CN105739428A - 一种顶空进样器控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种顶空进样器控制系统及控制方法，属于气相色谱样品前处理装置的控制技术领域。包括可编程控制器、温度模块、模拟量输入输出模块和人机交互设备；可编程控制器同时与温度模块和人机交互设备连接，温度模块还连接模拟量输入输出模块。可编程控制器、温度模块、模拟量输入输出模块分别与顶空进样器的相关部件连接。系统具有很高的稳定性和抗干扰能力，易操作，易维护，无需焊接主电路板，接线方便，易于功能扩展。对顶空进样器各关键部件的自检过程，能够实现发现问题即可直接找到故障点；对加热室、阀、气路的温度和压强控制过程，控制精度高，操作简单；顶空进样器进样的自动控制过程，能实现一键进样，可有效的解放操作人员的时间。

Description

一种顶空进样器控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于气相色谱样品前处理装置的控制技术领域，具体涉及一种顶空进样器控制系统及控制方法。

技术背景

顶空进样器是气相色谱法中一种方便快捷的样品前处理方法，其原理是将待测样品置入一个密闭的容器中，通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来，在气液(或气固)两相中达到平衡，直接抽取顶部气体进行色谱分析，从而检验样品中挥发性组分的成分和含量。使用顶空进样技术可以免除冗长繁琐的样品前处理过程，避免有机溶剂对分析造成的干扰、减少对色谱柱及进样口的污染。

顶空进样器控制包括样品加热、气路加热、定位进样针控制等部分，目前顶空进样器的控制系统多采用单片微型计算机(单片机)技术，这种技术的缺点是主控制板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响，从而导致以单片机开发的顶空进样器的控制系统的抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境的依赖性强。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提出一种基于可编程控制器的顶空进样器控制系统及控制方法。

本发明所采用的技术方案是这样实现的：

一种顶空进样器控制系统，包括可编程控制器60、温度模块61、模拟量输入输出模块62和人机交互设备63；所述可编程控制器60同时与所述温度模块61和所述人机交互设备63连接，所述温度模块61还连接模拟量输入输出模块62；其中所述顶空进样器的220V电源继电器34的输入端，用于控制所述顶空进样器的样品盘1转动的第一步进电机5的第一驱动器8的脉冲、方向、脱机输入端，用于控制所述顶空进样器的直线导轨51上下运动的第二步进电机46)的第二驱动器9的脉冲、方向、脱机输入端，用于控制所述顶空进样器的六通阀12转动的第三步进电机13的第三驱动器17的脉冲、方向、脱机输入端，所述顶空进样器的第一气路23中的二位五通电磁阀24，用于控制所述顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52的第一继电器28的输入端，用于控制所述顶空进样器的六通阀加热组件33的第二继电器29的输入端，用于控制所述顶空进样器的第二气路21的第二加热组件54的第三继电器30的输入端，用于控制所述顶空进样器的第一气路23的第三加热组件55中的第四继电器31的输入端，用于控制所述顶空进样器的第三气路18的第四加热组件56中的第五继电器32的输入端，均与所述可编程控制器60的输出端相连接；

用于定位所述样品盘1上第一样品瓶位置的第一光电开关6，用于定位所述样品盘1的角度转动位置量的第二光电开关7，用于定位所述进样针3在所述直线导轨51的上限位置的第三光电开关10，用于定位进样针3在所述直线导轨51的下限位置的第四光电开关11，用于定位所述六通阀12进样位置的第五光电开关14，用于定位六通阀12放空位置的第六光电开关15，均与所述可编程控制器60的输入端相连接；

所述样品瓶加热室4内的第一温度传感器41，所述六通阀加热组件33的第二温度传感器42，所述第二加热组件54中的第三温度传感器43，所述第三加热组件55中的第四温度传感器44，所述第四加热组件56中的第五温度传感器45，均与所述温度模块61的输入端相连接；

所述第一气路23中的的第一气体压强传感器25，所述顶空进样器的第四气路19的第一气体电子压力控制系统26中的第二气体压强传感器47，所述顶空进样器的第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27中的第三气体压强传感器49，均与所述模拟量输入输出模块62的输入端相连接；第四气路19的第一气体电子压力控制系统26中的第一比例电磁阀48的输入端，第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27中的第二比例电磁阀50的输入端，与所述可编程控制器60的模拟量输出端相连接。

采用所述的顶空进样器控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：启动顶空进样器；

步骤2：分别对顶空进样器的各关键部件进行检验，判断所有关键部件是否均处于正常状态，若所有关键部件均处于正常状态则执行步骤3，若判断某一关键部件发生了故障或损坏，则通过人机交互设备63示出该部件故障或损坏的提示信息，同时所述可编程控制器60发送指令信号至220V电源继电器34以切断电源；

所述关键部件包括：顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52、顶空进样器的第二气路21的第二加热组件54、顶空进样器的六通阀加热组件33、顶空进样器的第一气路23的第三加热组件55、顶空进样器的第三气路18的第四加热组件56、控制定位进样针3上下运动的直线导轨组件、控制样品盘1转动的组件59、控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58、顶空进样器的第四气路19的第一气体电子压力控制系统26和顶空进样器的第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27；

所述第一加热组件52包括所述第一温度传感器41、第一继电器28和第一加热电阻丝35；所述六通阀加热组件33包括所述第二温度传感器42、第二继电器29和第二加热电阻丝36；所述第二加热组件54包括所述第三温度传感器43、第三继电器30和第三加热电阻丝38；所述第三加热组件55包括所述第四温度传感器44、第四继电器31和第四加热电阻丝39；所述第四加热组件56包括第五温度传感器45、第五继电器32和第五加热电阻丝40；所述直线导轨组件包括所述第二步进电机46、定位直线运动滑块2、所述第三光电开关10、所述第四光电开关11和直线导轨51；所述控制样品盘转动的组件59包括所述第一步进电机5、所述第一光电开关6和所述第二光电开关7；所述控制所述六通阀12转动的组件58包括所述第三步进电机13、所述第五光电开关14和所述第六光电开关15；所述第一气体电子压力控制系统26包括第二压强传感器47和第一比例电磁阀48；所述第二气体电子压力控制系统27包括第三气体压强传感器49和第二比例电磁阀50；

具体包括如下步骤：

步骤2-1：对顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52进行检验；

步骤2-1-1：利用样品瓶加热室4内的第一温度传感器41采集样品瓶加热室4内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-1-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或者小于-200℃，则通过人机交互设备63提示样品瓶加热室4内温度传感器41断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则样品瓶加热室4内温度传感器41处于正常状态，并执行步骤2-1-3；

步骤2-1-3：设定样品瓶加热室4的温度设定值为开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内样品瓶加热室4内部实际温度值达到其温度设定值，则所述第一加热电阻丝35处于正常状态，并执行步骤2-2；否则，通过人机交互设备63提示所述第一加热电阻丝35断路或第一加热组件52的第一继电器28损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-2：对顶空进样器的六通阀加热组件33进行检验；

步骤2-2-1：利用六通阀加热组件33的第二温度传感器42采集六通阀加热组件33内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-2-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第二温度传感器42断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第二温度传感器42处于正常状态，并执行步骤2-2-3；

步骤2-2-3、设定六通阀加热组件33的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内六通阀加热组件33内部实际温度值达到其温度设定值，则第二加热电阻丝36处于正常状态，并执行步骤2-3；否则，通过人机交互设备63提示第二加热电阻丝36断路或六通阀加热组件33的第二继电器29损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-3：对顶空进样器的第二气路21的第二加热组件54进行检验；

步骤2-3-1：利用第二气路21中的第三温度传感器43采集第二气路21内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-3-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第三温度传感器43断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第三温度传感器43处于正常状态，并执行步骤2-3-3；

步骤2-3-3：设定第二气路21的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内第二气路21内部实际温度值达到其温度设定值，则第三加热电阻丝38处于正常状态，并执行步骤2-4；否则，通过人机交互设备63提示第三加热电阻丝38断路或第二加热组件54的第三继电器30损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-4：对顶空进样器的第一气路23的第三加热组件55进行检验；

步骤2-4-1:利用第一气路23中的第四温度传感器44采集第一气路23内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-4-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第四温度传感器44断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第四温度传感器44处于正常状态，并执行步骤2-4-3；

步骤2-4-3：设定第一气路23的温度设定值为其开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第一气路23内部实际温度值达到其温度设定值，则第四加热电阻丝39处于正常状态，并执行步骤2-5；否则，通过人机交互设备63提示第四加热电阻丝39断路或第三加热组件55中的第四继电器31损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-5：对顶空进样器的第三气路18的第四加热组件56进行检验；

步骤2-5-1、利用第三气路18中的第五温度传感器45采集第三气路18内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能够识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-5-2、利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第五温度传感器45断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第五温度传感器45处于正常状态，并执行步骤2-5-3；

步骤2-5-3、设定第三气路18的温度设定值为其开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第三气路18内部实际温度值达到其温度设定值，则第五加热电阻丝40处于正常状态，并执行步骤2-6；否则，通过人机交互设备63提示第五加热电阻丝40断路或第四加热组件56中的第五继电器32损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-6：对控制定位进样针3上下运动的直线导轨组件进行检验；

如果开机时，定位直线运动滑块2位于第三光电开关10位置处，且第三光电开关10处于关闭的状态，第四光电开关11处于开的状态，则第三光电开关10向可编程控制器60输入低电平信号，第四光电开关11向可编程控制器60输入高电平信号，可编程控制器60向所述第二驱动器9发出连续脉冲信号，同时可编程控制器60还向所述第二驱动器9发出向下运动信号，控制定位直线运动滑块2向下运动，直到其到达第四光电开关11位置时，下端位的第四光电开关11处于关闭的状态，此时，第四光电开关11向可编程控制器60发送低电平信号，可编程控制器60向控制所述第二驱动器9发出连续脉冲信号，同时还向第二驱动器9发出向上运动信号，控制定位直线运动滑块2向上运动，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置时，第三光电开关10处于关闭的状态，此时，第四光电开关11处于开的状态，若可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号及第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，定位直线运动滑块2位于第三光电开关10和第四光电开关11之间的位置，且可编程控制器60可以检测到第三光电开关10和第四光电开关11的高电平信号，则可编程控制器60向第二驱动器9发出连续脉冲信号和向下运动信号，控制定位直线运动滑块2向下运动，直到定位直线运动滑块2到达第四光电开关11位置时，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的高电平信号及第四光电开关11的低电平信号，此时，可编程控制器60再向第二驱动器9发出连续脉冲信号和向上运动信号，控制定位直线运动滑块2向上运动，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置时，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号和第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，定位直线运动滑块2位于第四光电开关11的位置，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的高电平信号及第四光电开关11的低电平信号，则可编程控制器60向第二驱动器9发出连续脉冲信号和向上运动信号，控制定位直线运动滑块2向上运动，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置时，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号，第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-7：对控制样品盘1转动的组件59进行检验；

如果开机时，第一光电开关6处于开的状态，且可编程控制器60可以检测到第一光电开关6的高电平信号，则可编程控制器60向第一驱动器8发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制样品盘1顺时针转动360度，若可编程控制器60再一次检测到第一光电开关6的高电平信号及第二光电开关7的高电平信号，则控制样品盘1转动的组件59处于正常状态，并执行步骤2-8，否则否则通过人机交互设备63提示控制样品盘1转动的组件59故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开始时，第一光电开关6是关闭的状态，且可编程控制器60可以检测到第一光电开关6的低电平信号，则可编程控制器60向第一驱动器8发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制样品盘1顺时针转动一定角度，若可编程控制器60可以检测到第一光电开关6处于高电平的状态及第二光电开关7的高电平信号，则控制样品盘1转动的组件59处于正常状态，并执行步骤2-8，否则通过人机交互设备63提示控制样品盘1转动的组件59故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-8：对控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58进行检验；

如果开机时，六通阀12处于进样位，且可编程控制器60检测到第五光电开关14处于高电平的状态及第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60向第三驱动器17发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制六通阀12转动60度后，可编程控制器60检测到第五光电开关14处于低电平的状态及第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，六通阀12处于放空位，且可编程控制器60检测到第五光电开关14处于低电平的状态及第六光电开关15处于高电平的状态，则可编程控制器60向第三驱动器17发出连续脉冲信号和逆时针转动信号，控制六通阀12转动60度后，若可编程控制器60检测到第五光电开关14处于高电平的状态及第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60再向第三驱动器17发出连续脉冲信号和顺时针转动信号(高电平信号)，控制六通阀12再转动60度后，若可编程控制器60检测到第五光电开关14位置处的低电平状态第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，六通阀12处于进样位和放空位之间的位置，且可编程控制器60检测到第五光电开关14位置处的低电平状态及第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60向第三驱动器17发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，且在可编程控制器60向第三驱动器17发出的100-10000个脉冲信号范围内，若可编程控制器60检测到第五光电开关14位置处的高电平状态及第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60再次向第三驱动器17发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制六通阀12转动60度后，若可编程控制器60检测到第五光电开关14位置处的低电平状态及第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-9：对顶空进样器的第四气路19的第一气体电子压力控制系统26进行检验；

步骤2-9-1：采用第一气体电子压力控制系统26中的第二气体压强传感器47采集第四气路19内部实际气体压强值，通过可编程控制器60转换成具体气体压强数值，若该实际气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或者气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备63提示第二气体压强传感器47故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；否则，第二气体压强传感器47处于正常状态，并执行步骤2-9-2；

步骤2-9-2：设定第四气路19的目标气体压强为0.05～0.1Mpa，可编程控制器60通过模拟量输入输出模块62向第一比例电磁阀48发出模拟电压信号，并采用第二气体压强传感器47采集第四气路19内部实际气体压强值，若采集的实际气体压强值在5～60秒时间内达到设定值，则第一比例电磁阀48处于正常状态，并执行步骤2-10；否则，通过人机交互设备63提示第一比例电磁阀48故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-10：对顶空进样器的第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27进行检验；

步骤2-10-1：采用第二气体电子压力控制系统27中的第三气体压强传感器49采集第五气路20内部实际气体压强值，通过可编程控制器60转换成具体气体压强数值，若气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备63提示第三气体压强传感器49故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；否则，第三气体压强传感器49处于正常状态，并执行步骤2-10-2；

步骤2-10-2：设定第五气路20中的目标气体压强为0.05～0.1Mpa，可编程控制器60通过模拟量输出端向第二比例电磁阀50发出模拟电压信号，并采用第三气体压强传感器49采集第五气路20内部实际气体压强值，若采集的气体压强值在5～60秒时间内达到设定值，则第二比例电磁阀50处于正常状态，并执行步骤3；否则，通过人机交互设备63提示第二比例电磁阀50故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源。

步骤3：可编程控制器60获得样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18的温度设定值与温度设定值误差范围，在可编程控制器60中利用PID控制算法分别对样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18的实际温度进行实时控制，使得样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18各自的实际温度值均达到其各自对应的温度设定值误差范围；

步骤3-1：通过人机交互设备63向可编程控制器60输入样品瓶加热室4的加热温度设定值T，可编程控制系统参照T，自动设定六通阀12的加热温度设定值为T1、第二气路21的加热温度设定值为T2、第一气路23的加热温度设定值为T3、第三气路18的加热温度设定值为T4；其中T1＝T+d1、T2＝T+d2、T3＝T+d3、T4＝T+d4；d1表示T1与T的差值；d2表示T2与T的差值；d3表示T3与T的差值；d4表示T4与T的差值；

步骤3-2：在可编程控制器60中利用PID控制算法对样品瓶加热室4的温度、六通阀12的温度、第二气路21的温度、第一气路23的温度、第三气路18的温度进行实时控制；

步骤3-2-1：利用第一温度传感器41采集样品瓶加热室4内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60计算出样品瓶加热室4实际温度值和温度设定值的差值后，采用PID控制算法获得单位周期时间内高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至样品瓶加热室4用第一继电器28，从而控制第一加热电阻丝35进行加热，使样品瓶加热室4内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-2：利用第二温度传感器(42)采集六通阀12的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据六通阀12的温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第二继电器29，从而控制第二加热电阻丝36进行加热，使六通阀12内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-3：利用第三温度传感器43采集第二气路21内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第二气路21的实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第三继电器30，从而控制第三加热电阻丝38进行加热，使第二气路21内的温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-4：采用第四温度传感器44采集第一气路23内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第一气路23实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第四继电器31，从而控制第四加热电阻丝39进行加热，使第一气路23内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-5：采用第五温度传感器45采集第三气路18内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的实际温度值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第三气路18的实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第五继电器32，从而控制第五加热电阻丝40进行加热，使第三气路18内温度达到设定值误差范围内；

步骤4：可编程控制器60获得第四气路19和第五气路20的气体压强设定值和对应的气体压强设定值误差范围，在可编程控制器60中利用PID控制算法分别对第四气路19和第五气路20中的实际气体压强进行实时控制，使得第四气路19和第五气路20的实际气体压强值均达到其各自对应的气体压强设定值误差范围；

步骤4-1：通过人机交互设备63向可编程控制器60输入第四气路19的气体压强设定值P1及第五气路20的气体压强设定值P2；

步骤4-2：在可编程控制器60中采用PID控制算法对连接气源与六通阀12的第四气路19中的气体压强和连接气源与第五气路20中的气体压强进行实时控制，包括如下步骤：

步骤4-2-1：采用连接气源与第五气路20的第二气体压强传感器47采集连接气源与第五气路20中的实际气体压强值，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块62中，模拟量输入输出模块62将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据连接气源与第五气路20中的实际气体压强值和气体压强设定值的差值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过模拟量输入输出模块62的输出端口发送至连接气源与第五气路20的第一比例电磁阀48，从而控制第一比例电磁阀48的调节，使连接气源与第五气路20中的气体压强值达到设定值误差范围内；

步骤4-2-2：采用连接气源与第四气路19中的第三气体压强传感器49采集连接气源与六通阀12的第四气路19内部实际气体压强，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块62中，模拟量输入输出模块62将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据连接气源与第四气路19中的实际气体压强值和气体压强设定值的差值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过可编程控制器60的模拟量输出端口发送电压至连接气源与第四气路19中的第二比例电磁阀50，从而控制连接气源与第四气路19中的第二比例电磁阀50的调节，使连接气源与第四气路19中的气体压强值达到设定值误差范围内；

步骤5：控制顶空进样器进样；

步骤5-1：顶空进样器进入准备状态；

进样盘1的一号样品处在定位进样针3的下端，可编程控制器60控制二位五通电磁阀24，使其处于进气位位置，直到气源的气体分别进入到定位进样针3和气相色谱仪64后，执行步骤5-2；

步骤5-2：可编程控制器60控制定位直线运动滑块2向下运动，使得定位进样针3扎入一号样品瓶；当第一气路23上的气体压强传感器25测的压强达到可编程控制系统内的设定压强值时，则执行步骤5-3；

步骤5-3：可编程控制器60控制二位五通电磁阀24使其处于排空位位置，直至一号样品瓶内的饱和样品气反冲至定量环16中并延迟n秒后，则执行步骤5-4；

步骤5-4：通过可编程控制器60控制第三驱动器17的时针转动使得六通阀12处于进样位后，并启动可编程控制器60内的定时器T，同时，可编程控制器60控制定位直线运动滑块2向上运动，使得定位进样针3从一号样品瓶拔出；

步骤5-5：可编程控制器60控制二位五通电磁阀24，使其处于进气位位置，然后，可编程控制器60向第一驱动器8发出连续脉冲信号和向顺时针转动信号，直到可编程控制器60检测到第二光电开关7的高电平上升沿信号时，在可变程控制器中记录一次该信号，并且可编程控制器60停止向第一驱动器8发出连续脉冲信号，此时样品盘1的二号样品处于定位进样针3的下端；

步骤5-6：当定时器T达到设定值后,可编程控制器60向第二驱动器9发出连续脉冲信号和逆时针转动信号，直至六通阀12处于放空位，此时，顶空进样器进入准备状态；

步骤5-7：按照步骤5-1至步骤5-6的方法，重复执行，当可编程控制器60记录的第二光电开关7的达到高电平上升沿信号的次数与样品盘上的待测样品数量相同时，顶空进样器进样过程完成。

本发明的有益效果是：本发明本发明的顶空进样器控制系统的优点是：

1、采用PLC开发的顶空进样器控制系统，具有很高的稳定性和抗干扰能力，环境适应性强，控制系统易操作，易维护，且无需焊接主电路板，接线方便，易于功能扩展。

2、在本发明顶空进样器控制系统的控制方法中：1)对顶空进样器的各关键部件进行自检的过程，能够实现发现问题即可直接找到故障点；2)对样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18进行温度设定的过程中，只需要设置一个温度值，省去其他几路的温度设定值得输入，简化操作过程，温度控制精度高；可通过电子压力控制系统调节第四气路19和第五气路20的压力，压力控制准确，减少人工手动调节的误差，节省操作时间；3)顶空进样器的自动进样过程能实现系统一键进样，可有效的解放操作人员的时间。

附图说明

图1为本发明一种实施方式顶空进样器控制系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式顶空进样器控制系统与顶空进样器部件连接关系示意图；

图3为本发明一种实施方式顶空进样器控制系统与顶空进样器部件连接关系示意图；

图4为本发明一种实施方式顶空进样器控制系统与顶空进样器部件连接关系示意图；

图5为本发明一种实施方式利用顶空进样器控制系统的控制方法总流程图；

图6为本发明一种实施方式顶空进样器各关键部件检验流程图；

图7为本发明一种实施方式样品瓶加热室加热组件检验流程图；

图8为本发明一种实施方式六通阀加热组件检验流程图；

图9为本发明一种实施方式气路21加热组件检验流程图；

图10为本发明一种实施方式气路23加热组件检验流程图；

图11为本发明一种实施方式气路18加热组件检验流程图；

图12为本发明一种实施方式直线导轨组件检验流程图；

图13为本发明一种实施方式样品盘转动控制组件检验流程图；

图14为本发明一种实施方式六通阀转动控制组件检验流程图；

图15为本发明一种实施方式气路19电子压力控制系统检验流程图；

图16为本发明一种实施方式气路20电子压力控制系统检验流程图；

图17(a)为本发明一种实施方式顶空进样器进入准备状态的示意图；(b)为气源样品进进样针和气相色谱仪的状态示意图；(c)为二位五通阀处于排空位时样品瓶内的饱和样品气反冲至定量环16中的状态示意图；(d)为顶空进样器再次进入准备状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本实施方式的顶空进样器控制系统，如图1所示，该系统包括可编程控制器60(型号S7-200CPU224XPCN)、温度模块61(型号EM231AI8xRTD)、模拟量输入输出模块62(型号EM235CN)和人机交互设备63(型号SK-043AE)，其中，可编程控制器60采用的是型号为S7-200CPU224XPCN的PLC，温度模块61采用的型号是EM231AI8xRTD，模拟量输入输出模块采用的型号是EM235CN，人机交互设备63采用的是型号为SK-043AE的显控触摸屏人机界面。

如图2所示，可编程控制器60的第一输出端Q0.0连接至顶空进样器的220V电源继电器34的输入端。可编程控制器60的第二输出端Q0.1连接至用于控制样品盘1转动的第一步进电机5的第一驱动器8的脉冲输入端。可编程控制器60的第三输出端Q0.2连接至第一驱动器8的方向输入端。可编程控制器60的第四输出端Q0.3连接至第一驱动器8的脱机输入端。可编程控制器60的第五输出端Q0.4连接至用于控制顶空进样器的直线导轨51上下运动的第二步进电机46的第二驱动器9的脉冲输入端。可编程控制器60的第六输出端Q0.5连接至第二驱动器9的方向输入端。可编程控制器60的第七输出端Q0.6连接至第二驱动器9的脱机输入端。可编程控制器60的第八输出端Q0.7连接至用于控制顶空进样器的六通阀12转动的第三步进电机13的第三驱动器17的脉冲输入端。可编程控制器60的第九输出端Q1.0连接至第三驱动器17的方向输入端。可编程控制器60的第十输出端Q1.1连接至第三驱动器17的脱机输入端。可编程控制器60的第十一输出端Q1.2连接至顶空进样器的第一气路23中的二位五通电磁阀24。如图3所示，可编程控制器60的第十二输出端Q1.3连接至控制顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52的第一继电器28的输入端。可编程控制器60的第十三输出端Q1.4连接至控制顶空进样器的六通阀加热组件33的第二继电器29的输入端。可编程控制器60的第十四输出端Q1.5连接至第二气路21的第二加热组件54中的第三继电器30的输入端。可编程控制器60的第十五输出端Q1.6连接至第一气路23的第三加热组件55中的第四继电器31的输入端。可编程控制器60的第十六输出端Q1.7连接至第三气路18的第四加热组件56中的继电器32的输入端；

如图2所示，用于定位样品盘1上第一样品瓶位置的第一光电开关6连接至可编程控制器60的第一输入端I0.0。用于定位样品盘1的转动位置的第二光电开关7连接至可编程控制器60的第二输入端I0.1。用于定位进样针3在直线导轨51的上限位置的第三光电开关10连接至可编程控制器60的第三输入端I0.2。用于定位进样针3在直线导轨51的下限位置的第四光电开关11连接至可编程控制器60的第四输入端I0.3。用于定位六通阀12进样位置的第五光电开关14连接至可编程控制器60的第五输入端I0.4的输入端。用于定位六通阀12放空位置的第六光电开关15连接至可编程控制器60的第六输入端I0.5；

如图3所示，温度模块61的第一输入端(A+、A-、a+、a-)连接至样品瓶加热室4内的第一温度传感器41。可编程控制器的温度模块61的第二输入端(B+、B-、b+、b-)连接至六通阀加热组件33的第二温度传感器42。温度模块61的第三输入端(C+、C-、c+、c-)连接至第二加热组件54中的第三温度传感器43。温度模块61的第四输入端(D+、D-、d+、d-)连接至第三加热组件55中的第四温度传感器44。温度模块61的第五输入端(E+、E-、e+、e-)连接至第四加热组件56中的第五温度传感器45；

模拟量输入输出模块62的第一输入端(A+、A-)连接至第一气路23中的第一气体压强传感器25。如图4所示，模拟量输入输出模块62的的第二输入端(B+、B-)连接第四气路19中的第一气体电子压力控制系统26中的第二气体压强传感器47。模拟量输入输出模块62的第三输入端(C+、C-)连接至第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27中的第三气体压强传感器49。模拟量输入输出模块62的输出端(M0、V0)连接至第四气路19的第一气体电子压力控制系统26中的第一比例电磁阀48的输入端，可编程控制器60的模拟量输出端(M、V)连接至第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27中的第二比例电磁阀50的输入端；

采用顶空进样器控制系统进行的控制方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤1：打开顶空进样器的电源开关；

步骤2：如图6所示，分别对顶空进样器的各关键部件进行检验，判断所有关键部件是否均处于正常状态，若所有关键部件均处于正常状态则执行步骤3，若判断某一关键部件发生了故障或损坏，则通过人机交互设备63示出该部件故障或损坏的提示信息，同时所述可编程控制器60发送指令信号至220V电源继电器34以切断电源；这个过程由所述顶空进样器控制系统自动完成；

所述关键部件包括：顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52、顶空进样器的六通阀加热组件33、顶空进样器的第二气路21的第二加热组件54、顶空进样器的第一气路23的第三加热组件55、顶空进样器的第三气路18的第四加热组件56、控制定位进样针3上下运动的直线导轨组件、控制样品盘1转动的组件59、控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58、顶空进样器的第四气路19的第一气体电子压力控制系统26和顶空进样器的第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27；

所述第一加热组件52包括所述第一温度传感器41、第一继电器28和第一加热电阻丝35；所述六通阀加热组件33包括所述第二温度传感器42、第二继电器29和第二加热电阻丝36；所述第二加热组件54包括所述第三温度传感器43、第三继电器30和第三加热电阻丝38；所述第三加热组件55包括所述第四温度传感器44、第四继电器31和第四加热电阻丝39；所述第四加热组件56包括第五温度传感器45、第五继电器56和第五加热电阻丝40；所述直线导轨组件包括所述第二步进电机46、定位直线运动滑块2、所述第三光电开关10、所述第四光电开关11和直线导轨51；所述控制样品盘转动的组件59包括所述第一步进电机5、所述第一光电开关6和所述第二光电开关7；所述控制所述六通阀12转动的组件58包括所述第三步进电机13、所述第五光电开关14和所述第六光电开关15；所述第一气体电子压力控制系统26包括第二压强传感器47和第一比例电磁阀48；所述第二气体电子压力控制系统27包括第三气体压强传感器49和第二比例电磁阀50；

步骤2-1、对顶空进样器的样品瓶加热室4的第一加热组件52进行检验，如图7所示，具体如下：

步骤2-1-1：利用样品瓶加热室4内的第一温度传感器41采集样品瓶加热室4内部实际温度，并将实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-1-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若实际温度值超量程，即大于500℃或者小于-200℃，则通过人机交互设备63提示样品瓶加热室4内温度传感器41断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则样品瓶加热室4内温度传感器41处于正常状态，并执行步骤2-1-3；

步骤2-1-3：设定样品瓶加热室4的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内样品瓶加热室4内部实际温度值达到温度设定值，则所述第一加热电阻丝35处于正常状态，并执行步骤2-2；否则，通过人机交互设备63提示所述第一加热电阻丝35断路或第一加热组件52的第一继电器28损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-2：对顶空进样器的六通阀加热组件33进行检验，如图8所示，具体如下：

步骤2-2-1：利用六通阀加热组件33的第二温度传感器42采集六通阀加热组件33内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-2-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第二温度传感器42断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第二温度传感器42处于正常状态，并执行步骤2-2-3；

步骤2-2-3、设定六通阀加热组件33的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内六通阀加热组件33内部实际温度值达到其温度设定值，则第二加热电阻丝36处于正常状态，并执行步骤2-3；否则，通过人机交互设备63提示第二加热电阻丝36断路或六通阀加热组件33的第二继电器29损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-3：对顶空进样器的第二气路21的第二加热组件54进行检验，如图9所示，具体如下；

步骤2-3-1：利用第二气路21中的第三温度传感器43采集第二气路21内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-3-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第三温度传感器43断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第三温度传感器43处于正常状态，并执行步骤2-3-3；

步骤2-3-3：设定第二气路21的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，作为其温度设定值，若在5～60秒内第二气路21内部实际温度值达到其温度设定值，则第三加热电阻丝38处于正常状态，并执行步骤2-4；否则，通过人机交互设备63提示第三加热电阻丝38断路或第二加热组件54的第三继电器30损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-4：对顶空进样器的第一气路23的第三加热组件55进行检验，如图10所示，具体如下：

步骤2-4-1:利用第一气路23中的第四温度传感器44采集第一气路23内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-4-2：利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第四温度传感器44断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第四温度传感器44处于正常状态，并执行步骤2-4-3；

步骤2-4-3：设定第一气路23的温度值为开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第一气路23内部实际温度值达到其温度设定值，则第四加热电阻丝39处于正常状态，并执行步骤2-5；否则，通过人机交互设备63提示第四加热电阻丝39断路或第三加热组件55中的第四继电器31损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-5：对顶空进样器的第三气路18的第四加热组件56进行检验，如图11所示，具体如下：

步骤2-5-1、利用第三气路18中的第五温度传感器45采集第三气路18内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块61，温度模块61将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器60能够识别的温度数值并发送至可编程控制器60；

步骤2-5-2、利用可编程控制器60判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备63提示第五温度传感器45断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第五温度传感器45处于正常状态，并执行步骤2-5-3；

步骤2-5-3、设定第三气路18的温度设定值为其开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第三气路18内部实际温度值达到其温度设定值，则第五加热电阻丝40处于正常状态，并执行步骤2-6；否则，通过人机交互设备63提示第五加热电阻丝40断路或第四加热组件56中的第五继电器32损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-6：对控制定位进样针3上下运动的直线导轨组件进行检验，如图12所示，具体如下：

如果开机时，定位直线运动滑块2位于第三光电开关10位置处，且第三光电开关10处于关闭的状态，第四光电开关11处于开的状态，则第三光电开关10通过可编程控制器60的第三输入端I0.2向可编程控制器60输入低电平信号，第四光电开关11通过可编程控制器60的第四输入端I0.3向可编程控制器60输入高电平信号，可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六个端口Q0.5向第二驱动器9发出向下运动信号(高电平信号)，控制定位直线运动滑块2向下运动，直到定位直线运动滑块2到达第四光电开关11位置时，下端位的第四光电开关11处于关闭的状态，此时，第四光电开关11向可编程控制器60发送低电平信号，可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向控制直线导轨51上下运动的第二步进电机46的第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六个端口Q0.5向第二驱动器9发出向上运动信号(低电平信号)，控制定位直线运动滑块2向上运动，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置时，第三光电开关10处于关闭的状态，此时，第四光电开关11处于开的状态，若可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号及第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，定位直线运动滑块2位于第三光电开关10和第四光电开关11之间的位置，且可编程控制器60可以检测到第三光电开关10和第四光电开关11的高电平信号，则可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，同时还通过可编程控制器60的第六个端口Q0.5向第二驱动器9发出向下运动信号(高电平信号)，控制定位直线运动滑块2向下运动，直到定位直线运动滑块2到达第四光电开关11位置时，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的高电平信号及第四光电开关11的低电平信号，此时，可编程控制器60再通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六个端口Q0.5向第二驱动器9发出向上运动信号(低电平信号)，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置时，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号和第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，直线导轨51的定位直线运动滑块2位于第四光电开关11的位置，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的高电平信号及第四光电开关11的低电平信号，则可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六个端口Q0.5向第二驱动器9发出向上运动信号(低电平信号)，控制定位直线运动滑块2向上运动，直到定位直线运动滑块2运动到第三光电开关10位置，可编程控制器60可以检测到第三光电开关10的低电平信号，第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备63提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-7：对控制样品盘1转动的组件59进行检验，如图13所示，具体如下：

如果开机时，第一光电开关6处于开的状态，且可编程控制器60通过其第一输入端I0.0可以检测到高电平信号，则可编程控制器60通过其第二输出端Q0.1向第一驱动器8发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第三个端口Q0.2向第一驱动器8发出向顺时针转动信号(高电平信号)，控制样品盘1顺时针转动360度，若可编程控制器60通过其第一输入端I0.0可以再一次检测到第一光电开关6的高电平信号，通过可编程控制器60第二输入端I0.1检测到第二光电开关7的高电平信号，则控制样品盘1转动的组件59处于正常状态，并执行步骤2-8，否则否则通过人机交互设备63提示控制样品盘1转动的组件59故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，第一光电开关6是关闭的状态，且可编程控制器60可以检测第一光电开关6的低电平信号，则可编程控制器60通过其第二输出端Q0.1向第一驱动器8发出M(20-10000)个连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第三个端口Q0.2向第一驱动器8发出向顺时针转动信号(高电平信号)，控制样品盘1顺时针转动对应的角度，若可编程控制器60可以检测到第一光电开关6处于高电平的状态，及通过可编程控制器60第二输入端I0.1可以检测到第二光电开关7的高电平信号，则控制样品盘1转动的组件59处于正常状态，并执行步骤2-8，否则通过人机交互设备63提示控制样品盘1转动的组件59故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-8：对顶空进样器的六通阀12的转动控制组件58进行检验，如图14所示，具体如下：

如果开机时，六通阀12处于进样位，且可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14处于高电平的状态，通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7向第三驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向第三驱动器17发出顺时针转动信号(高电平信号)，控制六通阀12转动60度后，可编程控制器60检测到第五光电开关位14处于低电平的状态及第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，六通阀12处于放空位，且可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14位置处的低电平状态，通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于高电平的状态，则可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7向第三驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向第三驱动器17发出逆时针转动信号(低电平信号)，控制六通阀12转动60度后，若可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14位置处高电平的状态，通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7再向第三驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向第三驱动器17发出顺时针转动信号(高电平信号)，控制六通阀12转动60度后，若可编程控制器60通过其第五输入端I0.4可以检测到第五光电开关14位置处的低电平状态，通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58正常，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

如果开机时，六通阀12处于进样位和放空位之间的位置，可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14位置处低电平的状态，通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7向第三驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九个端口Q1.0向第三驱动器17发出顺时针转动信号(高电平信号)，且在可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7向第三驱动器17发出M(20-10000)个脉冲信号范围内，若可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14位置处的高电平的状态，及通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于低电平的状态，则可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7再次向第三驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向第三驱动器17再次发出顺时针转动信号(高电平信号)，控制六通阀12转动60度后，若可编程控制器60通过其第五输入端I0.4检测到第五光电开关14位置处于低电平的状态，及通过其第六输入端I0.5检测到第六光电开关15处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀12转动的组件58处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备63提示控制六通阀12转动的组件58故障，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-9：对顶空进样器的第四气路19的第一气体电子压力控制系统(26)进行检验，如图15所示，具体如下：

步骤2-9-1：采用第一气体电子压力控制系统26中的第二气体压强传感器47采集第四气路19内部实际气体压强值，若该气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备63提示第二气体压强传感器47故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；否则，第二气体压强传感器47处于正常状态，并执行步骤2-9-2；

步骤2-9-2：若第二气体压强传感器47处于正常状态，则设定第三气路19中的目标气体压强为0.05～0.1Mpa，可编程控制器60通过模拟量输入输出模块62的第一输出端(V0、M0)向第一比例电磁阀48发出模拟电压信号，并采用第二气体压强传感器47采集第四气路19内部实际气体压强值，若采集的气体压强值在5～60秒的时间内达到设定值，则第一比例电磁阀48处于正常状态，并执行步骤2-10人机交互设备；否则，通过人机交互设备63提示第一比例电磁阀48故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源。

步骤2-10：对顶空进样器的第五气路20中的第二气体电子压力控制系统27进行检验，如图16所示，具体如下：

步骤2-10-1：采用气体电子压力控制系统27中的第三气体压强传感器49采集第五气路20内部实际气体压强值，若该气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备63提示第三气体压强传感器49故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；否则，第五气路20中第三气体压强传感器49处于正常状态，并执行步骤2-10-2；

步骤2-10-2：若第三气体压强传感器49处于正常状态，则设定第五气路20中的目标气体压强设定值为0.05～0.1Mpa，可编程控制器60的模拟量输出端(M、V)向第二比例电磁阀50发出模拟电压信号，并采用第三气体压强传感器49采集第五气路20中的气体压强值，若采集的气体压强值在5～60秒的时间内达到设定值，则第二比例电磁阀50处于正常状态，并执行步骤3；否则，通过人机交互设备63提示第二比例电磁阀50故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源。

步骤3：可编程控制器60获得样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18的温度设定值与温度设定值误差范围，在可编程控制器60中利用PID控制算法分别对样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18的实际温度进行实时控制，使得样品瓶加热室4、六通阀12、第二气路21、第一气路23和第三气路18各自的实际温度值均达到其各自对应的温度设定值误差范围；

步骤3-1：通过人机交互设备63向可编程控制器60输入样品瓶加热室4的温度设定值T即样品瓶加热室4加热温度的设定值为T，可编程控制系统参照样品瓶加热室4加热温度的设定值T，自动设定六通阀加热组件33的温度设定值为T1、第二气路21加热组件54的温度设定值为T2、第一气路23加热组件55的温度设定值为T3、第五气路18加热组件56的温度设定值为T4，其中T1＝T+d1、T2＝T+d2、T3＝T+d3、T4＝T+d4，d1表示T1与T的差值；d2表示T2与T的差值；d3表示T3与T的差值；d4表示T4与T的差值；

步骤3-2：可编程控制器60采用PID控制算法对样品瓶加热室4的温度、六通阀12的温度、第二气路21的温度、第一气路23的温度、第五气路18的温度进行控制；具体步骤如下：

步骤3-2-1：利用第一温度传感器41采集样品瓶加热室4内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60计算出样品瓶加热室4温度设定值和实际温度值的差值后，采用PID控制算法获得单位周期时间内高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至样品瓶加热室4用第一继电器28，从而控制第一加热电阻丝35进行加热，使样品瓶加热室4内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-2：利用第二温度传感器42采集六通阀加热组件33的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据六通阀加热组件33的温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第二继电器29，从而控制第二加热电阻丝36进行加热，使六通阀加热组件33内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-3：利用第三温度传感器43采集第二气路21内部的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第二气路21温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第三继电器30，从而控制第三加热电阻丝38进行加热，使第二气路21内的温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-4：采用第四温度传感器44采集第一气路23内实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的数值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第一气路23温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第四继电器31，从而控制第四加热电阻丝39进行加热，使第一气路23内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-5：采用温度传感器45采集第三气路18内实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块61中，温度模块61将模数转换后的实际温度值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据第三气路18的温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第五继电器32，从而控制第五加热电阻丝40进行加热，使第三气路18内温度达到设定值误差范围内；

步骤4：可编程控制器60获得第四气路19和第五气路20的气体压强设定值和对应的气体压强设定值误差范围，在可编程控制器60中利用PID控制算法分别对第四气路19和第五气路20中的实际气体压强进行实时控制，使得第四气路19和第五气路20的实际气体压强值均达到其各自对应的气体压强设定值误差范围；

步骤4-1：通过人机交互设备63向可编程控制器60输入第四气路19中的气体压强设定值P1、第五气路20中的气体压强设定值P2；

步骤4-2：在可编程控制器60中采用PID控制算法对连接气源与二位五通阀24的第四气路19中的气体压强和连接气源与第五气路20中的气体压强进行实时控制，包括如下步骤：

步骤4-2-1：采用连接气源与第五气路20中的第二气体压强传感器47采集连接气源与第五气路20中的实际气体压强值，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块62中，模拟量输入输出模块62将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据连接气源与第五气路20中气体压强设定值和实际气体压强值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过模拟量输入输出模块62的第一模拟量输出端口(V0、M0)发送至连接气源与第五气路20中的第一比例电磁阀48，从而控制连接气源与第五气路20中的第一比例电磁阀48，通过调节第一比例电磁阀48，使连接气源与第五气路20中气体压强值达到设定值误差范围内；

步骤4-2-2：采用连接气源与第四气路19中的第三气体压强传感器49采集连接气源与六通阀12的第四气路19内部实际气体压强，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块62，模拟量输入输出模块62将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器60，可编程控制器60根据连接气源与第四气路19中的气体压强设定值和实际气体压强值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过可编程控制器60的模拟量输出端口(M、V)发送至连接气源与第四气路19中的第二比例电磁阀50，通过调节第二比例电磁阀50，使连接气源与第四气路19中气体压强值达到设定值误差范围内；

步骤5：控制顶空进样器进样的过程，该过程由所述顶空进样器控制系统自动完成，

具体过程如下：

步骤5-1：顶空进样器进入准备状态；如图17(a)所示，当顶空进样器完成自检后，进样盘1的一号样品处在定位进样针3的下端，定位进样针3位于直线导轨51上端位的第三光电开关10处，六通阀12位于放空位的第六光电开关15处，可编程控制器60通过其第十一输出端Q1.2输出高电平信号给二位五通电磁阀24，使其处于进气位G2位置，气源的气体经过第四气路20→二位五通阀24→第一气路23→六通阀12，然后经过六通阀12的2→1位→定量环16→4→3位至第二气路21至定位进样针3，另一路气源的气体通过第三气路19→六通阀12，然后通过六通阀12的6→5位进入气相色谱仪64，然后，执行步骤4-2；

步骤5-2：如图17(b)所示，可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六输出端Q0.5向控制直线导轨51上下运动的步进电机46的第二驱动器9发出向下运动信号(高电平信号)，使定位直线运动滑块2向下运动，直到到达直线导轨51下端的第二光电开关11位置，此时定位进样针3扎入样品瓶57，样品瓶57内压力增加，当第一气路23上的气体压强传感器25测的压强达到可编程控制系统内的设定压强值时，则执行步骤4-3；

步骤5-3：如图17(c)所示，可编程控制器60通过其第十一输出端Q1.2向二位五通电磁阀24发出低电平信号，使二位五通阀处于排空位G1位，则在样品瓶57内的压力作用下，样品瓶57内的饱和样品气被反冲至定量环16中，延迟n(5-600)秒后，则执行步骤4-4；

步骤5-4：可编程控制器60的第八输出端Q0.7向驱动器17发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向驱动器17发出顺时针转动信号(低电平信号)，直至六通阀12处于进样位，并启动可编程控制器60内的定时器T，然后，可编程控制器60通过其第五输出端Q0.4向第二驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第六输出端Q0.5向驱动器9发出向上运动信号(低电平信号)，定位直线运动滑块2向上运动，直到第三光电开关10位置，如图17(d)所示，定位进样针3从样品盘1上的样品瓶57拔出；

步骤5-5：然后，可编程控制器60通过其第十一输出端Q1.2向二位五通电磁阀24出高电平信号，使二位五通阀处于G2位，然后，可编程控制器60通过其第二输出端Q0.1向第一驱动器8发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第三输出端Q0.2向第一驱动器8发出向顺时针转动信号(高电平信号)，直到可编程控制器60的第二输入端I0.1检测到第二光电开关7的高电平上升沿信号，并在可变程控制器中记录一次信号；可编程控制器60通过其第二输出端Q0.1向第一驱动器8停止发出脉冲信号，并且，可编程控制器60通过其第四输出端Q0.3向第一驱动器8的脱机输入端发出信号，如图17(d)所示，样品盘1的二号样品处于定位进样针3的下面的位置；

步骤5-6：当定时器T达到设定值后，可编程控制器60通过其第八输出端Q0.7向驱动器9发出连续脉冲信号，并同时通过可编程控制器60的第九输出端Q1.0向驱动器9发出逆时针转动信号(低电平信号)，直至六通阀12处于放空位，此时，顶空进样器进入准备状态；

步骤5-7：按照步骤5-1至步骤5-6的方法，重复执行，当可编程控制器60记录的第二光电开关7的高电平上升沿信号到达N(100-2000)值即与样品盘上的待测样品数量相同时，自动进样过程完成。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种顶空进样器控制系统，其特征在于：包括可编程控制器(60)、温度模块(61)、模拟量输入输出模块(62)和人机交互设备(63)；所述可编程控制器(60)同时与所述温度模块(61)和所述人机交互设备(63)连接，所述温度模块(61)还连接模拟量输入输出模块(62)；其中所述顶空进样器的220V电源继电器(34)的输入端，用于控制所述顶空进样器的样品盘(1)转动的第一步进电机(5)的第一驱动器(8)的脉冲、方向、脱机输入端，用于控制所述顶空进样器的直线导轨(51)上下运动的第二步进电机(46)的第二驱动器(9)的脉冲、方向、脱机输入端，用于控制所述顶空进样器的六通阀(12)转动的第三步进电机(13)的第三驱动器(17)的脉冲、方向、脱机输入端，所述顶空进样器的第一气路(23)中的二位五通电磁阀(24)，用于控制所述顶空进样器的样品瓶加热室(4)的第一加热组件(52)的第一继电器(28)的输入端，用于控制所述顶空进样器的六通阀加热组件(33)的第二继电器(29)的输入端，用于控制所述顶空进样器的第二气路(21)的第二加热组件(54)的第三继电器(30)的输入端，用于控制所述顶空进样器的第一气路(23)的第三加热组件(55)中的第四继电器(31)的输入端，用于控制所述顶空进样器的第三气路(18)的第四加热组件(56)中的第五继电器(32)的输入端，均与所述可编程控制器(60)的输出端相连接；

用于定位所述样品盘(1)上第一样品瓶位置的第一光电开关(6)，用于定位所述样品盘(1)的角度转动位置量的第二光电开关(7)，用于定位进样针(3)在所述直线导轨(51)的上限位置的第三光电开关(10)，用于定位所述进样针(3)在所述直线导轨(51)的下限位置的第四光电开关(11)，用于定位所述六通阀(12)进样位置的第五光电开关(14)，用于定位六通阀(12)放空位置的第六光电开关(15)，均与所述可编程控制器(60)的输入端相连接；

所述样品瓶加热室4内的第一温度传感器(41)，所述六通阀加热组件(33)的第二温度传感器(42)，所述第二加热组件(54)中的第三温度传感器(43)，所述第三加热组件(55)中的第四温度传感器(44)，所述第四加热组件(56)中的第五温度传感器(45)，均与所述温度模块(61)的输入端相连接；

所述第一气路(23)中的的第一气体压强传感器(25)，所述顶空进样器的第四气路(19)的第一气体电子压力控制系统(26)中的第二气体压强传感器(47)，所述顶空进样器的第五气路(20)中的第二气体电子压力控制系统(27)中的第三气体压强传感器(49)，均与所述模拟量输入输出模块(62)的输入端相连接；第四气路(19)的第一气体电子压力控制系统26中的第一比例电磁阀(48)的输入端，第五气路(20)中的第二气体电子压力控制系统(27)中的第二比例电磁阀(50)的输入端，与所述可编程控制器(60)的模拟量输出端相连接。

2.采用权利要求1所述的顶空进样器控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：启动顶空进样器；

步骤2：分别对顶空进样器的各关键部件进行检验，判断所有关键部件是否均处于正常状态，是，则执行步骤3，若判断某一关键部件发生了故障或损坏，则通过人机交互设备(63)示出该部件故障或损坏的提示信息，同时所述可编程控制器(60)发送指令信号至220V电源继电器(34)以切断电源；

所述关键部件包括：顶空进样器的样品瓶加热室(4)的第一加热组件(52)、顶空进样器的第二气路(21)的第二加热组件(54)、顶空进样器的六通阀加热组件(33)、顶空进样器的第一气路(23)的第三加热组件(55)、顶空进样器的第三气路(18)的第四加热组件(56)、控制定位进样针(3)上下运动的直线导轨组件、控制样品盘(1)转动的组件(59)、控制顶空进样器的六通阀(12)转动的组件(58)、顶空进样器的第四气路(19)的第一气体电子压力控制系统(26)和顶空进样器的第五气路(20)中的第二气体电子压力控制系统(27)；

所述第一加热组件(52)包括所述第一温度传感器(41)、第一继电器(28)和第一加热电阻丝(35)；所述六通阀加热组件(33)包括所述第二温度传感器(42)、第二继电器(29)和第二加热电阻丝(36)；所述第二加热组件(54)包括所述第三温度传感器(43)、第三继电器(30)和第三加热电阻丝(38)；所述第三加热组件(55)包括所述第四温度传感器(44)、第四继电器(31)和第四加热电阻丝(39)；所述第四加热组件(56)包括第五温度传感器(45)、第五继电器(32)和第五加热电阻丝(40)；所述直线导轨组件包括所述第二步进电机(46)、定位直线运动滑块(2)、所述第三光电开关(10)、所述第四光电开关(11)和直线导轨(51)；所述控制样品盘转动的组件59包括所述第一步进电机(5)、所述第一光电开关(6)和所述第二光电开关(7)；所述控制所述六通阀(12)转动的组件(58)包括所述第三步进电机(13)、所述第五光电开关(14)和所述第六光电开关(15)；所述第一气体电子压力控制系统(26)包括第二压强传感器(47)和第一比例电磁阀(48)；所述第二气体电子压力控制系统(27)包括第三气体压强传感器(49)和第二比例电磁阀(50)；

步骤3：可编程控制器(60)获得样品瓶加热室(4)、六通阀(12)、第二气路(21)、第一气路(23)和第三气路(18)的温度设定值与温度设定值误差范围，在可编程控制器(60)中利用PID控制算法分别对样品瓶加热室(4)、六通阀(12)、第二气路(21)、第一气路(23)和第三气路(18)的实际温度进行实时控制，使得样品瓶加热室(4)、六通阀(12)、第二气路(21)、第一气路(23)和第三气路(18)各自的实际温度值均达到其各自对应的温度设定值误差范围；

步骤4：可编程控制器(60)获得第四气路(19)和第五气路(20)的气体压强设定值和对应的气体压强设定值误差范围，在可编程控制器(60)中利用PID控制算法分别对第四气路(19)和第五气路(20)中的实际气体压强进行实时控制，使得第四气路(19)和第五气路(20)的实际气体压强值均达到其各自对应的气体压强设定值误差范围；

步骤5：控制顶空进样器进样。

3.采用权利要求2所述的顶空进样器控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤2-1：对顶空进样器的样品瓶加热室(4)的第一加热组件(52)进行检验；

步骤2-1-1：利用样品瓶加热室(4)内的第一温度传感器(41)采集样品瓶加热室(4)内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块(61)，温度模块(61)将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器(60)能识别的温度数值并发送至可编程控制器(60)；

步骤2-1-2：利用可编程控制器(60)判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或者小于-200℃，则通过人机交互设备(63)提示样品瓶加热室(4)内温度传感器41断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则样品瓶加热室(4)内温度传感器(41)处于正常状态，并执行步骤2-1-3；

步骤2-1-3：设定样品瓶加热室(4)的温度设定值为开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内样品瓶加热室(4)内部实际温度值达到其温度设定值，则所述第一加热电阻丝(35)处于正常状态，并执行步骤2-2；否则，通过人机交互设备(63)提示所述第一加热电阻丝(35)断路或第一加热组件(52)的第一继电器(28)损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-2：对顶空进样器的六通阀加热组件(33)进行检验；

步骤2-2-1：利用六通阀加热组件(33)的第二温度传感器(42)采集六通阀加热组件(33)内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块(61)，温度模块(61)将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器(60)能识别的温度数值并发送至可编程控制器(60)；

步骤2-2-2：利用可编程控制器(60)判断所采集的实际温度值所属范围，若实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备(63)提示第二温度传感器(42)断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第二温度传感器(42)处于正常状态，并执行步骤2-2-3；

步骤2-2-3、设定六通阀加热组件(33)的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内六通阀加热组件(33)内部实际温度值达到其温度设定值，则第二加热电阻丝(36)处于正常状态，并执行步骤2-3；否则，通过人机交互设备(63)提示第二加热电阻丝(36)断路或六通阀加热组件(33)的第二继电器(29)损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-3：对顶空进样器的第二气路(21)的第二加热组件(54)进行检验；

步骤2-3-1：利用第二气路(21)中的第三温度传感器(43)采集第二气路(21)内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块(61)，温度模块(61)将其接收的模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器(60)能识别的温度数值并发送至可编程控制器(60)；

步骤2-3-2：利用可编程控制器(60)判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备(63)提示第三温度传感器(43)断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；若实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第三温度传感器(43)处于正常状态，并执行步骤2-3-3；

步骤2-3-3：设定第二气路(21)的温度设定值为其开机前实际温度值增加0.5～5℃，若在5～60秒内第二气路(21)内部实际温度值达到其温度设定值，则第三加热电阻丝(38)处于正常状态，并执行步骤2-4；否则，通过人机交互设备(63)提示第三加热电阻丝(38)断路或第二加热组件(54)的第三继电器(30)损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-4：对顶空进样器的第一气路(23)的第三加热组件(55)进行检验；

步骤2-4-1:利用第一气路(23)中的第四温度传感器(44)采集第一气路(23)内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块(61)，温度模块(61)将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器(60)能识别的温度数值并发送至可编程控制器(60)；

步骤2-4-2：利用可编程控制器(60)判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备(63)提示第四温度传感器(44)断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第四温度传感器(44)处于正常状态，并执行步骤2-4-3；

步骤2-4-3：设定第一气路(23)的温度设定值为其开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第一气路(23)内部实际温度值达到其温度设定值，则第四加热电阻丝(39)处于正常状态，并执行步骤2-5；否则，通过人机交互设备(63)提示第四加热电阻丝(39)断路或第三加热组件(55)中的第四继电器(31)损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-5：对顶空进样器的第三气路(18)的第四加热组件(56)进行检验；

步骤2-5-1、利用第三气路(18)中的第五温度传感器(45)采集第三气路(18)内部实际温度，并将该实际温度值转成模拟电信号发送至温度模块(61)，温度模块(61)将其接收的该模拟电信号进行模数转换，转换成可编程控制器(60)能够识别的温度数值并发送至可编程控制器(60)；

步骤2-5-2、利用可编程控制器(60)判断所采集的实际温度值所属范围，若该实际温度值超量程，即大于500℃或小于-200℃，则通过人机交互设备(63)提示第五温度传感器(45)断路或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；若该实际温度值大于等于-200℃且小于等于500℃，则第五温度传感器(45)处于正常状态，并执行步骤2-5-3；

步骤2-5-3、设定第三气路(18)的温度设定值为其开机前实际温度值加0.5～5℃，若在5～60秒内第三气路(18)内部实际温度值达到其温度设定值，则第五加热电阻丝(40)处于正常状态，并执行步骤2-6；否则，通过人机交互设备(63)提示第五加热电阻丝(40)断路或第四加热组件(56)中的第五继电器(32)损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器34，切断电源；

步骤2-6：对控制定位进样针(3)上下运动的直线导轨组件进行检验；

如果开机时，定位直线运动滑块(2)位于第三光电开关(10)位置处，且第三光电开关(10)处于关闭的状态，第四光电开关(11)处于开的状态，则第三光电开关(10)向可编程控制器(60)输入低电平信号，第四光电开关(11)向可编程控制器(60)输入高电平信号，可编程控制器(60)向所述第二驱动器(9)发出连续脉冲信号，同时可编程控制器(60)还向所述第二驱动器(9)发出向下运动信号，控制定位直线运动滑块(2)向下运动，直到其到达第四光电开关(11)位置时，下端位的第四光电开关(11)处于关闭的状态，此时，第四光电开关(11)向可编程控制器(60)发送低电平信号，可编程控制器(60)向控制所述第二驱动器(9)发出连续脉冲信号，同时还向第二驱动器(9)发出向上运动信号，控制定位直线运动滑块(2)向上运动，直到定位直线运动滑块(2)运动到第三光电开关(10)位置时，第三光电开关(10)处于关闭的状态，此时，第四光电开关11处于开的状态，若可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)的低电平信号及第四光电开关(11)的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备(63)提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

如果开机时，定位直线运动滑块(2)位于第三光电开关(10)和第四光电开关(11)之间的位置，且可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)和第四光电开关(11)的高电平信号，则可编程控制器(60)向第二驱动器(9)发出连续脉冲信号和向下运动信号，控制定位直线运动滑块(2)向下运动，直到定位直线运动滑块(2)到达第四光电开关(11)位置时，可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)的高电平信号及第四光电开关(11)的低电平信号，此时，可编程控制器(60)再向第二驱动器9发出连续脉冲信号和向上运动信号，控制定位直线运动滑块(2)向上运动，直到定位直线运动滑块(2)运动到第三光电开关(10)位置时，可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)的低电平信号和第四光电开关11的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备(63)提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

如果开机时，定位直线运动滑块(2)位于第四光电开关(11)的位置，可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)的高电平信号及第四光电开关(11)的低电平信号，则可编程控制器(60)向第二驱动器9发出连续脉冲信号和向上运动信号，控制定位直线运动滑块(2)向上运动，直到定位直线运动滑块(2)运动到第三光电开关(10)位置时，可编程控制器(60)可以检测到第三光电开关(10)的低电平信号，第四光电开关(11)的高电平信号，则直线导轨组件处于正常状态，并执行步骤2-7，否则通过人机交互设备(63)提示直线导轨组件故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-7：对控制样品盘(1)转动的组件(59)进行检验；

如果开机时，第一光电开关(6)处于开的状态，且可编程控制器(60)可以检测到第一光电开关(6)的高电平信号，则可编程控制器(60)向第一驱动器(8)发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制样品盘(1)顺时针转动360度，若可编程控制器(60)再一次检测到第一光电开关(6)的高电平信号及第二光电开关(7)的高电平信号，则控制样品盘(1)转动的组件(59)处于正常状态，并执行步骤2-8，否则否则通过人机交互设备(63)提示控制样品盘(1)转动的组件(59)故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

如果开始时，第一光电开关(6)是关闭的状态，且可编程控制器(60)可以检测到第一光电开关(6)的低电平信号，则可编程控制器(60)向第一驱动器(8)发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制样品盘(1)顺时针转动一定角度，若可编程控制器(60)可以检测到第一光电开关(6)处于高电平的状态及第二光电开关(7)的高电平信号，则控制样品盘(1)转动的组件(59)处于正常状态，并执行步骤2-8，否则通过人机交互设备(63)提示控制样品盘(1)转动的组件(59)故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-8：对控制顶空进样器的六通阀(12)转动的组件(58)进行检验；

如果开机时，六通阀(12)处于进样位，且可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)处于高电平的状态及第六光电开关(15)处于低电平的状态，则可编程控制器(60)向第三驱动器(17)发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制六通阀(12)转动60度后，可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)处于低电平的状态及第六光电开关(15)处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀(12)转动的组件(58)处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备(63)提示控制六通阀(12)转动的组件(58)故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

如果开机时，六通阀(12)处于放空位，且可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)处于低电平的状态及第六光电开关(15)处于高电平的状态，则可编程控制器(60)向第三驱动器(17)发出连续脉冲信号和逆时针转动信号，控制六通阀(12)转动60度后，若可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)处于高电平的状态及第六光电开关(15)处于低电平的状态，则可编程控制器(60)再向第三驱动器17发出连续脉冲信号和顺时针转动信号(高电平信号)，控制六通阀(12)再转动60度后，若可编程控制器60检测到第五光电开关(14)位置处的低电平状态第六光电开关(15)处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀(12)转动的组件(58)处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备(63)提示控制六通阀(12)转动的组件(58)故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

如果开机时，六通阀(12)处于进样位和放空位之间的位置，且可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)位置处的低电平状态及第六光电开关(15)处于低电平的状态，则可编程控制器(60)向第三驱动器(17)发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，且在可编程控制器60向第三驱动器(17)发出的100-10000个脉冲信号范围内，若可编程控制器(60)检测到第五光电开关(14)位置处的高电平状态及第六光电开关(15)处于低电平的状态，则可编程控制器(60)再次向第三驱动器(17)发出连续脉冲信号和顺时针转动信号，控制六通阀(12)转动60度后，若可编程控制器60检测到第五光电开关(14)位置处的低电平状态及第六光电开关(15)处于高电平的状态，则控制顶空进样器的六通阀(12)转动的组件(58)处于正常状态，并执行步骤2-9，否则通过人机交互设备(63)提示控制六通阀(12)转动的组件(58)故障，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-9：对顶空进样器的第四气路(19)的第一气体电子压力控制系统(26)进行检验；

步骤2-9-1：采用第一气体电子压力控制系统(26)中的第二气体压强传感器(47)采集第四气路(19)内部实际气体压强值，通过可编程控制器(60)转换成具体气体压强数值，若该实际气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或者气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备(63)提示第二气体压强传感器(47)故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；否则，第二气体压强传感器(47)处于正常状态，并执行步骤2-9-2；

步骤2-9-2：设定第四气路(19)的目标气体压强为0.05～0.1Mpa，可编程控制器(60)通过模拟量输入输出模块(62)向第一比例电磁阀(48)发出模拟电压信号，并采用第二气体压强传感器(47)采集第四气路(19)内部实际气体压强值，若采集的实际气体压强值在5～60秒时间内达到设定值，则第一比例电磁阀(48)处于正常状态，并执行步骤2-10；否则，通过人机交互设备(63)提示第一比例电磁阀(48)故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；

步骤2-10：对顶空进样器的第五气路(20)中的第二气体电子压力控制系统(27)进行检验；

步骤2-10-1：采用第二气体电子压力控制系统(27)中的第三气体压强传感器(49)采集第五气路(20)内部实际气体压强值，通过可编程控制器(60)转换成具体气体压强数值，若气体压强数值大于0.5～20MPa(超量程)或气体质量流量数值大于1000ml/min(超量程)，则通过人机交互设备(63)提示第三气体压强传感器(49)故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源；否则，第三气体压强传感器(49)处于正常状态，并执行步骤2-10-2；

步骤2-10-2：设定第五气路(20)中的目标气体压强为0.05～0.1Mpa，可编程控制器(60)通过模拟量输出端向第二比例电磁阀(50)发出模拟电压信号，并采用第三气体压强传感器(49)采集第五气路(20)内部实际气体压强值，若采集的气体压强值在5～60秒时间内达到设定值，则第二比例电磁阀(50)处于正常状态，并执行步骤3；否则，通过人机交互设备(63)提示第二比例电磁阀(50)故障或损坏，并发送低电平信号至220V电源继电器(34)，切断电源。

4.采用权利要求2所述的顶空进样器控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3-1：通过人机交互设备(63)向可编程控制器(60)输入样品瓶加热室(4)的加热温度设定值T，可编程控制系统参照T，自动设定六通阀(12)的加热温度设定值为T1、第二气路(21)的加热温度设定值为T2、第一气路(23)的加热温度设定值为T3、第三气路(18)的加热温度设定值为T4；其中T1＝T+d1、T2＝T+d2、T3＝T+d3、T4＝T+d4；d1表示T1与T的差值；d2表示T2与T的差值；d3表示T3与T的差值；d4表示T4与T的差值；

步骤3-2：在可编程控制器(60)中利用PID控制算法对样品瓶加热室(4)的温度、六通阀(12)的温度、第二气路(21)的温度、第一气路(23)的温度、第三气路(18)的温度进行实时控制；

步骤3-2-1：利用第一温度传感器(41)采集样品瓶加热室(4)内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块(61)中，温度模块(61)将模数转换后的数值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)计算出样品瓶加热室(4)实际温度值和温度设定值的差值后，采用PID控制算法获得单位周期时间内高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至样品瓶加热室(4)用第一继电器(28)，从而控制第一加热电阻丝(35)进行加热，使样品瓶加热室(4)内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-2：利用第二温度传感器(42)采集六通阀(12)的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块(61)中，温度模块(61)将模数转换后的数值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据六通阀(12)的温度设定值和实际温度值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第二继电器(29)，从而控制第二加热电阻丝(36)进行加热，使六通阀(12)内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-3：利用第三温度传感器(43)采集第二气路(21)内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块(61)中，温度模块(61)将模数转换后的数值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据第二气路(21)的实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第三继电器(30)，从而控制第三加热电阻丝(38)进行加热，使第二气路(21)内的温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-4：采用第四温度传感器(44)采集第一气路(23)内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块(61)中，温度模块(61)将模数转换后的数值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据第一气路(23)实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第四继电器(31)，从而控制第四加热电阻丝(39)进行加热，使第一气路(23)内温度达到设定值误差范围内；

步骤3-2-5：采用第五温度传感器(45)采集第三气路(18)内部实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块(61)中，温度模块(61)将模数转换后的实际温度值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据第三气路(18)的实际温度值和温度设定值的差值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号的输出时间，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至第五继电器(32)，从而控制第五加热电阻丝(40)进行加热，使第三气路(18)内温度达到设定值误差范围内。

5.采用权利要求2所述的顶空进样器控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤4-1：通过人机交互设备(63)向可编程控制器(60)输入第四气路(19)的气体压强设定值P1及第五气路(20)的气体压强设定值P2；

步骤4-2：在可编程控制器(60)中采用PID控制算法对连接气源与六通阀(12)的第四气路(19)中的气体压强和连接气源与第五气路(20)中的气体压强进行实时控制，包括如下步骤：

步骤4-2-1：采用连接气源与第五气路(20)的第二气体压强传感器(47)采集连接气源与第五气路(20)中的实际气体压强值，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块62中，模拟量输入输出模块62将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据连接气源与第五气路(20)中的实际气体压强值和气体压强设定值的差值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过模拟量输入输出模块(62)的输出端口发送至连接气源与第五气路(20)的第一比例电磁阀(48)，从而控制第一比例电磁阀(48)的调节，使连接气源与第五气路(20)中的气体压强值达到设定值误差范围内；

步骤4-2-2：采用连接气源与第四气路(19)中的第三气体压强传感器(49)采集连接气源与六通阀(12)的第四气路(19)内部实际气体压强，并将实际压强值发送至模拟量输入输出模块(62)中，模拟量输入输出模块(62)将模数转换后的实际气体压强值发送至可编程控制器(60)，可编程控制器(60)根据连接气源与第四气路(19)中的实际气体压强值和气体压强设定值的差值，采用PID控制算法获得模拟量输出电压值，并将模拟量输出电压值通过可编程控制器(60)的模拟量输出端口发送电压至连接气源与第四气路(19)中的第二比例电磁阀(50)，从而控制连接气源与第四气路(19)中的第二比例电磁阀(50)的调节，使连接气源与第四气路(19)中的气体压强值达到设定值误差范围内。

6.采用权利要求2所述的顶空进样器控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5具体包括如下步骤：

步骤5-1：顶空进样器进入准备状态；

进样盘(1)的一号样品处在定位进样针(3)的下端，可编程控制器(60)控制二位五通电磁阀(24)，使其处于进气位位置，直到气源的气体分别进入到定位进样针(3)和气相色谱仪(64)后，执行步骤5-2；

步骤5-2：可编程控制器60控制定位直线运动滑块(2)向下运动，使得定位进样针(3)扎入一号样品瓶；当第一气路23上的气体压强传感器25测的压强达到可编程控制系统内的设定压强值时，则执行步骤5-3；

步骤5-3：可编程控制器(60)控制二位五通电磁阀(24)使其处于排空位位置，直至一号样品瓶内的饱和样品气反冲至定量环16中并延迟n秒后，则执行步骤5-4；

步骤5-4：通过可编程控制器(60)控制第三驱动器(17)的时针转动使得六通阀(12)处于进样位后，并启动可编程控制器60内的定时器T，同时，可编程控制器(60)控制定位直线运动滑块(2)向上运动，使得定位进样针(3)从一号样品瓶拔出；

步骤5-5：可编程控制器(60)控制二位五通电磁阀(24)，使其处于进气位位置，然后，可编程控制器(60)向第一驱动器(8)发出连续脉冲信号和向顺时针转动信号，直到可编程控制器(60)检测到第二光电开关(7)的高电平上升沿信号时，在可变程控制器中记录一次该信号，并且可编程控制器(60)停止向第一驱动器8发出连续脉冲信号，此时样品盘(1)的二号样品处于定位进样针(3)的下端；

步骤5-6：当定时器T达到设定值后,可编程控制器(60)向第二驱动器(9)发出连续脉冲信号和逆时针转动信号，直至六通阀(12)处于放空位，此时，顶空进样器进入准备状态；

步骤5-7：按照步骤5-1至步骤5-6的方法，重复执行，当可编程控制器(60)记录的第二光电开关(7)的达到高电平上升沿信号的次数与样品盘上的待测样品数量相同时，顶空进样器进样过程完成。