一種儀表一體化控制器制造技術

一種儀表一體化控制器，包括：可編程控制器和信號調理板；其中信號調理板采集各回路傳感器數據并轉化為可編程控制器能識別的標準電壓信號，可編程控制器的指令庫擴充酸堿濃度測量、電導率測量、溶氧濃度測量等不同種類的儀表功能塊指令，根據接入信號的不同使用相應的指令實現對不同信號的標定、校準和測量。本申請在PLC的基礎上通過外置調理電路將一次表接入PLC，很好的解決了傳統儀表設備的傳輸問題，憑借PLC豐富的I/O資源和強大的通訊功能，大大降低控制系統成本。

Instrument integrated controller

An instrument integration controller, including: programmable controller and signal conditioning board; wherein the signal conditioning board collecting loop sensor data and convert to the standard voltage signal can be identified by the programmable controller, the programmable controller instruction library expansion acid-base concentration measurement, electrical conductivity measurement, measurement of dissolved oxygen concentration in different types of instrument function block according to the instructions, different access signal using the corresponding instructions to achieve calibration, calibration and measurement of different signals. The application of PLC on the basis of using the external conditioning circuit will be a table access PLC, which solves the problem of transmission of traditional instruments, with PLC rich I/O resources and powerful communication function, greatly reduce the cost of the control system.

【技術實現步驟摘要】
一種儀表一體化控制器
本專利技術涉及一種集成了測量溶液酸堿濃度、溶解氧濃度和電導率等信號調理的電路，具體說是一種儀表一體化控制器。
技術介紹
當今世界經濟競爭趨勢從早期傳統的競爭模式轉移到了工業化生產上，國內制造業對自動化儀表與控制系統提出了旺盛的需求，只有發揮各儀器、儀表設備的輔助作用才能實現工業化生產。隨著時間的推移,早期使用的儀器、儀表設備已滿足不了新時期工業生產的要求。隨著計算機技術發展迅猛，帶來了儀器、儀表設備產業的一次技術革命。儀器、儀表設備在實現過程自動化、測量結果的數據處理和通訊功能等多方面取得進展。到20世紀90年代，在高精度、多功能的測量儀器中基本上都采用了微處理器技術，這就為智能儀表的發展奠定了良好的基礎。傳統的儀表設備輸出為模擬量，遠距離傳輸容易受干擾，當節點數量多時，布線難度也隨之增加。智能儀表雖然帶有微處理器，并且強化了總線通訊功能，但是沒有控制功能。微處理器作為儀表的專用設備，其開放性差，也造成了資源的浪費。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述缺陷，本申請提供了一種儀表一體化控制器，其在PLC的基礎上通過外置調理電路將一次表接入PLC，很好的解決了傳統儀表設備的傳輸問題，憑借PLC豐富的I/O資源和強大的通訊功能，大大降低控制系統成本。為實現上述目的，本申請采用的技術方案是：一種儀表一體化控制器，包括：可編程控制器和信號調理板；其中信號調理板采集各回路傳感器數據并轉化為可編程控制器能識別的標準電壓信號，可編程控制器的指令庫擴充酸堿濃度測量、電導率測量、溶氧濃度測量等不同種類的儀表功能塊指令，根據接入信號的不同使用相應的指令實現對不同信號的標定、校準和測量。進一步的，所述信號調理板，包括：酸堿濃度信號調理板、溶解氧信號調理板、電導率信號調理板。進一步的，所述酸堿濃度信號調理板，具體包括：隔離DC-DC輸出正負15V兩組電源，經過整流濾波后送入降壓原件，產生一組正負12V電源供給放大電路使用；PH電極輸出的兩根信號線直接接在U_PH+、U_PH-上，在電路輸入端由穩壓管構成保護電路；用高阻絕緣線將PH電極輸出信號引入印刷線路板；進一步的，溶解氧信號調理板，包括三電極電化學傳感器；所述三電極電化學傳感器，包含工作電極WE，參比電極RE和輔助電極CE；工作電極WE的作用是在電極表面產生化學反應；參比電極RE在沒有電流流過的情況下，用來維持工作電極與參比電極間電壓的恒定；輔助電極CE用來輸出反應產生的電流信號，由I-V轉換電路實現信號的轉換和放大。更進一步的，電導率信號調理板，具體為：雙極性脈沖對電導池進行激勵；通過分壓電阻調節雙頻率幅值的大小，再經過高通濾波器后，脈沖由單極性轉換為雙極性，運放緩沖后激勵電導池。本專利技術由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果：本申請很好的解決了傳統的儀表設備的傳輸問題。憑借PLC豐富的I/O資源和強大的通訊功能，大大降低控制系統成本；用戶可免去安裝二次儀表及變送單元，成本低且維護方便。附圖說明本專利技術共有附圖4幅：圖1為儀表一體化控制器結構示意圖；圖2為酸堿濃度信號調理板示意圖；圖3為溶解氧信號調理板示意圖；圖4為電導率信號調理板示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細描述。酸堿濃度、電導率、氧含量作為水分析領域的重要電化學參數，與人們的生產生活息息相關，如何準確有效地對其測量，具有重要的實際意義。智能傳感器具有信號標定、測量、校準以及網絡傳輸等功能，使用方便但成本較高，對于大規模信號采集的現場應用，設備與布線成本巨大。研究儀表控制器一體化技術，在可編程控制器中增加多路信號調理與激勵電路，擴展酸堿濃度、電導率、溶氧等儀表功能塊指令，實現低成本高精度的多路信號采集。實施例1本實施例提供一種儀表一體化控制器，包括：可編程控制器和信號調理板；其中信號調理板采集各回路傳感器數據并轉化為可編程控制器能識別的標準電壓信號，可編程控制器的指令庫擴充酸堿濃度測量、電導率測量、溶氧濃度測量等不同種類的儀表功能塊指令，根據接入信號的不同使用相應的指令實現對不同信號的標定、校準和測量。所述信號調理板，包括：酸堿濃度信號調理板、溶解氧信號調理板、電導率信號調理板。酸堿濃度信號調理板的實現方法具體為：隔離DC-DC輸出正負15V兩組電源，經過整流濾波后送入78L12和79L12，產生一組正負12V電源供給放大電路使用。在這里使用了線性穩壓器而沒有使用開關電源，雖然開關電源效率高，但由于其工作原理，難免產生較大的開關噪聲而且難以消除。一般來說運算放大器的電源抑制比會隨頻率滾降，所以開關電源的紋波會體現在放大電路的輸出端，最終影響測量精度。PH電極輸出的兩根信號線直接接在U_PH+、U_PH-上，在電路輸入端由穩壓管構成的保護電路可有效地保護運放輸入端不被外界高壓擊穿。為消除電極引線漏電，用高阻絕緣線替換普通引線將電極輸出信號引入印刷線路板；為了防止線路板上電極引線連接端子漏電，故將電極引線直接焊在了印刷線路板上，從而不需要連接端子連接；為消除印刷電路板引線間漏電對測量電路輸入阻抗的影響，布線時在印刷電路板的正反面均用環線將接線端、運放的正輸入端和保護元件包圍，并與運放的負極輸入端相連，利用運放正負兩個輸入端等電位相等特性，輸入信號在線路板上對其他部件的漏電均由絕緣環提供，而對輸入信號沒有影響，從而有效地提高了線路板的輸入阻抗，消除了電路板的絕緣電阻對放大電路輸入阻抗的影響。溶解氧信號調理板的實現方法：其電源電路與酸堿濃度信號調理板類似，前級為隔離式DC-DC電路，后級經線性穩壓輸出供電。溶解氧平衡式三電極需要在0.6～0.8V直流激勵下進行工作。本申請通過對2.5V基準源MC1403輸出分壓，得到0.66～0.86V范圍可調的直流激勵源。三電極電化學傳感器包含工作電極WE、參比電極RE和輔助電極CE。工作電極WE的作用是在電極表面產生化學反應；參比電極RE在沒有電流流過的前提下，用來維持工作電極與參比電極間電壓的恒定；輔助電極CE用來輸出反應產生的電流信號，由I-V轉換電路實現信號的轉換和放大。如果直接在工作電極和參比電極間加電壓，在電壓的作用下，工作電極表面產生化學反應。由于此時工作電極和參比電極間形成回路，反應所產生的電流將通過參比電極輸出，隨著反應電流的變化，工作電極和參比電極間的電壓也會發生改變，無法保持恒定。加入輔助電極，就是要通過反饋作用使工作電極和參比電極間的電壓保持恒定，保證參比電極沒有電流流過，強迫反應電流全部通過輔助電極輸出。電導率信號調理板的實現方法具體為：其電源電路與酸堿濃度信號調理板類似，前級為隔離式DC-DC電路，后級經線性穩壓輸出供電。頻率發生部分由74HC4060及其外圍電路構成，通過可編程控制器的DQ輸出控制CD4052對74HC4060輸出的兩個頻率進行切換。兩個輸出頻率分別為244Hz和31.250KHz，分別由74HC4060的Q13和Q6分頻得到。為消除電導率測量過程中電容效應對測量結果的影響，須由雙極性脈沖對電導池進行激勵。通過分壓電阻調節雙頻率幅值的大小，經過高通濾波器后，脈沖由單極性轉換為雙極性，經過運放緩沖后激勵電導池。以上所述，僅為本專利技術較佳的具體實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種儀表一體化控制器，其特征在于，包括：可編程控制器和信號調理板；其中信號調理板采集各回路傳感器數據并轉化為可編程控制器能識別的標準電壓信號，可編程控制器的指令庫擴充酸堿濃度測量、電導率測量、溶氧濃度測量等不同種類的儀表功能塊指令，根據接入信號的不同使用相應的指令實現對不同信號的標定、校準和測量。

【技術特征摘要】
1.一種儀表一體化控制器，其特征在于，包括：可編程控制器和信號調理板；其中信號調理板采集各回路傳感器數據并轉化為可編程控制器能識別的標準電壓信號，可編程控制器的指令庫擴充酸堿濃度測量、電導率測量、溶氧濃度測量等不同種類的儀表功能塊指令，根據接入信號的不同使用相應的指令實現對不同信號的標定、校準和測量。2.根據權利要求1所述一種儀表一體化控制器，其特征在于，所述信號調理板，包括：酸堿濃度信號調理板、溶解氧信號調理板、電導率信號調理板。3.根據權利要求1所述一種儀表一體化控制器，其特征在于，所述酸堿濃度信號調理板，具體包括：隔離DC-DC輸出正負15V兩組電源，經過整流濾波后送入降壓原件，產生一組正負12V電源供給放大電路使用；PH電極輸出的兩根信號線直接接在U_PH+...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚廣有，張忠君，
申請(專利權)人：大連日佳電子有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧,21