一种气相色谱仪的控制系统及控制方法

摘要

本发明一种气相色谱仪的控制系统及控制方法，属于分析仪器领域，本发明以可编程控制器做气相色谱仪的控制系统的优点是稳定性好，抗干扰能力强，无需焊接主电路板，接线方便，易于功能扩展，其中的自检功能方便仪器的维护和使用，温度控制精度高，升温控温的阶数较多，气体压强和气体质量流量的控制精度较高。

主权项

一种气相色谱仪的控制方法，该方法采用气相色谱仪的控制系统，该系统包括可编程控制器、温度模块、模拟量输入输出模块和触摸屏或计算机，其中，所述的可编程控制器的第一输出端连接气相色谱仪的220V电源继电器输入端，可编程控制器的第二输出端连接气相色谱仪的柱室继电器输入端，可编程控制器的第三输出端连接气相色谱仪的气化室继电器输入端，可编程控制器的第四输出端连接气相色谱仪的检测器继电器输入端，可编程控制器的第五输出端连接气相色谱仪的后开门电机驱动器输入端，可编程控制器的第六输出端连接触摸屏的输入端；气相色谱仪的后开门限位传感器输出端连接可编程控制器的第一输入端，温度模块的输出端连接可编程控制器的第二输入端，气路的气体压力开关输出端连接可编程控制器的第三输入端，模拟量输入输出模块的第一输出端连接温度模块的第一输入端，气相色谱仪的气化室温度传感器输出端连接温度模块的第二输入端，气相色谱仪的检测器温度传感器输出端连接温度模块的第三输入端，气相色谱仪的柱室温度传感器输出端连接温度模块的第四输入端，气相色谱仪的气路上的气体压强传感器或气体质量流量传感器的输出端连接模拟量输入输出模块的输入端，气相色谱仪的气路比例电磁阀门输入端连接模拟量输入输出模块的第二输出端；其特征在于，包括以下步骤：步骤1、启动气相色谱仪；步骤2、对气相色谱仪的气化室内的温度传感器、气化室内的加热电阻、柱室内的温度传感器、柱室内的热电阻、检测器内的温度传感器、检测器内的加热电阻、柱室后开门定位传感器、驱动后开门转动的电机、后开门电机驱动器、气路中气体压力开关、气路中气体压强传感器或气体质量流量传感器和气路中比例电磁阀进行检验，若存在故障，则通过触摸屏或计算机提示用户，若正常，则执行步骤3；具体包括如下步骤：步骤2‑1、对气相色谱仪的气化室内的温度传感器和气化室内的加热电阻进行检验；步骤2‑2、对气相色谱仪的柱室内的温度传感器和柱室内的加热电阻进行检验；步骤2‑3、对气相色谱仪的检测器内的温度传感器和检测器内的加热电阻进行检验；步骤2‑4、对气相色谱仪的柱室后开门定位传感器、驱动后开门转动的电机和后开门电机驱动器进行检验；步骤2‑5、对气相色谱仪的气路中气体压力开关、气路中气体压强传感器或气体质量流量传感器和气路中比例电磁阀进行检验；步骤3、采用PID控制算法对气相色谱仪的气化室内温度、检测器内温度和柱室内温度进行实时控制，包括如下步骤：步骤3‑1、采用气化室温度传感器采集气化室内部的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块中，温度模块将模数转换后的实际温度值发送至可编程控制器，可编程控制器根据气化室温度设定值和实际温度值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至气化室继电器，从而控制气化室加热电阻进行加热，使气化室内温度达到设定值误差范围内；步骤3‑2、采用检测器温度传感器采集检测器内部的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块中，温度模块将模数转换后的温度值发送至可编程控制器，可编程控制器根据检测器温度设定值和实际温度值，采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平信号，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至检测器继电器，从而控制检测器加热电阻进行加热，使检测器内温度达到设定值误差范围内；步骤3‑3、选择控制模式对柱室内温度进行实时控制，所述的温度控制模式包括恒温控制模式和升温控制模式；具体步骤如下：步骤3‑3‑1、判断所采用的温度控制模式，若采用恒温控制模式，则执行步骤3‑3‑3；若采用升温控制模式，则执行步骤3‑3‑2；步骤3‑3‑2、在可编程控制器内设置多个升温时段，并设置第一时段的起始点柱室温度设定值、不同时段的升温速率、时段初始温度设定值的保持时间和时段结束温度设定值的保持时间，即构建不同时段的温度设定值与时间的线性关系，实现温度设定值的自动设定；步骤3‑3‑3、采用柱室温度传感器采集柱室内部的实际温度值，并将实际温度值发送至温度模块中，温度模块将模数转换后的实际温度值发送至可编程控制器中；步骤3‑3‑4、采用可编程控制器判断柱室温度设定值是否大于实际温度值，若是，则可编程控制器发送脉冲信号至后开门电机驱动器，驱动电机带动后开门关闭，并执行步骤3‑3‑5；否则，执行步骤3‑3‑6；步骤3‑3‑5、采用PID控制算法获得单位周期时间内输出高电平的信号，即获得脉冲信号，并将脉冲信号发送至柱室继电器，从而控制柱室加热电阻进行加热，使柱室内温度达到设定值误差范围内；步骤3‑3‑6、判断柱室温度设定值是否小于实际温度值，并且实测温度值与柱室温度设定值之间的差值是否大于G值，若是，则可编程控制器发送脉冲信号至后开门电机驱动器，驱动电机带动后开门开启，并当柱室温度设定值与实际温度值相等时，可编程控制器发送脉冲信号至后开门电机驱动器，驱动电机带动后开门关闭；否则，返回执行步骤3‑3‑4；步骤4、对气相色谱仪的气路中气体压强或气体质量流量进行控制；当采用气体压强传感器采集气路中压强值时，具体步骤如下：步骤4‑1、气体压强传感器将气体压强值转化成电信号传输至模拟量输入模块，模拟量输入模块将气体压强的电信号转化成气体压强数值，并发送至可编程控制器中；步骤4‑2、可编程控制器将气体压强设定值与气体压强实测值进行比较，并发送模拟量电压控制信号至气路中比例电磁阀；若气体压强设定值与气体压强实测值的差值大于d Mpa，则可编程控制器以每间隔n秒递增输出m毫伏电信号至气路中比例电磁阀；若气体压强设定值与气体压强实测值的差值大于0Mpa且小于d Mpa，则可编程控制器以每间隔n秒递增输出1毫伏电信号至气路中比例电磁阀，当气体压强设定值与气体压强实测值的差值小于0.0001Mpa时，可编程控制器停止上述电信号的递增；若气体压强设定值与气体压强实测值的差值小于‑d Mpa，则可编程控制器以每间隔n秒递减输出m毫伏电信号至气路比例电磁阀；若气体压强设定值与气体压强实测值的差值大于‑d Mpa且小于0Mpa，则可编程控制器以每间隔n秒递减输出1毫伏电信号至气路比例电磁阀，当气体压强设定值与气体压强实测值的差值大于‑0.0001Mpa时，可编程控制器停止上述电信号的递减；当采用气体质量流量传感器采集气路中气体质量流量值时，具体步骤如下：步骤4‑a、气体质量流量传感器将气体质量流量值转化成电信号传输至模拟量输入模块，模拟量输入模块将气体质量流量的电信号转化成相应的气体质量流量数值量，并发送至可编程控制器中；步骤4‑b、可编程控制器将气体质量流量设定值与气体质量流量实测值比较，并发送控制信号值气路比例电磁阀；若气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值大于D ml/min，则可编程控制器以每间隔n秒递增输出m毫伏电信号至气路比例电磁阀；若气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值大于0ml/min且小于D ml/min，则可编程控制器以每间隔n秒递增输出1毫伏电信号至气路比例电磁阀，当气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值小于0.01ml/min时，可编程控制器停止上述电信号的递增；若气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值小于‑D ml/min，则可编程控制器以每间隔n秒递减输出m毫伏电信号至气路比例电磁阀；若气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值大于‑D ml/min且小于0Mpa，则可编程控制器以每间隔n秒递减输出1毫伏电信号至气路比例电磁阀，当气体质量流量设定值与气体质量流量实测值的差值大于‑0.01ml/min时，可编程控制器停止上述电信号的递减；步骤5、当气相色谱仪完成对样品的分析时，关闭控制系统。