跟着生物工程时期的到来和动植物细胞培育手艺的成长，在很多研究、出产范畴都需要丈量一些介质的消融氧含量。消融氧的丈量方式分为库仑法、原电池电极法和极谱型电极法。库仑法丈量氧含量工艺复杂繁琐，不克不及用在在线丈量，并且电解液有毒，既污染情况又晦气在出产利用；原电池电极法丈量规模窄，丈量精度低。此刻较为抱负的丈量方式是极谱型电极法，近几年从国外引进的年夜大都消融氧阐发仪表都采取极谱型法，首要有瑞士MT、德国E+H等公司的产物。

国内出产的消融氧阐发仪多采取原电池法且不防爆，丈量规模窄（凡是是0.001知），精度低（年夜多为3%），而国外的此类仪器丈量规模可到达0.01%c，精度上也超出跨越很多，仪器电路也采取了进步前辈的电子器件，使操作很是便利。

笔者设计的消融氧阐发仪首要采取极谱型复膜电极，实现了水中消融的微量氧的丈量和旌旗灯号远传，要求丈量精度高、不变靠得住，丈量误差可达1要害问题1.1电极旌旗灯号非凡性的要求因为电极输出的是细小电流，同时在阴极和阳极之间要插手0.6~0.8V负电压，是以，阴极与阳极之间电压的选择是使氧能被充实还原的要害。别的，电极输出的旌旗灯号很弱，实现电路对旌旗灯号的处置也有较年夜的坚苦。

1.2温度影响对丈量的要求因为丈量系统中温度的转变电极膜的透气率会产生转变，跟着温度的上升，电极膜中氧穿透系数会增添，氧在电解质溶液中的分散系数会增年夜，电极化学反映速度也增年夜。是以温度抵偿在消融氧丈量系统中起侧重要的感化。

1.3压力影响按照Henry定律，气体的消融度与其分压成正比。氧分压与该地域的海拔高度有关，高原地域和平原地域的差可达20%，利用前必需按照本地年夜气压进行抵偿。

1.4电极残存电流影响残存电流界说为在无氧环境下溶氧电极不变输出电流，也称为氮电流或零氧电流。残存电流要求越小越好，其巨细一般与三方面身分有关：一是电解质溶液中所含的杂质；二是漏电；三是内相氧的分散。

1.5仪表抗干扰工业现场有各类噪声干扰存在，下降丈量值中的噪声成份是仪表正确工作的条件。工业在线检测的消融氧系同一般要求放年夜器的输入阻抗年夜在20MH，假如接地输入阻抗太小，可能会造成仪表显示跳动，乃至没法标定和丈量。

2丈量道理氧在水中的消融度取决在温度，水概况的总压、分压和水中消融的盐类。年夜气压力越高水消融氧的能力就越年夜，其关系由Henry定律和Dalton定律肯定。一般环境下，假如气体与液体接触，那末某些气体将被接收，直达到到均衡。假设气体压力增添一倍，则在单元液面上碰撞的气体份子也增添一倍，进入液体的数目也如斯。Henry定律认为气体的消融度与其分压成正比。

消融氧阐发仪传感器部门是由金电极（阴极）和银电极（阳极）和氯化钾或氢氧化钾电解液构成，氧经由过程膜分散进入电解液与金电极和银电极组成丈量回路。当给消融氧阐发仪电极加上0.6~0.8V的极化电压时，氧经由过程膜分散，阴极释放电子，阳极领受电子，发生电流，全部反映进程为：阳极阴极按照法拉第定律：流过消融氧阐发仪电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的环境下电流和氧浓度之间呈线性关系。是以，经由过程高输入阻抗电放逐年夜器丈量出消融氧电极中的电流巨细，再颠末电旌旗灯号转换和数据处置，就构成了可以或许丈量并显示水中消融的氧值的消融氧阐发仪。

3系统硬件电路该设计用消融氧传感器和温度传感器将被测溶液的氧含量和温度转换为电旌旗灯号，颠末前置的电流-电压转换、放年夜、滤波电路处置后变成0~2.5V的电压旌旗灯号，送到液晶显示电路进行显示，同时颠末4~20mA输出电路处置后，经由过程平安栅实现参数的远传。

系统硬件包罗：电源模块、旌旗灯号收集处置模块、旌旗灯号输出模块和显示模块等。

3.1电源模块电源模块布局如所示，4V电源经反接庇护二极管D9后，由两级场效应管Q1、Q2（3D7H）恒流后将仪表的总功耗限制在4mA，然后颠末D4、D5、D6、D7、D8和Q7两级稳压后，电源输出为+5、-5V，为各放年夜器、液晶显示供给正常的工作电压。同时也为消融氧电极的极化电压供给不变的+5V电源。

旌旗灯号收集处置模块如所示，经由过程电阻R7将D0的丈量旌旗灯号引入高输入阻抗放年夜器U1进行阻抗转变，由第六脚将变换后的旌旗灯号输出，然后再经R19、R20、R21、R22作电流电压转换落后入下一级，同时作为反馈旌旗灯号颠末U2进行缓冲放年夜，使旌旗灯号加倍不变，经电位器SPAN改变全部放年夜器的放年夜倍数，回到U1的输入端，构成了一个电流输入电压反馈的正反馈回路，实现阻抗匹配和电流电压的转换和放年夜。

放年夜器U1、U2选用ICL7611BCPA，其工作电压选择±5VDC，输入阻抗高达1Ta功耗20W，输入偏置电流5p华体会体育appA，完全知足设计的要求。

旌旗灯号收集模块3.3旌旗灯号输出模块20mA电流输出是国际电工手艺委员会（IEC）保举的同一旌旗灯号尺度，便在旌旗灯号的远距离传输，能避开元器件的死区和初始非线性段，有益在检测断线故障。

所示为旌旗灯号输出模块，为包管输出放年夜器的通带和负载能力，利用Q3、Q4构成复合管，并与放年夜器U4毗连成电压节制的电流源。当前级放年夜后的旌旗灯号加在运算放年夜器U4的同相输入端时，按照运算放年夜器虚短的道理，很轻易获得/=U/（R27+R26）。电路的整体功耗在4mA，是以要求I在0~16mA，求得前置放年夜器的输出应在0~2.5V，从而包管仪表的输出为4 ~20mA.3.4显示模块液晶显示器采取EDA802A，显示驱动节制器采取ICL7126，它是一个低功耗，±5V供电，专门用在显示数字、符号的字符型显示器、转换器。其电路如所示。

显示模块电路3.5仪表的抗干扰电路的根基单位是元器件，选择适合的元器件是按捺干扰的根基包管。电阻器全数选用金属膜电阻，电容器采取纸介电容器，电缆采取带金属网屏障的线。接地手艺是按捺干扰的有用手艺之是屏障手艺的主要包管。4竣事语经由过程阐发，笔者设计的消融氧阐发仪完全知足设计预期要求，到达了设计机能尺度，颠末测试注解其丈量数据正确、功能完整、运行不变靠得住和布局公道紧凑。仪表的各项手艺参数到达了设计要求，知足了工业在线丈量仪表的要求。

系统的接口，还供给了通用工业通讯接口OPC.数据收集是及时数据库运行的根本，Honeywell的及时数据库利用可供给高速的收集频率，并可以或许包管所收集数据的靠得住性和及时数据的一致性和完全性。同时，供给的数据收集接口可以或许便利地进行数据界说和设置装备摆设。

Server首要有4种开辟方式：**种是直接挪用UniformancePHDAPI；第二种是用Uni-formanceOPC接口挪用；第三种则由ODBC和SQL读取数据；第四种采取PHDAutomationOLEServer和ActiveX可视化控件体例。PHD Server客户化开辟的要害是对PHDServer的数据拜候，用户可选择多种开辟说话开辟基在C/S和B/S的法式。实行的具体方案是：在DCS收集的OPENBUS上加一台PHD及时数据库，组态PHD及时数据库，从DCS的OPC办事器读取各装配的及时数据，记实汗青数据到及时数据库。采取PHDAPI函数库开辟C/S体例的用户利用法式，在DCS操作站上读取汗青数据并作汗青趋向显示，其用户界面如所示。

汗青数据趋向界面截安稳率和节制率统计DCS供给了一个以进程节制为目标而设计的法式说话SEBOL，它将其他功能块（持续节制块、顺控块和运算块等）、进程输入/输出数据和软件输入/输出作为输入，再将运算成果输出到这些功能块。SEBOL说话使得更高级的节制加倍便利地实现。SEBOL的功能有：履行工序挨次节制；进行复杂节制和逻辑运算；与法式节制器和PLC等子系统通讯；连系挨次运算和数据运算的复合运算；处置利用尺度功能块处置不了的复合运算。

在该项目中，采取SEBOL除完成了一些复杂节制功能外，还开辟了安稳率统计和节制率统计等利用。手艺部分要求对装配运行的安稳率和节制率予以统计，手艺人员采取SEBOL法式说话编程，按时收集工艺节制数据，判定数据是不是超标，作为安稳率统计数据；按时记实节制回路投用环境，作为节制率统计数据；连系系统报表功能，统计生成安稳率和节制率报表。

5竣事语CS3000DCS在工业节制方面利用已有三十余年，其功能愈来愈壮大，利用规模也愈来愈广，今朝已可以切确地节制复杂回路，完成常规节制仪表没法完成的更高级的节制，在笔者介绍的某10Mt炼油和1Mt乙烯一体工程项目中，实现了全部装配甚至全部工场的优化节制，其潜力无穷，有待在开辟和拓展进一步的利用潜力。

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