[發(fā)明專利]一種精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810012594.2
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN101362616A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡文軍;吳欣強(qiáng);韓恩厚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C02F1/68
• 分類號(hào): C02F1/68;B01F3/04;G05D11/035;G05D11/13
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 張志偉

1.一種精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括排氣裝置(1)、儲(chǔ)水容器(2)、溶解氧傳感器(3)、變送器(4)、混合泵(6)、一號(hào)電磁閥(7)、二號(hào)電磁閥(8)、數(shù)據(jù)采集模塊(9)、可編程控制器(10)、信號(hào)輸出模塊(12)，各部分之間連接關(guān)系如下：儲(chǔ)水容器(2)頂部的排氣口處連接排氣裝置(1)，儲(chǔ)水容器(2)底部的進(jìn)氣口分成兩路分別連接一號(hào)電磁閥(7)和二號(hào)電磁閥(8)，儲(chǔ)水容器(2)底部還有一出水口連接混合泵(6)；混合泵(6)的出水口分成兩路，一路直接流回到儲(chǔ)水容器(2)中，還有一路上裝有溶解氧傳感器(3)，流經(jīng)該路的水經(jīng)溶解氧傳感器(3)后流回到儲(chǔ)水容器(2)；溶解氧傳感器(3)的信號(hào)接到變送器(4)上，變送器(4)的模擬信號(hào)再接到數(shù)據(jù)采集模塊(9)的模擬信號(hào)輸入通道中，數(shù)據(jù)采集模塊(9)的輸出端連至可編程控制器(10)，可編程控制器(10)的輸出端通過信號(hào)輸出模塊(12)連至一號(hào)電磁閥(7)或二號(hào)電磁閥(8)上；所述一號(hào)電磁閥(7)為正向控制執(zhí)行器，主要用來控制氧氮混合氣體的通入；所述二號(hào)電磁閥(8)為反向控制執(zhí)行器，主要用來控制氮?dú)獾耐ㄈ搿?/p>

2.按照權(quán)利要求1所述的精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，可編程控制器(10)通過以太網(wǎng)口與計(jì)算機(jī)(11)相連。

3.一種權(quán)利要求1所述的精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采用溶解氧傳感器探測水中氧含量，傳感器的信號(hào)經(jīng)過變送器整合成4-20mA電流信號(hào)，該信號(hào)被數(shù)據(jù)采集模塊采集到可編程控制器中；

(2)可編程控制器根據(jù)實(shí)際的溶解氧值和設(shè)定的溶解氧值，計(jì)算出4-20mA控制信號(hào)，信號(hào)輸出模塊將控制信號(hào)傳送到電磁閥上；

如果實(shí)際溶解氧值低于設(shè)定值，則正向控制開始，控制信號(hào)將被傳送到一號(hào)電磁閥上，此時(shí)該閥根據(jù)控制信號(hào)大小調(diào)節(jié)閥的開度使氧氮混合氣體通入水中，溶解氧含量開始上升；

如果實(shí)際溶解氧值高于設(shè)定值，則反向控制開始，控制信號(hào)將被傳送到二號(hào)電磁閥上，此時(shí)該閥根據(jù)控制信號(hào)大小調(diào)節(jié)閥的開度使氮?dú)馔ㄈ胨校芙庋鹾块_始下降。

4.按照權(quán)利要求3所述的精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，可編程控制器將輸出的控制信號(hào)傳送到相應(yīng)的電磁閥上較短一段時(shí)間2秒后，將控制信號(hào)關(guān)閉較長一段時(shí)間15秒，然后根據(jù)最新測到的溶解氧值重新計(jì)算出控制信號(hào)發(fā)送出去，如此反復(fù)。

5.按照權(quán)利要求3所述的精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，可編程控制器使輸出的控制信號(hào)在預(yù)先設(shè)定的范圍-72％至76％內(nèi)，該初始控制信號(hào)將通過縮放系數(shù)再次縮小使執(zhí)行器以較小的幅度動(dòng)作，其中反向控制縮放系數(shù)為1.5，正向縮放系數(shù)為2，與最終控制信號(hào)的范圍相對(duì)應(yīng)的反向控制電流信號(hào)為4至11.68mA，正向?yàn)?至10.08mA。

6.按照權(quán)利要求3所述的精確控制水中溶解氧含量的系統(tǒng)的應(yīng)用，具特征在于，可編程控制器按以下算法計(jì)算出4-20mA控制信號(hào)：

首先，比例函數(shù)求出設(shè)定值與實(shí)際值之間的偏差，并將該偏差乘以比例系數(shù)24得到初始控制信號(hào)，比例函數(shù)還將根據(jù)設(shè)定的輸出范圍強(qiáng)制把初始控制信號(hào)限定在該范圍內(nèi)，本算法中設(shè)定的輸出范圍為-72％至76％；初始控制信號(hào)大于0時(shí)，將進(jìn)入正向控制環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)中初始控制信號(hào)除以一個(gè)縮放系數(shù)2，得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換成4-20mA最終控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過信號(hào)輸出模塊傳送到一號(hào)電磁閥上，接通2秒后斷開15秒；初始控制信號(hào)小于0時(shí)，將進(jìn)入反向控制環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)中初始控制信號(hào)除以一個(gè)縮放系數(shù)1.5，將結(jié)果轉(zhuǎn)換成4-20mA最終控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過信號(hào)輸出模塊傳送到二號(hào)電磁閥上，接通2秒后斷開15秒；完成一次控制動(dòng)作后，將重新獲取實(shí)際值進(jìn)行判斷，如此反復(fù)循環(huán)。