智能超标留样仪

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摘要：本文主要介绍了智能超标留样仪的组成、功能、工艺流程、硬件构成及其功能实现的过程等知识。随着环保事业的深入发展，人们对生活环境的要求越来越高，这就对环保监管工作提出了更高的要求。在进行企业排污监管的过程中，适时地自动保存检测水样、为水质监测提供可靠的依据，是环保监测过程中的一项重要工作。智能超标留样仪，就是为解决这个问题而产生的。

关键词：智能超标；留样仪；工艺流程

一、智能超标留样仪的组成

智能超标留样仪主要由控制、执行、留样三大部分构成。

其组成图如下：

1.控制部分

控制部分是智能超标留样仪的核心系统。此部分的主要功能是对所收集到各种信息进行分析、运算、判断、并做出各种动作指令，以控制整个智能超标留样仪系统的运行。其主要组成元件有PLC、中间继电器、微型打印机、面板、DTU、液位计等。

（1）PLC是最核心的元件。其主要作用是接受指令，经过逻辑运算，发出动作控制指令，以控制整个系统的运转，进而实现系统冲洗、采样、留样、排样的功能。PLC作为核心控制元件，不仅承担着各种信息的处理功能，还可根据来自远程控制中心的指令，控制整个系统的运转。

（2）中间继电器的主要作用是转换PLC的动作指令，发送到执行机构。

（3）微型打印机的主要作用是依据设定的协议打印某日某时不合格的水样信息及存样杯杯号等信息，以供查询。

（4）面板的主要作用是显示系统运行信息，包括各部分的状态、通讯状态及信息参数。

（5）DTU的主要作用是与远程管理平台进行数据交互，包括接受指令、传送数据信息。

（6）液位计的主要作用是感知存样杯液位，并发出高、低液位信息。

2.执行部分

执行部分是智能超标留样仪的执行指令系统，主要是根据PLC做出的各种动作指令，通过控制电磁阀与自吸泵，来决定系统内部液体的流动，从而实现系统冲洗、采样、留样、排样的功能。此部分的主要设备有2台自吸泵、8个电磁阀。

（1）自吸泵1的主要作用是接受动作指令启动或关闭电机，驱动或停止取样系统的运行，以完成取样任务。

（2）自吸泵2的主要作用是将系统排出的液体排入排污渠道或者废液桶。

（3）电磁阀的主要作用是接受指令，完成开或关动作，维持系统的正常运转。

3.留样部分

留样部分是智能超标留样仪的存样系统。分为两部分：一部分为恒温柜（温度可根据需要自由设定），另一部分是在恒温柜里存放样液的存样杯。

（1）恒温柜的主要作用是维持低温，以保持水样水质不发生变化。

（2）存样杯的主要作用是存放所取的水样。

二、智能超标留样仪的功能

智能超标留样仪，能够在COD或氨氮等水质分析仪器取样时同步取样，然后，根据水质分析仪器分析的结果，决定自身所采水样的去留，并在保留水样时保持所留水样不变质。进而达到与分析仪器同步取样，水质指标不符合要求时自动留样的目的。

三、智能超标留样仪的工艺流程

智能超标留样仪的工艺流程如下：

现以一个采样周期为例，将系统的运行过程简述如下

（1）系统自动安排水样所存放的杯号（假如是存样杯1）。

（2）系统接到COD或氨氮等水质分析仪开始取样的指令后，先打开电磁阀1、2、8，启动自吸泵1、2开始冲洗系统。

（3）冲洗3分钟后，关闭自吸泵2及电磁阀2、8，开始留样。

（4）系统接到液位计1发出的高液位信号后，关闭自吸泵1及电磁阀1，完成采样。

（5）系统接到水质分析仪发来的分析结果（模拟量），做出水质超标与否的判断。

如果此时分析的水样结果不超标，智能超标留样仪则开启电磁阀2、8及自吸泵2，将自身所采集的水样排到排污渠道。在接到液位计1发出的低液位信号后，延时10秒，关闭电磁阀2、8及自吸泵2。

如果超标，智能超标留样仪则保存此水样，并将此时的日期、时间及杯号等信息，发送到打印机进行打印；同时该信息可经DTU发送到远程管理平台， 管理平台则显示该单位已有水样的杯号。自身的面板也将该信息显示出来。

至此，一个采样周期完毕，等待下一采样周期开始。

（6）如果留取的水样已有三份（此处以三份水样举例），即所有的存样杯均有水样，系统则提示远程管理平台来人取样（报警闪烁）。

（7）如果系统没有收到远程排样指令，也没取样，智能超标留样仪则自动在下次取样开启前半小时、比较出三份水样水质最好的杯号（优先保留水质最差的水样），并打开该杯出口电磁阀及电磁阀7，并开启自吸泵2，将样液排入废液桶。

四、智能超标留样仪的硬件构成

（1）智能超标留样仪的输入、输出信号如下表

（2）PLC是智能超标留样仪的核心控制元件，作为电气自动化系统中应用特别广泛的重要元件，可供选择的产品是很多的；又由于本智能超标留样仪的数字输入、数字输出点数不多、特别功能要求也较少，所以选用小型PLC即可实现其控制功能，如西门子的S7-200系列、施耐德的Twido系列等；也可自行开发单片机来实现相应的控制功能。另外，还要根据硬件通信需要，加通信扩展模块。本系统主要选用有两个PPI接口的西门子CPU224XP产品及CP243-1以太网模块。

（3）中间继电器作为控制动作指令的转换元件，在目前的市场上有很多可供选择的厂家产品，如正泰、双科等。而本系统选用的是双科的中间继电器。

（4）打印机主要是打印杯号等水样信息，并且由于安装空间有限，只能选择微型打印机。根据使用技术要求及公司应用情况，本系统选用的是嵌入式微型热敏打印机。

（5）面板主要显示系统运行信息，可选择各种液晶面板或者昆仑通态、威伦通等厂家的触摸屏来实现其功能即可。

（6）DTU是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。也是基于GPRS数据通信网络的终端产品，内嵌PPP、TCP/IP、DDP等多种协议，可实现用户设备到数据中心远程透明数据通信。目前也有很多厂家产品可供选择，如深圳宏电、厦门才茂等。本系统选用的是深圳宏电H7710 GPRS无线数据传输装置，系统以中国移动GSM/GPRS网络为通信平台，通过无线数据传输终端设备（GPRS DTU），满足用户数据传输需要。

（7）恒温系统，是冰箱的冷藏部分，可向冰箱制造厂家定做。为自由设定温度，还要配有相应的设定面板。

（8）采样杯，可根据所采集样液的多少，自由定做相应的形状与容量。本系统定做的是不锈钢杯，容量为1500毫升。

总之，根据实际需要及技术水平状况，可自由选定相应的元件。但是，在选用时要注意系统的兼容性。尤其是信息交换通信部分、元件之间的相互兼容性更加重要。目前可使用的通信协议很多，工业上常用的有TCP/IP、串口通信的RS485等。可根据系统通信规划来选用合适的通信协议，使整个系统稳定、有序的运行。

下图是系统选用的通信协议的一个示例。

五、智能超标留样仪控制功能的实现

智能超标留样仪在选用合适的硬件后，要根据系统情况编写PLC程序。通过PLC程序运行所做出的动作指令来控制整个留样系统的运转。在此就不再详述。

六、结论

智能超标留样仪是随着社会的发展及环保管理的需要将不断优化。随着社会的发展及人类对环境保护意识的加强，各单位对环境管理的不断深化，智能超标留样仪为有效监管提供简单化、智能化信息操作平台，也为节省人力、物力投入提供可能。在实际应用中，智能超标留样仪获得了用户与环保事业工作者的好评，并将在实际应用中不断得到改进和完善，更好地为环境保护服务。