CN102129257A - 萃取工艺现场在线ph检测及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，包括至少一个PH检测器，以及与PH检测器连接的控制系统，所述控制系统包括主机、以及与主机连接的至少一个PH控制器。其具有如下的优点和有益效果：系统结构简单，操作简便，检测质量高，控制反应快。
Description
萃取工艺现场在线PH检测及控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及PH检测及控制，具体是指萃取工艺现场在线PH检测及控制系统。 背景技术
[0002] PH工业在线检测及控制系统应用非常广泛，如食品、制药、化工、表面处理、水处理 行业等，由于系统的检测实时性、网络稳定性及其操控性能都非常优良，所以已被越来越多 的行业所采用。萃取生产现场的PH检测及控制有许多实际操作上的难点，诸如现场采集点 比较多，操作及检测不方便造成检测失准及寿命缩短等等。
[0003] 选择合适的电极，是整个系统中较为关键的因素，因为一般的PH电极的探头都是 一种玻璃类膜状物质制成的，里面注入有参比溶液，工作时参比液从玻璃膜中渗出，有机酯 类会堵塞探头造成电极的损坏。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服目前PH检测探现场采集点比较多，导致PH检测不准，操作 复杂，其运行不稳定，而提供萃取工艺现场在线PH检测及控制系统。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，包括至 少一个PH检测器，以及与PH检测器连接的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括主机、 以及与主机连接有至少一个PH控制器。PH检测器用以检测待测物的PH离子浓度，测量变 送器将信号转化、传递回控制系统。PH控制器控制模拟量输出，以此输出模拟量控制PH值 调节。
[0006] 所述的PH检测器包括测量变送器，且测量变送器与控制系统连接。
[0007] 所述测量变送器连接有PH测量探头，测量变送器通过测量电缆与PH测量探头连 接，PH测量探头设置有PH电极。所述的PH电极为E+H电极。
[0008] 所述的主机为PC机或者PLC控制器。
[0009] 所述PC主机，PC主机连接有RS232主线，RS232主线连接有RS232转RS485转换 模块，RS232转RS485转换模块连接到RS485主线。
[0010] PLC控制器直接与RS485主线连接。
[0011 ] 所述的PH控制器主要包含模拟量控制模块，模拟量控制模块主要由CPU、以及模 拟量输出单元、以及扩展I/O单元组成。模拟量输出单元包括连接单元、设置输出量程、模 拟量输出接线、以及梯形编程架构的CPU。模拟量控制模块通过RS485主线连接与主机连接。
[0012] 模拟量控制模块连接有电控球阀。
[0013] 所述的电控球阀并联有手动球阀，且所述的电控球阀与反应釜连接。
[0014] 测量原理：PH值测量的PH值，用于度量单位的酸度或碱度的液体介质，玻璃PH电 极提供具有电化学的潜力，这种潜力取决于介质的PH值。而这种潜力将生成的H正离子通过外层膜的离子选择性渗透。在一点形成一个具有潜力的电化学边界层。以一个集成的 Ag或AgCl参考系统作为参比电极。PH检测器将相应的PH值转换为能斯特方程测量的电压。
[0015] 将PH测量探头探伸到反应釜中，PH电极将选择性的渗透外层膜的离子，从而形成 电化学边界层，采用集成的Ag或AgCl参考系统作为参比电极。PH检测器应用能斯特方程 测量出电压，从而将电压转换为电压数字信号。该电压数字信号将被传输到控制系统进行 处理与应用。
[0016] 控制系统将根据电压数字信号做出对应的模拟量控制信号。模拟量控制信号通过 模拟量控制模块的输出端输出信号，输出端输出信号为预先设置好的配置模拟量程，该输 出信号被传递到电控球阀，如果某站PH值偏离了设定点，则通过控制加药的流量来调整PH 值。流量通过控制加药管路中电控球阀的开闭程度来进行控制，可以使球阀开闭在任意位 置。通过模拟量控制模块来控制待测溶液的入料溶液的流量，以调整溶液的PH值。一般采 用DA041作为模拟量控制模块。
[0017] 基于现场采集点多而分散的情况，系统采用分站采集，集中检测与控制的方法，以 利于现场管理与系统维护。
[0018] 采集点向用户提供工业控制中通用的RS485通讯接口。通讯协议采用MODBUS标 准通讯协议，每个采集点的PH控制器可以作为从机与具有相同通讯接口并采用相同通讯 协议的上位机，如PLC控制器、PC机通讯，实现对现场PH值的集中监控，另外用户也可以 通过RS485主线连接数台PH控制器作为从机。以实现PH控制器的多机联动。通过该通讯 口可以连接远程控制键盘。可实现用户对PH控制器的远程操作。
[0019] 本系统的MODBUS通讯协议支持两种传送方式：RTU方式和ASCII方式，用户可以 根据情况选择其中的一种方式通讯。
[0020] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：系统结构简单，操作简便， 检测质量高，控制反应快。
附图说明
[0021] 图1为本发明实施例一的控制系统示意图。
[0022] 图2为本发明PH检测多级连接示意图。
[0023] 图3为本发明PH检测单级连接示意图。
[0024] 图4为本发明的PH检测器示意图。
[0025] 图5为本发明的模拟量程为：-10到10 V的线性关系图。
[0026] 图6为本发明的模拟量程为：0到10 V的线性关系图。
[0027] 图7为本发明的模拟量程为：1到5 V的线性关系图。
[0028] 图8为本发明的模拟量程为：0到20 mA的线性关系图。
[0029] 图9为本发明的模拟量程为：4到20 mA的线性关系图。
[0030] 图10为本发明实施例二的控制系统示意图。
[0031] 附图中标记及相应的零部件名称：1、PH检测器；2、反应釜；3、有机相；4、水相；5、 搅拌器；6、电控球阀；7、手动球阀；8、水相出路；9、有机相进路10测量变送器；11、测量电 缆；12、PH电极；13、PH测量探头；14、药剂。具体实施方式
[0032] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0033] 实施例一
如图1、2、3、4所示，萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，包括至少一个PH检测器1， 以及与PH检测器1连接的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括主机、以及与主机的至 少一个PH控制器。
[0034] 所述的PH检测器1包括测量变送器10，且测量变送器10与控制系统连接。
[0035] 测量变送器10通过测量电缆11与PH测量探头13连接，PH测量探头13设置有 PH电极12。
[0036] PH电极12为E+H电极。
[0037] 当主机为PC机时，如图1所示，PC机连接的RS232主线，RS232主线连接RS232 转RS485转换模块，RS232转RS485转换模块连接RS485主线。
[0038] PH控制器与连接RS485主线。
[0039] 主机PC机与RS232主线连接后，信号通过RS232转RS485转换模块联通到RS485 主线，其做出的应答反应传递到PH控制器。PH控制器内包含模拟量控制模块，模拟量控制 模块内置有相应的根据能斯特方程写的编码程序，其通讯方式为：RTU方式和ASCII方式， 用户可以根据情况选择其中的一种方式通讯。
[0040] 模拟量控制模块主要由CPU、以及模拟量输出单元、以及扩展I/O单元组成。模拟 量输出单元包括连接单元、设置输出量程、模拟量输出接线、以及梯形编程架构的CPU。模拟 量控制模块通过RS485主线连接与主机连接。
[0041] 模拟量控制模块内置有根据能斯特方程编写的编码程序、以及模拟量输出单元。 编码程序将存放于梯形编程架构CPU中，模拟量输出单元将输入的数字量转换为模拟量， 模拟信号的输出范围如下所述，其中横轴为十六进制数；纵轴为模拟量。
[0042] 如图5所示，模拟量程为：-10到10 V。
[0043] 十六进制数F448到0BB8对应-10到10 V的电压范围，完整的输出范围是_ 11 到11V。使用补码来指示负电压。
[0044] 如图6所示，模拟量程为：0到10 V。
[0045] 十六进制数0000到1770对应0到10 V的电压范围，完整的输出范围是-0. 5到 10. 5V。使用补码来指示负电压。
[0046] 如图7所示，模拟量程为：1到5 V。
[0047] 十六进制数0000到1770对应1到5 V的电压范围，完整的输出范围是0. 8到 5. 2V。
[0048] 如图8所示，模拟量程为：0到20 mA。
[0049] 十六进制数0000到1770对应0到20mA的电流范围，完整的输出范围是0到21mA。
[0050] 如图9所示，模拟量程为：4到20 mA。
[0051] 十六进制数0000到1770对应4到20mA的电流范围，完整的输出范围是3. 2到 20. 8mAο
[0052] 根据模拟量程线性关系得出相应的十六进制数的编码。根据其编码进行数字信号与模拟信号之间的转换。以达到控制的目的。
[0053] 如图2所示，PH检测多级连接，反应釜2中的有机相3与前一反应釜2中的有机 相3联通，反应釜2中的水相4与前一反应釜2中的水相4联通。
[0054] PH检测器1的PH测量探头13置于反应釜2中，PH测量探头13检测反应釜2中 的离子粒度，将PH检测信号通过测量电缆11以及测量变送器10发回控制系统。控制系统 根据PH检测信号做出相应的应答控制信号。应答控制信号通过线路传输到PH控制器，PH 控制器的模拟量控制模块根据编码程序做出应答反应。应答反应信号被传递到与模拟量控 制模块连接的电控球阀6，电控球阀6的开闭程度来进行控制待测溶液的入料溶液的流量， 以调整溶液的PH值。
[0055] 当电控球阀6不启用时，可以启用手动球阀7。测溶液的入料溶液入口可为图2中 所示的有机相进路9，反应釜2中内置有有机相3和水相4以及搅拌器5，水相4联通水相 4出路8。
[0056] 如图3所示，PH检测单级连接，反应釜2单独设置，之间不联通。PH检测器1的PH 测量探头13置于反应釜2中，PH测量探头13检测反应釜2中的离子粒度，将PH检测信号 通过测量电缆11以及测量变送器10发回控制系统。控制系统根据PH检测信号做出相应 的应答控制信号。应答控制信号通过线路传输到PH控制器，PH控制器的模拟量控制模块 根据编码程序做出应答反应。应答反应信号被传递到与模拟量控制模块连接的电控球阀6， 电控球阀6的开闭程度来进行控制待测溶液的入料溶液的流量，以调整溶液的PH值。当电 控球阀6不启用时，可以启用手动球阀7。测溶液的入料溶液可为药剂14。
[0057] 实施例二
当主机为PLC控制器时，如图10所示，实施例二与实施例一的区别在于，主机为PLC控 制器直接连接到RS485主线进行通信，以实现控制器的多机联动。
[0058] 如上所述便可较好实现本发明。
Claims (9)
1.萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，包括至少一个PH检测器（1 )， 以及与PH检测器（1)连接的控制系统，所述控制系统包括主机、以及与主机连接的至少一 个PH控制器。
2.根据权利要求1所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述的 PH检测器（1)包括测量变送器（10)，且测量变送器（10)与控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述测 量变送器（10)连接有PH测量探头（13)，测量变送器（10)通过测量电缆（11)与PH测量探 头（13)连接，且PH测量探头（13)设置有PH电极（12)。
4.根据权利要求3所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述的 PH电极（12)为E+H电极。
5.根据权利要求1所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述的 主机为PC机或PLC控制器。
6.根据权利要求5所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述PC 机连接有RS232主线，RS232主线与RS232转RS485转换模块连接，RS232转RS485转换模 块与RS485主线连接。
7.根据权利要求1所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述的 PH控制器包括模拟量控制模块，所述模拟量控制模块连接有至少一个电控球阀（6 )。
8.根据权利要求7所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所述模 拟量控制模块通过RS485主线连接与主机连接。
9.根据权利要求7或8所述的萃取工艺现场在线PH检测及控制系统，其特征在于，所 述的电控球阀（6 )并联有手动球阀（7 )，且所述的电控球阀（6 )与至少一个反应釜（2 )连接。
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