水溶液溶解氧 |
变送器使用说明书 荧光法 |
JXBS-3001-DOY |
Ver1.1 |
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、氧分压和水温的连续监测。
本产品采用荧光法溶解氧探头,传感器产品寿命长,不用维护,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。同时设备具有2路继电器接口,可以设置报警点输出
1.2 功能特点
本产品探头为荧光法探头,使用的是荧光淬灭原理进行测量,荧光法近年比较活跃,能够克服传统经典测量方法不能在线连续测量的缺点,荧光法不消耗氧气,不受磁场干扰,不消耗电极,灵敏度高,检出限低,寿命长,在可持续在线监测等优点获得了广泛的应用。
具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、板卡模块化设计,组装配置、采用2.4寸128*64 点阵屏、隔离变送输出,干扰度更小、隔离RS485通讯、可进行溶解氧的测量、水温测量、上下限控制、变送输出、RS485通讯、可组态水温手动、自动补偿功能、可设置高、低报警功能,及迟滞量、液晶背光开关功能、增加万能密码功能等特点
1.3 主要参数
参数名称 | 参数内容 |
直流供电 | 12-24V 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 |
输出信号 | RS485(Mondbus协议)/4-20mA(选配) |
水温量程 | -10℃-80℃(手动/自动) |
水温精度 | 0.1℃ |
水温分辨率 | 0.1 |
响应速度 | ≤1s |
继电器报警 | 两路常开常闭报警继电器 |
·注:探头缆线长度默认是5米
1.4 产品使用拓扑图
典型的水溶液控制系统如下图所示,包括以控制盒为核心的一套整体系统,其中控制盒连接溶解氧探头,并将输出采集处理显示出来,同时设备可以输出RS-485信号或者模拟量信号给电脑、PLC、单片机等,同时后端的继电器可以继电器可做多种控制及报警用,可以控制泵或阀等设备。
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 |
液晶仪表控制盒 | 1台 |
电导率探头 | 1个 |
12V防水电源 | 1台(选配) |
USB转485设备 | 1台(选配) |
保修卡/合格证 | 1份 |
2.2 接口说明(首要功能)
在仪表的背面留有14个接线端子,在每个端子旁边有印字表示这个端子是几号端子,接线端子具有不同的功能,具体功能如下表所示
端子首要功能:
端子 | 首要功能 | 端子 | 首要功能 |
8 | 电源输入正 | 1 | 继电器1-COM |
9 | 电源输入负 | 2 | 继电器1-OC |
10 | 电极输入1 | 3 | 继电器2-COM |
11 | 电极公共端 | 4 | 继电器2-OC |
12 | 温补输入正 | 5 | - |
13 | 模拟量输出正 | 6 | 485-A |
14 | 温补输入负 | 7 | 485-B |
使用时,探头线上会有标签标示,请按照标签标示,将温补线接入12与14端子(不分极性),同时将电极正接入到6号端子,电极负接入到7号端子,电极接线带有极性,所以请不要接反,如有屏蔽线,只需要将屏蔽线连接到14端子即可。
请注意不要接错线序,错误的接线会导致设备烧毁。请不要将带电品靠近信号端子,可能引起故障。
2.3 接口功能(第二功能)
由于控制盒用途广泛,功能多种多样,因此部分接口存在第二功能定义,请注意第二功能是特定情况的选装,如果您选购的产品没有第二功能接口,您可以略过此章节。
端子第二功能:
端子 | 第二功能 | 端子 | 首要功能 |
8 | 无 | 1 | 无 |
9 | 无 | 2 | 无 |
10 | 无 | 3 | 无 |
11 | 无 | 4 | 无 |
12 | 无 | 5 | 电极输入2 |
13 | 模拟量输出 | 6 | 无 |
14 | 无 | 7 | 电极公共端 |
2.4 控制盒安装
控制盒式传感器的安装方式为嵌入式安装方式,产品尺寸如下图所示。
变送器正面尺寸
变送器侧面尺寸
安装时在仪表柜或安装面板上开出一个矩形切口,如下图所示。将仪表插入仪表柜,并用背面使用仪器的安装架固定住即可完成安装。
本仪表是盘装式。请安装在室内,避开风雨和太阳直射。为了防止本仪表内部水温上升,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。
特别注意:此仪表功能以检测与变送功能为主,非专门用于控制的仪表,本仪表配有继电器开关输出,一般用于报警提示为主,若用户将此功能用于参与回路控制,若仪表的故障可能导致重大事故或损坏其它设备,必需设置紧急停止电路和保护回路相辅,否则造成的后果,本公司概不负责。
2.5 电极安装
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,冬季水温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 仪表功能与使用
3.1 产品主界面与按键
第一行显示的是当前水温与模拟量电流,
标识 | 按键名 | 功能描述 |
MENU | 菜单键 | “监控界面”下按下进入菜单 “菜单界面”下按下退出菜单 |
ESC | 取消键 | 可以在“菜单界面”下相关的上下层界面之间返回上层 |
↑ | 向上键 | “监控界面”下滚动数据显示 “菜单界面”下选择相关菜单 “设置状态”下修改相关数值 |
↓ | 向下键 | “监控界面”下滚动数据显示 “菜单界面”下选择相关菜单 “设置状态”下修改相关数值 |
NET | 确认键 | “监控界面”下锁定数据显示 “菜单界面”下进入子菜单或确认修改 |
3.2 设置菜单
在正常显示界面下,使用【菜单】键进入“输入密码”界面,默认密码是四个0。
正确输入密码后,再按【确认】键,进入“菜单”界面,
“系统设置”:包括 蜂鸣器和背光的设置、密码修改及出厂设置。
“信号设置”: 包括信号一、信号二 ;信号包括:电极类型和水温补偿。
“远程设置”包括RS485和电流变送 ;
“报警设置”包括溶解氧高低报警
“信息查询”包括软硬件版本。
4.2.1系统设置
“蜂鸣器设置”:设置报警时蜂鸣器的开关。
“背光设置”:可以设置背景亮度和亮屏时间。
“密码修改”:可以开启或关闭密码以及修改密码。
“出厂设置”是否恢复出厂之前的设置
4.2.2信号设置
电极类型:设置电极的类型,溶解氧电极和电导率电极两种类型。
水温补偿:设置自动温补或者手动温补,水温范围-10-80℃
4.2.3远传设置
“远程设置”:包含485和模拟量两种通讯方式。 RS485:设置485通讯的地址和波特率。
电流变送:设置4-20mA输出的4mA对应值和20mA对应值。
4.2.4报警设置
溶解氧高报:当测量值大于高报吸合值时,高报继电器吸合,当测量值小于高报断开值时,高报继电器断开。
溶解氧低报:当测量值小于低报吸合值时,低报继电器吸合,当测量值大于低报断开值时,低报继电器断开。
4.2.5信息查询
版本信息:查询当前的硬软件版本,可追溯性强。
第4章 第5章485接口通信协议
4.1 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 |
4.2 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 |
4.3 寄存器地址
寄存器地址 | PLC组态地址 | 内容 | 操作 |
0001H | 40002 | 水温(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 |
4.4 通讯协议示例以及解释
4.4.1 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
4.4.2 读取设备地址0x01的水温值
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 | 水温值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x00 0xAF | 0xDB | 0xBF |
水温:
00AF H(十六进制)=175=>水温=17.5℃
4.4.3 读取设备地址0x01水温、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 | 水温值 | 溶解氧值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x04 | 0x01 0x1b | 0x00 0x28 | 0xDB | 0xBF |
水温:
011B H(十六进制)=283=>水温=28.3℃
溶解氧:
0028 H(十六进制)=40=>溶解氧=0.40mg/L
第5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。
5.1 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。
5.2 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6章 模拟量参数含义与换算
6.1 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。
6.2 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。
6.3 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7章 附录
7.1 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。
7.2 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
水温 / ℃ | 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)] | 水温 / ℃ | 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饱和水蒸气压力和水温的函数关系
水温/ ℃ | 饱和水蒸气的压力/ hPa | 水温/ ℃ | 饱和水蒸气的压力/ hPa | 水温/ ℃ | 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 |