CN106807260B - 多台标准气体发生器控制系统和联用系统及方法 - Google Patents

多台标准气体发生器控制系统和联用系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多台标准气体发生器控制系统和联用系统及方法。该控制系统，用于多台标准气体发生器联用的控制，每个标准气发生器安装有微控制单元；其中，一个微控制单元为主机，其余微控制单元为从机，主机连接所述从机；该联用系统和方法利用上述控制系统实现多台标准气发生器的联用。本发明将单一标准气发生器作为一独立模块，在不改变硬件结构基础上，可轻松实现任意多组混合气体的联用，方便可靠。

Description

多台标准气体发生器控制系统和联用系统及方法
技术领域
本发明属于标准气生成装置技术领域，尤其涉及一种多台标准气体发生器联用生成混合气体的控制系统和联用系统及方法。
背景技术
标准气是指浓度均匀，稳定性良好，量值准确的气体。在物理，化学，生物与工程测量领域中标准气用于校准测量仪器和测量过程，评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力，确定材料或产品的特性量值，进行量值仲裁等。
标准气发生器利用比例稀释的原理对现有标准物质进行比例稀释，包括气体与气体间稀释和气体和液体(定量汽化成气体)间稀释，生成预设的定量浓度的标准物质。标准气发生器被广泛的应用于实验室分析、仪器研发制造、化工等领域。
目前的标准气发生器只是单台使用，局限于硬件气路，每台标准气发生器只能用于单一稀释某一种标准气。然而，有时操作人员需生成混合气体，这就需要操作人员对多台标准气发生器分别进行设置，设置时需计算不同出气口的气体流量，计算过程繁琐，不能实现标准气发生器之间的互联互通，不利于实验或检验的进行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明题述一种多台标准气体发生器的控制系统和联用系统及方法，在多台标准气体发生器之间建立连接，实现了标准气体发生器之间的互联，操作人员可以轻松对每一路气体进行精确控制。
本发明的目的之一是提供一种多台标准气体发生器控制系统，用于多台标准气体发生器联用的控制，每个所述标准气发生器安装有微控制单元；其中，一个所述微控制单元为主机，其余所述微控制单元为从机，所述主机连接所述从机。
本发明的另一目的是提供一种多台标准气体发生器联用系统，包括多台标准气体发生器和混合气体出口；
所述标准气发生器包括微控制单元(MCU单元)、质量流量控制器、稀释气口和标准气口；
所述质量流量控制器包括气体入口和气体出口，所述质量流量控制器气体入口连接所述稀释气口和标准气口，所述质量流量控制器气体出口连接所述混合气体出口，所述微控制单元连接所述质量流量控制器；
其中，一个所述标准气体发生器的微控制单元为主机，其余所述微控制单元为从机，所述主机连接所述从机。
标准气发生的微控制单元为微型处理器，具有计算处理功能，用于控制质量流量控制器。稀释气口和标准气口分别连接质量流量控制器，质量流量控制器用于精确控制气体流量。
作为本发明优选的在主机和从机之间建立连接的方式，所述主机通过有线形式连接所述从机。有线形式为：串口通信、总线通信等。
作为另一种在主机和从机之间建立连接的方式，所述主机通过无线形式连接所述从机。无线形式为：蓝牙、无线局域网、公共网络等。
本发明的第三个目的是提供一种多台标准气体发生器联用的方法，包括以下步骤：
A、选择一个标准气体发生器的微控制单元作为主机，其余标准气体发生器的微控制单元作为从机；
B、所述主机检测是否已与所述从机建立连接；若未连接，则所述主机与所述从机建立连接；若已连接，则执行下一步；
C、输入混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值；
D、所述主机根据输入的混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值，计算出各个稀释气口和标准气口的流量值；
E、所述主机将所述稀释气口和标准气口的流量值发送给相应的从机；
F、所述主机和从机控制相应的质量流量控制器，使相应稀释气口和标准气口的气体流量分别达到所述稀释气口和标准气口的流量值。
本发明中，混合气体包含多种标准气，各个标准气在混合气体中的浓度是一定的。各标准气发生器的稀释气口和标准气口接入的气体的浓度也是已知的。
作为本发明优选的方案，步骤C中，在所述主机输入混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值。由主机的程序计算出各个稀释气口和标准气口的流量值。
另一种优选的方案，步骤C中，在所述主机输入混合气体出口流量值、主机对应的标准气在混合气体中的浓度值和所述主机对应的标准气口的接入标准气浓度值，在所述从机输入从机对应的标准气在混合气体中的浓度值和所述从机对应的标准气口的接入标准气浓度值。
本发明中，主机所在的标准气发生器的稀释气口和标准气口即是主机相对应的稀释气口和标准气口，主机所在的标准气发生器接入的标准气即是主机对应的标准气，主机所在的标准气发生器的质量流量控制器即是主机对应的质量流量控制器。从机所在的标准气发生器的稀释气口和标准气口即是从机相对应的稀释气口和标准气口，从机所在的标准气发生器接入的标准气即是从机对应的标准气，从机所在的标准气发生器的质量流量控制器即是从机对应的质量流量控制器。
进一步的，所述主机通过有线形式连接所述从机。有线形式的连接，可以使主机和从机间的信号传输更稳定。
另一方案为所述主机通过无线形式连接所述从机。无线形式的连接，可使操作更方便，节省时间。
进一步的，在所述步骤A之前包括步骤：在标准气发生器的稀释气口和标准气口分别接入稀释气和标准气。
优选的，在所述步骤B之前包括步骤：在所述主机上设置连接从机的数量。
本发明提供的多台标准气发生器控制系统和联用的系统及方法，在不改变硬件结构的基础上，通过设置主、从功能，在微控制单元间建立连接，实现了标准气之间的互联；由主机计算各个稀释气口和标准气口的流量值，省去了操作人员的大量计算；作为一个系统，生成的混合气体均匀，更有利于实验和检测。
附图说明
图1是本发明实施例的多台标准气发生器联用的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明实施例提供一种多台标准气体发生器控制系统，用于多台标准气体发生器联用的控制，每个标准气发生器均包括一个微控制单元。其中，一个微控制单元为主机，其余微控制单元为从机，主机连接从机。通过连接，主机可实现对从机的控制。
实施例1
本发明实施例需要同时稀释发生三种标准气体，第一标准气(SO2：100ppm)，第二标准气(NO：100ppm)，第三标准气(CO：50ppm)，得到一种三种气体的混合气体(SO2:10ppm、NO：10ppm、CO：10ppm)，混合气体流量1000mL/min。单一标准气发生器只能稀释其中一种气体，没办法同时稀释三种标准气。
如图1所示，为了实现上述目的，本发明实施例提供一种三台标准气发生器连用的系统，包括：第一标准气发生器100、第二标准气发生器200、第三标准气发生器300和混合气体出口400。
第一标准气发生器100包括：第一微控制单元101、第一质量流量控制器A102、第一质量流量控制器B103、第一稀释气口104和第一标准气口105。第一微控制单元101连接、控制第一质量流量控制器A102和第一质量流量控制器B103。第一质量流量控制器A102和第一质量流量控制器B103均包括气体入口和气体出口。第一质量流量控制器A102的气体入口连接第一稀释气口104，第一质量流量控制器B103的气体入口连接第一标准气口105。
第二标准气发生器200包括：第二微控制单元201、第二质量流量控制器A202、第二质量流量控制器B203、第二稀释气口204和第二标准气口205。第二微控制单元201连接、控制第二质量流量控制器A202和第二质量流量控制器B203。第二质量流量控制器A202和第二质量流量控制器B203均包括气体入口和气体出口。第二质量流量控制器A202的气体入口连接第二稀释气口204，第二质量流量控制器B203的气体入口连接第二标准气口205。
第三标准气发生器300包括：第三微控制单元301、第三质量流量控制器A302、第三质量流量控制器B303、第三稀释气口304和第三标准气口305。第三微控制单元301连接、控制第三质量流量控制器A302和第三质量流量控制器B303。第三质量流量控制器A302和第三质量流量控制器B303均包括气体入口和气体出口。第三质量流量控制器A302的气体入口连接第三稀释气口304，第三质量流量控制器B303的气体入口连接第三标准气口305。
质量流量控制器用于控制稀释气口和标准气口的气体流量。各质量流量控制器的气体出口均连接混合气体出口400。
选择第一微控制器101作为主机，第二微控制器201和第三微控制器301为从机。通过串口通信在第一微控制器101和第二微控制器201、第三微控制器301之间建立有线连接，其他形式的有线通信也可实现。
本发明实施例提供一种实现三台标准气发生器联用的方法，包括以下步骤：
1、在第一稀释气口接入N2，第一标准气口接入SO2，第二稀释气口悬空，第二标准气口接入标准气体NO，第三稀释气口悬空，第三标准气口接入标准气体CO。
2、选择第一微控制单元作为主机，第二微控制单元和第三微控制单元作为从机。
3、在主机上设置连接的从机数量为2，在主机和两个从机之间建立有线连接。
4、在主机上输入混合气体出口流量值1000mL/min、SO2在混合气体中的浓度值10ppm和第一标准气口的接入SO2浓度值100ppm，程序自动计算出第一标准气口流量为100mL/min，此时第一稀释气口流量为1000-100＝900mL/min。
5、在第二微控制单元上输入第二标准气接入的NO浓度值100ppm，NO在混合气体中的浓度值10ppm，程序自动计算出第二标准气口流量值为100mL/min，此时第一稀释气口流量变为1000-100-100＝800mL/min；主机将第二标准气口流量值发送给第二微控制单元，第二微控制单元控制第二质量流量控制器B，使第二标准气口的气体流量达到100mL/min。
6、在第三微控制单元输入第三标准气口接入的CO浓度50ppm，CO在混合气体中的浓度值10ppm，程序自动计算出第三标准气口流量为200mL/min，此时第一稀释气口流量变为1000-100-100-200＝600mL/min；主机将第三标准气口的流量值发送给第三微控制单元，第三微控制单元控制第三质量流量控制器B，使第三标准气口的气体流量达到200mL/min。
7、第一质量流量控制器A、第一质量流量控制器B、第二质量流量控制器B和第三质量流量控制器B的气体出口流出的气体汇集至混合气体出口，得到混合气体。
在实际使用中，若之前生成混合气体时，已经在主机和从机之间建立了连接，则主机和从机在开机后自动建立连接。在使用中，选定主机后，主机可先检查是否已与从机建立了连接，若已建立连接，则不用执行步骤3。
实施例2
本发明实施例所用的标准气和得到的混合气体与实施例1相同，使用的系统也相同。
本发明实施例提供的利用该系统实现三台标准气发生器联用方法，包括以下步骤：
1、在第一稀释气口接入N2，第一标准气口接入SO2，第二稀释气口悬空，第二标准气口接入标准气体NO，第三稀释气口悬空，第三标准气口接入标准气体CO。
2、选择第一微控制单元作为主机，第二微控制单元和第三微控制单元作为从机。
3、在主机上设置连接的从机数量为2，在主机和两个从机之间建立无线的连接。
4、在主机上输入混合气体出口流量值1000mL/min、SO2在混合气体中的浓度值10ppm、第一标准气口的接入SO2浓度值100ppm，第二标准气口接入的NO浓度值100ppm、NO在混合气体中的浓度值10ppm，第三标准气口接入的CO浓度50ppm，CO在混合气体中的浓度值10ppm；程序自动计算出第一标准气口流量为100mL/min，第一稀释气口流量为600mL/min，第二标准气口流量值为100mL/min，第三标准气口流量值为200mL/min。
5、主机将第二标准气口流量值发送给第二微控制单元，第三标准气口流量值发送给第三微控制单元；第二微控制单元控制第二质量流量控制器B，使第二标准气口的气体流量达到100mL/min；第三微控制单元控制第三质量流量控制器B，使第三标准气口的气体流量达到200mL/min。
6、第一质量流量控制器A、第一质量流量控制器B、第二质量流量控制器B和第三质量流量控制器B的气体出口流出的气体汇集至混合气体出口，得到混合气体。
本发明实施例与实施例1相比，操作更简单，在主机上即实现了对所有标准气发生器的控制。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种多台标准气体发生器控制系统，用于多台标准气体发生器联用的控制，其特征在于，
每个所述标准气发生器安装有微控制单元；
其中，一个所述微控制单元为主机，其余所述微控制单元为从机，所述主机连接所述从机；
所述主机根据输入的混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值，计算各个稀释气口和标准气口的流量值；
所述主机将所述稀释气口和标准气口的流量值发送给相应的从机；
所述主机和从机控制相应的质量流量控制器。
2.一种多台标准气体发生器联用系统，其特征在于，包括多台标准气体发生器和混合气体出口；
所述标准气发生器包括微控制单元、质量流量控制器、稀释气口和标准气口；
所述质量流量控制器包括气体入口和气体出口，所述质量流量控制器气体入口连接所述稀释气口和标准气口，所述质量流量控制器气体出口连接所述混合气体出口，所述微控制单元连接所述质量流量控制器；
其中，一个所述标准气体发生器的微控制单元为主机，其余所述微控制单元为从机，所述主机连接所述从机；
所述主机根据输入的混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值，计算各个稀释气口和标准气口的流量值；
所述主机将所述稀释气口和标准气口的流量值发送给相应的从机；
所述主机和从机控制相应的质量流量控制器。
3.根据权利要求2所述的联用系统，其特征在于，所述主机通过有线形式或无线形式连接所述从机。
4.一种多台标准气体发生器的联用方法，其特征在于，包括步骤：
A、选择一个标准气体发生器的微控制单元作为主机，其余标准气体发生器的微控制单元作为从机；
B、所述主机检测是否已与所述从机建立连接；若未连接，则所述主机与所述从机建立连接；若已连接，则执行下一步；
C、输入混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值；
D、所述主机根据输入的混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值，计算出各个稀释气口和标准气口的流量值；
E、所述主机将所述稀释气口和标准气口的流量值发送给相应的从机；
F、所述主机和从机控制相应的质量流量控制器，使相应稀释气口和标准气口的气体流量分别达到所述稀释气口和标准气口的流量值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤C中，在所述主机输入混合气体出口流量值、混合气体中各标准气的浓度值和各标准气口的接入标准气浓度值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤C中，在所述主机输入混合气体出口流量值、主机对应的标准气在混合气体中的浓度值和所述主机对应的标准气口的接入标准气浓度值，在所述从机输入从机对应的标准气在混合气体中的浓度值和所述从机对应的标准气口的接入标准气浓度值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主机通过有线形式连接所述从机。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主机通过无线形式连接所述从机。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前包括步骤：在标准气发生器的稀释气口和标准气口分别接入稀释气和标准气。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之前包括步骤：在所述主机上设置连接从机的数量。
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