍，PID计算比例值P是一个差值，PH＝12与PH＝11.9时候差值为0.002056718，PH＝8与PH＝7.9时候差值为2.05672E-07，相当于同样一个反应设定8和11比例值增益相差万倍，根据常规方法设定比例参数比例增益效果不是很好，因此需要整定不同设定值下不同比例增益，不同设定值下比例增益如下表：

如图2所示，第一次PH程序启动自动PH调节后曲线，曲线为频率，直线为PH设定值，波线为PH实时值，在经过快速反应后PH基本趋于稳定，这种PH控制方法具有线性控制特性，相较传统PH控制抗干扰性更强。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，解决PH非线性特性、控制难、常规控制抗干扰性差问题，解决了现有技术中的干扰差、控制效果不理想的问题，并且经过快速反应后PH基本趋于稳定，这种PH控制方法具有线性控制特性，相较传统PH控制抗干扰性更强。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。