CN102129257B

CN102129257B - 萃取工艺现场在线ph检测及控制系统

Info

Publication number: CN102129257B
Application number: CN 201010617358
Authority: CN
Inventors: 周良全
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102129257A

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

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

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。

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

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。

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。

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。

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。

所述的主机为PC机或者PLC控制器。

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。

PLC控制器直接与RS485主线连接。

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。

模拟量控制模块连接有电控球阀。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

图1为本发明实施例一的控制系统示意图。

图2为本发明PH检测多级连接示意图。

图3为本发明PH检测单级连接示意图。

图4为本发明的PH检测器示意图。

图5为本发明的模拟量程为：–10 到10 V的线性关系图。

图6为本发明的模拟量程为：0 到 10 V的线性关系图。

图7为本发明的模拟量程为：1到 5 V的线性关系图。

图8为本发明的模拟量程为：0 到20 mA的线性关系图。

图9为本发明的模拟量程为：4到20 mA的线性关系图。

图10为本发明实施例二的控制系统示意图。

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

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。

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。

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。

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。

PH电极12为E+H电极。

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。

PH控制器与连接RS485主线。

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。

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。

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。

如图5所示，模拟量程为：–10 到10 V 。

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。

如图6所示，模拟量程为：0 到 10 V 。

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。

如图7所示，模拟量程为：1到 5 V 。

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。

如图8所示，模拟量程为：0 到20 mA 。

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。

如图9所示，模拟量程为：4到20 mA 。

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20.8mA。

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。

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。

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。

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。

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。

如上所述便可较好实现本发明。

Claims

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；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）；所述模拟量控制模块通过RS485主线连接与主机连接；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；模拟量控制模块内置有根据能斯特方程编写的编码程序；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为：1～5 V或0～10 V或–10～10 V或0～20mA或4～20 mA。

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1-6中任意一项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。