一種流通式自清洗pH測量控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流通式自清洗pH測量控制裝置及方法。本發(fā)明的裝置包括pH值測量清洗器、信號匹配器和主控機；所述pH電極的輸出端通過信號匹配器與所述主控機連接；所述主控機的超聲波電信號通過電纜輸入到所述超聲波換能器。該方法包括清洗步驟：所述嵌入式計算機周期性控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述pH電極進(jìn)行清洗，或者根據(jù)pH電極發(fā)出的電壓信號控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述pH電極進(jìn)行清洗。本發(fā)明克服了清洗過程測量數(shù)據(jù)中斷，無PID控制功能，空氣靜壓法清洗效果不理想，毛刷配合清洗液清洗方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障多，清洗過程需要加入化學(xué)清洗液破壞被測溶液，被測溶液斷流易將電極暴露在空氣中損壞電極等缺點。
【專利說明】一種流通式自清洗PH測量控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及pH測量控制裝置及方法，更具體地說就是一種對溶液內(nèi)pH值進(jìn)行測量、控制和對PH電極自動清洗的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]流通式pH測控清洗儀表是用于有色金屬濕法冶金工藝中，對管道內(nèi)的液體進(jìn)行PH測量的儀表。目前，現(xiàn)有的能夠?qū)崿F(xiàn)自動對電極清洗的流通式pH計，清洗方式采用壓縮空氣吹掃、機械毛刷清洗配合化學(xué)試劑清洗等方式,壓縮空氣清洗時,執(zhí)行機構(gòu)將pH計拔出，壓縮空氣通過清洗噴嘴,吹掃玻璃電極敏感球泡,實現(xiàn)清洗,這種方法,對于進(jìn)行清水垢等液體，有一定的效果，但是對于濕法冶金過程中金屬鹽類結(jié)晶物和礦漿形成的污垢，清洗效果不佳，第二種清洗方式采用機械毛刷配合化學(xué)試劑清洗的方法，清洗時，用執(zhí)行機構(gòu)將電機拔出，噴嘴噴射化學(xué)試劑，配合機械毛刷對玻璃電機敏感球泡進(jìn)行清洗,這種方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對電極清洗，清洗效果也比較好，但是這種方式機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率、清洗過程測量數(shù)據(jù)中斷、化學(xué)清洗液破壞被測介質(zhì)組份造成產(chǎn)品質(zhì)量下降和清洗需要大量的清洗齊U，檢測成本高等缺陷，另外，可見的自動清洗PH儀表僅能測量，不具備自動控制，需要實現(xiàn)自動控制，需將測量信號送入調(diào)節(jié)儀表和控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種流通式自清洗pH測量控制裝置及方法。
[0004]上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的:
一種流通式自清洗PH測量控制裝置，其特征在于，所述測量控制裝置包括pH值測量清洗器、信號匹配器和主控機；其中，
所述PH值測量清洗器包括外殼體，該外殼體內(nèi)部分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，在所述外殼體的側(cè)面分別設(shè)有進(jìn)液管和出液管，在所述外殼體的頂部插入有PH電極；所述上部區(qū)域內(nèi)設(shè)有測量池，該測量池與所述外殼體之間形成溢流池，所述進(jìn)液管插入所述測量池；所述下部區(qū)域內(nèi)設(shè)有超聲波換能器；
所述PH電極的輸出端通過信號匹配器與所述主控機連接；所述主控機的超聲波電信號通過電纜輸入到所述超聲波換能器。
[0005]根據(jù)上述的流通式自清洗pH測量控制裝置，其特征在于，所述主控機包括直流電源轉(zhuǎn)換器、嵌入式計算機、超聲波信號發(fā)生器、觸摸屏、接線端子排；所述直流電源轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電為所述嵌入式計算機、超聲波信號發(fā)生器、固態(tài)繼電器、觸摸屏、信號匹配器供電；所述嵌入式計算機用于控制所述固態(tài)繼電器的開啟或關(guān)閉，進(jìn)而控制所述超聲波信號發(fā)生器的開啟或關(guān)閉。
[0006]根據(jù)上述的流通式自清洗pH測量控制裝置，其特征在于，所述嵌入式計算機周期性控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟，或者根據(jù)PH電極發(fā)出的電壓信號控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟。
[0007]根據(jù)上述的流通式自清洗pH測量控制裝置，其特征在于，所述接線端子排連接有PH值信號電纜、控制信號輸出電纜，所述pH值信號電纜連接到其它的儀表和控制系統(tǒng)，所述控制信號輸出電纜連接到調(diào)節(jié)閥或執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)PH值自動調(diào)節(jié)。
[0008]一種使用上述的流通式自清洗pH測量控制裝置的進(jìn)行測量控制的方法，其特征在于，該方法包括清洗步驟:所述嵌入式計算機周期性控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述PH電極進(jìn)行清洗，或者根據(jù)pH電極發(fā)出的電壓信號控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述PH電極進(jìn)行清洗；以及，
pH調(diào)節(jié)步驟:通過觸摸屏25給定控制目標(biāo)值SV，與測量到的pH值也就是MV值進(jìn)行PID運算，運算后的信號，通過所述嵌入式計算機模擬量輸出端口 AQ02+和AQ02-兩個端子輸出并連接到接線端子排的MV+和MV-端子，并通過連接在端子上的電纜將控制信號發(fā)送到調(diào)節(jié)閥或執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)PH值自動調(diào)節(jié)。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明克服了清洗過程測量數(shù)據(jù)中斷，無PID控制功能，空氣靜壓法清洗效果不理想，毛刷配合清洗液清洗方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障多，清洗過程需要加入化學(xué)清洗液破壞被測溶液，被測溶液斷流易將電極暴露在空氣中損壞電極等缺點，為濕法冶金過程PH測量、控制和電極自動清洗提供了準(zhǔn)確可靠的控制儀表。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖2主控機機箱內(nèi)布置接線圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明的測量控制裝置包括pH值測量清洗器4、信號匹配器15和主控機30三大部分。
[0013]pH值測量清洗器4包括外殼體，外殼體內(nèi)部分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，在外殼體的側(cè)面分別設(shè)有進(jìn)液管3和出液管7，在外殼體的頂部插入有pH電極12 ;上部區(qū)域內(nèi)設(shè)有測量池5，測量池5與外殼體之間形成溢流池8，進(jìn)液管3插入測量池5中；下部區(qū)域內(nèi)設(shè)有超聲波換能器。
[0014]被測液體通過測量清洗器4上的取樣法蘭2進(jìn)入進(jìn)液管3，進(jìn)液管3與測量池5連通，液體充滿測量池5后，溢至溢流池8，溢流池8 一端與出液管7連通，另一端焊接法蘭6用以連接出液管道，液體從出液管7流出。測量清洗器上部安裝法蘭10與測量清洗器4焊接連通，安裝法蘭10對接電極固定法蘭11，pH電極12固定在電極固定法蘭11中心，pH電極12測得pH電壓信號和溫度信號，由5芯屏蔽電纜13通過電極信號匹配器15上的電纜密封頭14對應(yīng)連接到信號輸入端子16，信號經(jīng)過1:1放大，將信號阻抗從IOK Ω轉(zhuǎn)換為500 Ω，從連接到輸出端子17的7芯屏蔽電纜19通過主控機30的電纜密封頭23接入主控機13內(nèi)接線端子排31上，主控機30接受測量信號，進(jìn)入嵌入式計算機27進(jìn)行PH轉(zhuǎn)換后，用串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨惭b在主控機30前面板上的觸摸屏25顯示，同時，嵌入式計算機27將PH值轉(zhuǎn)換為4-20mA儀表標(biāo)準(zhǔn)信號連接到接線端子31，將pH值信號通過連接到端子31的信號輸出電纜23傳輸?shù)狡渌鼉x表和控制系統(tǒng)。儀表的清洗方式采用兩種清洗方法，一種為定時清洗，清洗原理為通過觸摸屏25為嵌入式計算機設(shè)定清洗時間間隔和清洗時間，嵌入式計算機27計時程序到清洗周期，發(fā)出清洗信號，接通主控機30內(nèi)的固態(tài)繼電器28，使超聲波信號電路板29得電，發(fā)出超聲波電信號，信號連接至接線端子31，用電纜20將超聲波電信號傳輸?shù)綔y量清洗器超聲波換能器9，超聲波換能器9發(fā)出超聲波，將超聲波傳播到測量池5內(nèi)被測液體中，傳播時的聲壓劇變使液體發(fā)生強烈的空化和乳化現(xiàn)象，每秒產(chǎn)生數(shù)百萬計的微小空化氣泡，這些氣泡在聲壓作用下急速地大量產(chǎn)生，并不斷地猛烈爆破，產(chǎn)生強大的沖擊力和負(fù)壓吸力，使附著在PH玻璃電極12敏感球泡上的污垢剝離，清洗過程嵌入式計算機27啟動計時程序，當(dāng)計時器到設(shè)定清洗時間后，嵌入式計算機27發(fā)出清洗停止信號，固態(tài)繼電器28斷路切斷超聲波信號發(fā)生器29電源，超聲波換能器9停止工作，完成清洗。第二種清洗方式為，嵌入式計算機27實時監(jiān)測pH電極發(fā)出的電壓信號，并對信號波紋進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)PH電極9結(jié)垢后，電極的靈敏度會降低，信號波紋會降低，當(dāng)一定的時間內(nèi)波紋范圍連續(xù)低于0.2mv時，嵌入式計算機27發(fā)出清洗信號，清洗過程信號傳遞與第一種方式相同。
[0015]PID自動控制原理，PH測量電極發(fā)出測量信號，經(jīng)過電極匹配器，進(jìn)入嵌入式計算機27作為PV值，觸摸屏輸入控制目標(biāo)值，并通過通訊結(jié)構(gòu)傳輸?shù)角度胧接嬎銠C27作為給定信號SV值，嵌入式計算機27根據(jù)測量信號和給定信號的差異，經(jīng)過PID運算程序，發(fā)出4-20mA的控制信號MV，控制信號連接到主控機30內(nèi)的接線端子31，并通過控制輸出電纜22，將信號發(fā)送到閥門和其它執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和控制。
[0016]主控機的供電用交流220v，也可以用直流24v，采用交流220v作為電源時，交流電通過電源電纜21連接到接線端子31，火線串聯(lián)電源開關(guān)24后接入直流電源轉(zhuǎn)換器26，直流電源轉(zhuǎn)換器26將電源轉(zhuǎn)換為24v后，為嵌入式計算機27、觸摸屏25和電極信號匹配器提供24v電源。
[0017]參照圖2，所述電路工作原理為:閉合電源開關(guān)24，儀表送電，PH電壓輸入信號從端子排31+和-端子輸入，分別連接到嵌入式控制計算機27的模擬量輸入端AOl+和AOl-接線端子，溫度測量電阻信號從接線排31的RTD輸入端子輸入，其中RTDb和RTDc為三線制斷路信號，輸入信號經(jīng)過嵌入式計算機17運算、溫度補償后的pH值通過嵌入式計算機27的通訊接口 TX+和TX-將數(shù)據(jù)鏈接到觸摸屏25的通訊接口 TX+和TX-，觸摸屏25接受到信號并顯示出來，同時嵌入式計算機將測得的PH值轉(zhuǎn)換為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號從AQOl+和AQOl-兩個端子輸出并連接到接線排31的Out+和Out-兩個端子，并通過連接在這兩個端子上的電纜23送到其它的儀表和控制系統(tǒng)。清洗過程為:嵌入式計算機27發(fā)出從端口D001H和GND發(fā)出24v的開關(guān)信號，送入固態(tài)繼電器28的控制端，接通固態(tài)繼電器，將交流220v電源通過LO和NO端加到超聲波信號發(fā)生器29的電源端L和N，超聲波信號發(fā)生器得電后產(chǎn)生超聲波電信號，通過I和D端子將信號傳輸?shù)浇泳€排31的I和D接線端子，并通過連接在端子上的電纜20將信號傳遞到超聲波換能器9，開始清洗，停止清洗時，嵌入式計算機27從端口 D001H和GND發(fā)出Ov的信號，送入固態(tài)繼電器28的控制端，切斷固態(tài)繼電器輸出，超聲波信號發(fā)生器29失去電源后無超聲波電信號,超聲波換能器停止發(fā)出超聲波，清洗停止。
[0018]PH調(diào)節(jié)過程為，通過觸摸屏25給定控制目標(biāo)值SV，與測量到的pH值也就是MV值進(jìn)行PID運算，運算后的信號，通過嵌入式計算機27模擬量輸出端口 AQ02+和AQ02-兩個端子輸出并連接到端子排31的MV+和MV-端子，并通過連接在端子上的電纜22將控制信號發(fā)送到調(diào)節(jié)閥或執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)PH值自動調(diào)節(jié)。
[0019]以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本方案所作的任何等效變換，均為本發(fā)明保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種流通式自清洗PH測量控制裝置，其特征在于，所述測量控制裝置包括pH值測量清洗器、信號匹配器和主控機；其中， 所述PH值測量清洗器包括外殼體，該外殼體內(nèi)部分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，在所述外殼體的側(cè)面分別設(shè)有進(jìn)液管和出液管，在所述外殼體的頂部插入有PH電極；所述上部區(qū)域內(nèi)設(shè)有測量池，該測量池與所述外殼體之間形成溢流池，所述進(jìn)液管插入所述測量池；所述下部區(qū)域內(nèi)設(shè)有超聲波換能器； 所述PH電極的輸出端通過信號匹配器與所述主控機連接；所述主控機的超聲波電信號通過電纜輸入到所述超聲波換能器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流通式自清洗PH測量控制裝置，其特征在于，所述主控機包括直流電源轉(zhuǎn)換器、嵌入式計算機、超聲波信號發(fā)生器、觸摸屏、接線端子排；所述直流電源轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電為所述嵌入式計算機、超聲波信號發(fā)生器、固態(tài)繼電器、觸摸屏、信號匹配器供電；所述嵌入式計算機用于控制所述固態(tài)繼電器的開啟或關(guān)閉，進(jìn)而控制所述超聲波信號發(fā)生器的開啟或關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流通式自清洗pH測量控制裝置，其特征在于，所述嵌入式計算機周期性控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟，或者根據(jù)PH電極發(fā)出的電壓信號控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流通式自清洗pH測量控制裝置，其特征在于，所述接線端子排連接有PH值信號電纜、控制信號輸出電纜，所述pH值信號電纜連接到其它的儀表和控制系統(tǒng)，所述控制信號輸出電纜連接到調(diào)節(jié)閥或執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)pH值自動調(diào)節(jié)。
5.一種使用權(quán)利要求1或2所述的流通式自清洗pH測量控制裝置進(jìn)行測量控制的方法，其特征在于，該方法包括清洗步驟:所述嵌入式計算機周期性控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述PH電極進(jìn)行清洗，或者根據(jù)pH電極發(fā)出的電壓信號控制所述超聲波信號發(fā)生器開啟對所述PH電極進(jìn)行清洗；以及，pH調(diào)節(jié)步驟:通過觸摸屏25給定控制目標(biāo)值SV，與測量到的PH值也就是MV值進(jìn)行PID運算，運算后的信號，通過所述嵌入式計算機模擬量輸出端口 AQ02+和AQ02-兩個端子輸出并連接到接線端子排的MV+和MV-端子，并通過連接在端子上的電纜將控制信號發(fā)送到調(diào)節(jié)閥或執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)PH值自動調(diào)節(jié)。
【文檔編號】G05D21/02GK103744445SQ201310678526
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月14日
【發(fā)明者】楊秉松, 趙祥麟, 王銳, 黃曉元, 張典成, 李雙燕, 宋吉譚, 王欽, 蘇玉娟 申請人:金川集團(tuán)股份有限公司