[发明专利]一种远程工业气相色谱仪柱箱温度监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及色谱仪技术领域，特别是涉及一种远程工业气相色谱仪柱箱温度监控系统。

背景技术

工业生产流程中检测环节是必不可少的，在石油、化工等生产过程中主要利用气相色谱仪进行成分检测分析。目前的基于气相色谱仪的成分检测分析系统多采用有线方式进行数据传输。有线网络系统移动性差、不灵活、可拓展性差、组网和维护不便利等缺点。随着现在无线网络技术的发展，无线网络的稳定性和实时性都有了很大的改善，其性能足以保证控制系统安全稳定地运行。

气相色谱仪的工作原理的实质是分离，它是以不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数作为分离依据的。气相色谱仪的工作区域主要包括色谱柱和柱箱，混合物的分离过程在色谱柱内完成。柱箱提供合适的温度来促进混合物中各组分在色谱柱内的分离，柱箱内温度的变化对检测效果的影响较大。温度过程是一个非线性、大滞后过程。目前的色谱仪柱箱温度控制多采用常规PID控制算法，控制效果并不理想，超调量大、调节过程震荡时间较长，抗干扰性能不够理想，系统性能不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种远程工业气相色谱仪柱箱温度监控系统，能够优化控制系统的动态和稳态特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种远程工业气相色谱仪柱箱温度监控系统，包括管理单元、无线传输单元和控制单元，所述无线传输单元用于连接管理单元和控制单元；所述控制单元包括监控服务器、模数转换器、数模转换器、低通滤波器和柱箱温度过程装置；所述柱箱温度过程装置的加热元件与数模转换器相连，所述柱箱温度过程装置的温度传感器与所述低通滤波器相连；所述监控服务器用于接收所述模数转换器的数据，并根据基于SMITH预估的PID控制器控制所述柱箱温度过程装置；所述模数转换器和数模转换器用于实现数字量和模拟量的相互转化；所述低通滤波器用于过滤现场的干扰信号。

所述无线传输单元包括管理站点、接收节点、控制站点、中继接收节点和中继站点；所述管理站点用于与所述管理单元进行连接；所述接收节点用于实现所述中继站点和管理站点之间的正常通信；所述中继接收节点和中继站点共同组成一组中继器，用于延长网络传输距离；所述控制站点用于与控制单元进行连接。

所述柱箱温度过程装置的频域模型为Y(s)=G(s)U(s)G(s)=Gp(s)e-58sGp(s)=1.79228s+1,]]>其中，Y(s)为柱箱温度过程装置的温度传感器的输出信号；U(s)为基于SMITH预估的PID控制器的输出控制信号；G(s)为柱箱温度过程的传递函数，e^-58s为柱箱温度过程的纯滞后环节，G_p(s)为柱箱温度过程的传递函数中不含滞后环节的部分，s为对柱箱温度过程模型进行拉普拉斯变换时引入的复变量。

所述低通滤波器采用滑动平均滤波和限幅滤波。