王子壳溶解氧 |
变送器使用说明书 极谱法 |
JXBS-3001-DO |
Ver2.0 |
第1章 产品简介
1.1 产品概述
溶解氧在线分析仪是一款智能在线化学分析仪器之一,是一款广泛应用于火电、化工化肥、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中溶解氧、饱和度、氧分压和温度的连续监测。
本产品采用极普法溶解氧探头,传感器产品稳定,性能优良,连续监测数据通过变送输出连接记录仪实现远传监控与记录,也可以连接RS485接口通过MODBUS-RTU协议可方便联入计算机实现监控与记录。
本产品配合防水外壳,将水溶液的信号经过数字化整定分析,转换为标准的485/4-20mA/0-10V的信号。产品一次成型无需标定,上手即可使用。
1.2 功能特点
本产品探头使用的是经典的极谱式薄膜电极,极谱法电机以其灵敏度高、响应时间快、结构简单、操作方便及可持续在线监测等优点获得了广泛的应用。
极谱法电机以铂丝作阴极即检测电极,银环作阳极,聚四氟乙烯( PTFE)膜作防水透气膜,隔离待检测对象与检测系统,同时允许氧分子扩散通过,PTFE膜内部充满电解液,构成一个对氧敏感的电解池。
1.3 主要参数
参数名称 | 参数内容 |
直流供电 | 9-24V DC |
耗电 | ≤0.15W(@12V DC , 25℃) |
测量精度 | 3%F.s |
量程 | 0-20mg/L |
离子分辨率 | 0.01mg/L |
检测下限 | 0.02mg/L |
输出信号 | 485/4-20mA/0-10V |
温度范围 | -10 - 60℃ |
重复性 | ±4% |
产品尺寸 | 110×85×44mm3 |
探头尺寸 | 155mm*12mm(长度*直径) |
探头缆线长度 | 5米(默认) |
1.4 系统框架图
1.4.1 485接口框架图
本传感器可以连接单独使用,首先使用12V直流电源供电,设备可以直接连接带有485接口的PLC,可以通过485接口芯片连接单片机。通过后文指定的modbus协议对单片机和PLC进行编程即可配合传感器使用。同时使用USB转485即可与电脑连接,使用我公司提供的传感器配置工具进行配置和测试。
本产品也可以多个传感器组合在一条485总线使用,在进行485总线组合时请遵守“485总线现场接线守则”(见附录)。理论上一条总线可以接16个以上的485传感器,如果需要接更多的485传感器,可以使用485中继器扩充更多的485设备,另一端接入带有485接口的PLC、通过485接口芯片连接单片机,或者使用USB转485即可与电脑连接,使用我公司提供的传感器配置工具进行配置和测试。
1.4.2 模拟量接口框架图
模拟量接口可以直接连接PLC数据模块,或者交由单片机对信号做处理,具体可以见下图:
第2章 硬件连接
2.1 设备安装前检查
安装设备前请检查设备清单:
名称 | 数量 |
溶解氧变送器设备 | 1台 |
12V防水电源 | 1台(选配) |
保修卡/合格证 | 1份 |
2.2 接口说明
电源接口为宽电压电源输入12-24V均可。产品注意信号线正负,不要将信号线的正负接反。
485接口传感器接线方式:
| 线色 | 说明 |
电源 | 棕色 | 电源正(12-24VDC) |
黑色 | 电源负 |
通信 | 黄(灰)色 | 485-A |
蓝色 | 485-B |
模拟量接口传感器接线方式:
| 线色 | 说明 |
电源 | 棕色 | 电源正(12-24VDC) |
黑色 | 电源负 |
通信 | 黄(灰)色 | 电压/电流输出正 |
蓝色 | 电压/电流输出负 |
出厂默认提供0.6米长线材,客户可根据需要按需延长线材或者顺次接线。
2.3 安装说明
本仪表是壁挂式。请安装在墙壁上,尽量避开风雨和太阳直射。为了防止本仪表内部温度上升,请安装在通风良好的地方。安装本仪表时请不要左右倾斜,尽量水平安装。
电极是非常精密的组件,必须使用正确的安装方式,错误的安装方式会导致电极损坏或者不可逆的受损。电极采用管道安装.浸入式.法兰安装均可。
请不要把电极直接投入水中,应选择电极安装支架或流通杯固定。安装前请务必使用生料带(3/4螺纹处)做好防水封闭工作,避免水进入电极中,造成电极电缆线短路。
停水期间,要确保电极浸泡在被测液中或戴上内装保护液的保护帽,冬季温度低长期停水要加防冻装置或收回室内加水存放。否则会缩短使用寿命。
第3章 485接口通信协议
3.1 通讯基本参数
参数 | 内容 |
编码 | 8位二进制 |
数据位 | 8位 |
奇偶校验位 | 无 |
停止位 | 1位 |
错误校准 | CRC冗长循环码 |
波特率 | 2400bps/4800bps/9600 bps可设,出厂默认为9600bps |
编码 | 8位二进制 |
3.2 数据帧格式定义
采用Modbus-RTU通询规约,格式如下:
初始结构>=4字节的时间
地址码= 1字节
功能码= 1字节
数据区= N字节
错误校验= 16位CRC码
结束结构>=4字节的时间
地址码:为变送器的地址,在通询网络中是唯一的(出厂默认0x01)。
功能码:主机所发指令功能提示,本变送器只用到功能码0x03(读取存器数据)。
数据区:数据区是具体通询数区,注意16bits数据高字节在前
CRC码:二字节的校验码。
问询帧
地址码 | 功能码 | 寄存器起始地址 | 寄存器长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 1字节 | 1字节 |
应答帧
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 数据一区 | 第二数据区 | 第N数据区 |
1字节 | 1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 |
3.3 寄存器地址
寄存器地址 | PLC组态地址 | 内容 | 操作 |
0001H | 40002 | 温度(单位0.1℃) | 只读 |
0002H | 40003 | 溶解氧(单位0.01mg/L) | 只读 |
0100H | 40101 | 设备地址(0-252) | 读写 |
0101H | 40102 | 波特率(2400/4800/9600) | 读写 |
3.4 通讯协议示例以及解释
3.4.1 读取设备地址0x01的溶解氧值
问询帧
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x02 | 0x00,0x01 | 0x25 | 0xCA |
应答帧(例如读到溶解氧值为1.89mg/L)
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 溶解氧值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x00 0xBD | 0x78 | 0x35 |
溶解氧:
00BD H(十六进制)=189=>溶解氧=1.89mg/L
3.4.2 读取设备地址0x01的温度值
问询帧
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x01 | 0x00,0x01 | 0xd5 | 0xca |
应答帧
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 温度值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x00 0xAF | 0xDB | 0xBF |
温度:
00AF H(十六进制)=175=>温度=17.5℃
3.4.3 读取设备地址0x01温度、溶解氧浓度值
问询帧
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0x01 | 0x03 | 0x00,0x01 | 0x00,0x02 | 0x95 | 0xCB |
应答帧
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 温度值 | 溶解氧值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x04 | 0x01 0x1b | 0x00 0x28 | 0xDB | 0xBF |
温度:
011B H(十六进制)=283=>温度=28.3℃
溶解氧:
0028 H(十六进制)=40=>溶解氧=0.40mg/L
第4章 模拟量接线说明
模拟量型传感器接线简单,只需要将线与设备的指定端口连接即可。设备支持3/4线制接线方式。
4.1 典型四线制接线方式
如下图所示为电流型传感器接线方式,将传感器的电源线(棕线与黑线)接入电源;传感器的黄(灰)色线为信号正接入采集设备的信号正,电流流向为传感器到采集设备;传感器的蓝色线为信号正接入电流采集设备的信号负,电流流向为采集设备到传感器;
如下图所示为电压型传感器接线方式,将传感器的电源线(棕线与黑线)接入电源;传感器的黄(灰)色线为信号正接入采集设备的信号正,黄(灰)线的电压为输出电压;传感器的蓝色线为信号正接入电压采集设备的信号负,蓝线的电压为参考电压,与黑线电压一致为0V。
4.2 典型三线制接线方式
对于典型的三线制接线,相较于四线制接线方式,省略蓝线即可,在传感器中蓝线与黑线在传感器中短路,因此可以省略蓝线。
对于三线制电流接线方式,将传感器的电源线(棕线与黑线)接入电源后,只需要将传感器的黄(灰)色线为信号正接入电流采集设备的信号正即可。
对于三线制电压接线方式,将传感器的电源线(棕线与黑线)接入电源后,只需要将传感器的黄(灰)色线为信号正接入电压采集设备的信号正即可。
第5章 模拟量参数含义与换算
5.1 模拟量4-20mA电流输出
计算公式为P(溶解氧)=(I(电流)-4mA)*满量程/16mA
其中I的单位为mA。以4mA代表0点,20mA代表最大量程线性换算即可。
5.2 模拟量0-10V电压输出
计算公式为P(溶解氧)=V(电压)*满量程/5000mV
其中V的单位为mV,请以0V代表0点,10V代表最大量程线性换算即可。
5.3 模拟量0-5V电压输出
计算公式为P(溶解氧)=V(电压)*满量程/10000mV
其中V的单位为mV,请以0V代表0点,10V代表最大量程线性换算即可。
第6章 附录
6.1 质保与售后
质保条款遵循威海精讯畅通电子科技有限公司传感器售后条款,对于传感器主机电路部分质保两年,气敏类探头质保一年,配件(外壳/插头/线缆等)质保三个月。
6.2 溶解氧相关国标参数
附表数据来自HJ506——2009国家环境保护标准
温度 / ℃ | 在标准大气压(101.325kPa)下 氧的溶解度 (mg/L) | 水中含盐量 每增加1g/Kg时 溶解氧的修正值 [(mg/L)/(g/Kg)] | 温度 / ℃ | 在标准大气压(101.325kPa)下 氧的溶解度 (mg/L) | 水中含盐量 每增加1g/Kg时 溶解氧的修正值 [(mg/L)/(g/Kg)] |
0 | 14.62 | 0.0875 | 21 | 8.91 | 0.0464 |
1 | 14.22 | 0.0843 | 22 | 8.74 | 0.0453 |
2 | 13.83 | 0.0818 | 23 | 8.58 | 0.0443 |
3 | 13.46 | 0.0789 | 24 | 8.42 | 0.0432 |
4 | 13.11 | 0.0760 | 25 | 8.26 | 0.0421 |
5 | 12.77 | 0.0739 | 26 | 8.11 | 0.0407 |
6 | 12.45 | 0.0714 | 27 | 7.97 | 0.0400 |
7 | 12.14 | 0.0693 | 28 | 7.83 | 0.0389 |
8 | 11.84 | 0.0671 | 29 | 7.69 | 0.0382 |
9 | 11.56 | 0.0650 | 30 | 7.56 | 0.0371 |
10 | 11.29 | 0.0632 | 31 | 7.43 | 0.0364 |
11 | 11.03 | 0.0614 | 32 | 7.30 | 0.0354 |
12 | 10.78 | 0.0593 | 33 | 7.18 | 0.0348 |
13 | 10.54 | 0.0582 | 34 | 7.07 | 0.0338 |
14 | 10.31 | 0.0561 | 35 | 6.95 | 0.0332 |
15 | 10.08 | 0.0545 | 36 | 6.84 | 0.0322 |
16 | 9.87 | 0.0532 | 37 | 6.73 | 0.0316 |
17 | 9.66 | 0.0514 | 38 | 6.63 | 0.0306 |
18 | 9.47 | 0.0500 | 39 | 6.53 | 0.0300 |
19 | 9.28 | 0.0489 | 40 | 6.43 | 0.0291 |
20 | 9.09 | 0.0475 | | | |
氧的溶解度和含盐量的函数关系
电导率/ (mS/cm) | 水中含盐量/ (g/Kg) | 电导率/ (mS/cm) | 水中含盐量/ (g/Kg) | 电导率/ (mS/cm) | 水中含盐量/ (g/Kg) |
5 | 3 | 20 | 13 | 35 | 25 |
6 | 4 | 21 | 14 | 36 | 25 |
7 | 4 | 22 | 15 | 37 | 26 |
8 | 5 | 23 | 15 | 38 | 27 |
9 | 6 | 24 | 16 | 39 | 28 |
10 | 6 | 25 | 17 | 40 | 29 |
11 | 7 | 26 | 18 | 42 | 30 |
12 | 8 | 27 | 18 | 44 | 32 |
13 | 8 | 28 | 19 | 46 | 33 |
14 | 9 | 29 | 20 | 48 | 35 |
15 | 10 | 30 | 21 | 50 | 37 |
16 | 10 | 31 | 22 | 52 | 38 |
17 | 11 | 32 | 22 | 54 | 40 |
18 | 12 | 33 | 23 | | |
19 | 13 | 34 | 24 | | |
表3饱和水蒸气压力和温度的函数关系
温度/ ℃ | 饱和水蒸气的压力/ hPa | 温度/ ℃ | 饱和水蒸气的压力/ hPa | 温度/ ℃ | 饱和水蒸气的压力/ hPa |
0 | 6.1 | 15 | 17.1 | 30 | 50.2 |
1 | 6.6 | 16 | 18.1 | 31 | 53.2 |
2 | 7.1 | 17 | 19.3 | 32 | 56.2 |
3 | 7.6 | 18 | 20.7 | 33 | 59.4 |
4 | 8.1 | 19 | 22.0 | 34 | 62.8 |
5 | 8.7 | 20 | 28.1 | 35 | 66.2 |
6 | 9.3 | 21 | 29.9 | 36 | 69.8 |
7 | 10.0 | 22 | 31.7 | 37 | 73.4 |
8 | 10.7 | 23 | 33.6 | 38 | 77.2 |
9 | 11.5 | 24 | 35.6 | 39 | 81.0 |
10 | 12.3 | 25 | 37.7 | 40 | 85.0 |
11 | 13.1 | 26 | 40.0 | | |
12 | 14.0 | 27 | 42.4 | | |
13 | 14.9 | 28 | 44.9 | | |
14 | 16.0 | 29 | 47.6 | | |
海拔高度h / m | 平均大气压力p/ hPa | 海拔高度h / m | 平均大气压力p/ hPa | 海拔高度h / m | 平均大气压力p/ hPa |
0 | 1013 | 1900 | 799 | 3800 | 630 |
100 | 1001 | 2000 | 789 | 3900 | 622 |
200 | 988 | 2100 | 779 | 4000 | 614 |
300 | 976 | 2200 | 769 | 4100 | 607 |
400 | 964 | 2300 | 760 | 4200 | 599 |
500 | 952 | 2400 | 750 | 4300 | 592 |
600 | 940 | 2500 | 741 | 4400 | 584 |
700 | 928 | 2600 | 732 | 4500 | 577 |
800 | 917 | 2700 | 723 | 4600 | 570 |
900 | 905 | 2800 | 714 | 4700 | 563 |
1000 | 894 | 2900 | 705 | 4800 | 556 |
1100 | 883 | 3000 | 696 | 4900 | 549 |
1200 | 872 | 3100 | 687 | 5000 | 542 |
1300 | 861 | 3200 | 679 | 5100 | 535 |
1400 | 850 | 3300 | 670 | 5200 | 529 |
1500 | 840 | 3400 | 662 | 5300 | 522 |
1600 | 829 | 3500 | 654 | 5400 | 516 |
1700 | 819 | 3600 | 646 | 5500 | 509 |
1800 | 809 | 3700 | 638 | | |