本发明公开了一种铝型材钝化过程电导率检测控制装置，包括机壳及分别装于该机壳内的面板、液晶触摸屏、主机板、电源及计量泵驱动板、四个开关电源模块、电缆、交流电源滤波器、电源输入输出插座、两路电导电极电缆接头、两路温度电缆接头、四路计量泵驱动输出插座、接地端子、CAN总线连接插座，电源及计量泵驱动板装有屏蔽盒，主机板上装有屏蔽白铁板，在面板上，其电源开关按钮接电源及计量泵驱动板上的按钮S14，其电源指示灯接电源及计量泵驱动板上的发光二极管L17，其复位按钮接主机板上的按钮S1；电源及计量泵驱动板上AC15～AC18接四个开关电源模块及电源输出，电源输出为三个CAN终端供电。本发明具有制造成本低、测量精度高、抗干扰能力强、维护方便等优点。
一种铝型材钝化过程电导率检测控制装置
技术领域
[0001] 本发明属于化工过程参数在线检测领域，涉及工业现场导电溶液浓度的在线间接检测与控制，尤其是指一种铝型材钝化过程电导率检测控制装置。
背景技术
[0002] 在化工反应过程中，电导率是溶液的一个重要参数，它的大小直接反映溶液的导电能力，并与电解质的浓度密切相关；这些以电导率作为中间变量进行其它参数检测的场合，都需要一种稳定、精确的电导率检测装置；目前，在铝型材表面钝化处理过程中，由于现场环境恶劣，溶液腐蚀性极强、可能积垢，需要作定期维护，只有国外几家厂商的仪表安装于国内生产现场，而国内厂家生产的电导率检测仪几乎没有；因此，必须设计一套与七电极传感器配套的、能够组网的铝型材钝化过程电导率检测控制装置，既能防腐又能抗垢；而从国外进口的设备大都价格昂贵、维修维护困难。
发明内容
[0003] 本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种铝型材钝化过程电导率检测控制装置。电源部分采用滤波器与固态电容进行加强，模拟部分都采用千分之一精度标准电阻与精密交流运算放大器，所有信号地都通过安规电容连接外壳再接地，因此有较强的抗干扰能力，由于采用分挡精密交流恒流激励，有一定的抗电极积垢能力；电路结构也进一步作了简化，选用标准工控液晶触摸屏对数据进行显示与操作，便于与标准设备进行数据交换，因此，本发明具有测量精度高、可靠性高、功能多、造价低、智能化程度高、制造维护方便、能够与其它设备组网等优点，本发明不但可连接七电极电导率传感器，也可连接四电极的；本发明自身备有双路电导率直接测量与控制，量程设有三挡，测量范围200uS/cm～200mS/cm，配合各种电导常数的电极可对量程范围作进一步的扩展，电导率仪的激励频率可调，暂定为超高周20000Hz；另外作为主机，接收三套单路七电极电导率检测监控仪送来的电导率、温度、泵开关、报警信号，并进行显示与控制；本发明第一路配置为预脱脂电导率检测与加药控制，第二路配置为脱脂电导率检测与加药控制，第三路配置为一次清洗电导率检测与换水控制，第四路配置为钝化过程电导率检测与加药控制，第五路配置为二次水洗电导率检测与报警。
[0004] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种铝型材钝化过程电导率检测控制装置，包括有机壳及分别装于该机壳内的面板、液晶触摸屏、主机板、电源及计量泵驱动板、四个开关电源模块、电缆、交流电源滤波器、电源输入输出插座、两路电导电极电缆接头、两路温度电缆接头、四路计量泵驱动输出插座、接地端子、CAN总线连接插座，其中，所述电源及计量泵驱动板单独安装有屏蔽盒，所述主机板上单独安装有屏蔽白铁板，所述液晶触摸屏装于面板上，通过电缆把主机板的电源及计量泵驱动板接口与电源及计量泵驱动板的电源板与主机板接口进行连接，从而实现两板间的电源与开关信号的互连；在面板上，其电源开关按钮接电源及计量泵驱动板上的按钮S14，其电源指示灯接电源及计量泵驱动板上的发光二极管L17，其复位按钮接主机板上的按钮S1；电源及计量泵驱动板上AC15～AC18接四个开关电源模块及电源输出，该电源输出为三个CAN终端供电。
[0005] 所述面板上设有电源开关按钮、电源指示灯、复位按钮；所述液晶触摸屏上配置有第一路电导率显示窗、第二路电导率显示窗、第三路电导率显示窗、第四路电导率显示窗、第五路电导率显示窗、第一电极设定按钮、第二电极设定按钮、实时曲线按钮、当前报警按钮、历史曲线按钮、CAN地址显示窗、历史报警按钮、CAN通讯状态显示窗、第五路温度显示窗、第四路温度显示窗、第三路温度显示窗、第二路温度显示窗、第一路温度显示窗、第五路报警显示窗、第四路报警显示窗、第三路报警显示窗、第二路报警显示窗、第一路报警显示窗、第一路手动开/关切换按钮、第二路手动开/关切换按钮、第一路自动/手动切换按钮、第二路自动/手动切换按钮、第一路泵开关指示显示窗、第二路泵开关指示显示窗、第三路泵开关指示显示窗、第四路泵开关指示显示窗、帮助按钮；所述液晶触摸屏由外接DC24V供电，接口通过短电缆与电路板上的对应点相连接。
[0006] 所述主机板的电路由第一在片系统电路、主板用数字电源滤波电路、安规电容一电路、主板用模拟电源滤波电路、在片系统用电源及复位电路、信号切换开关及模拟信号限幅保护电路、CAN总线隔离驱动电路、内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路、开关输出控制电路、电源及计量泵驱动板接口、电导用隔离模拟电源滤波电路、安规电容二电路、温度一变送隔离电路、温度一检测接口、电导一测量与交流转直流及隔离电路、电导一检测接口、恒流信号一驱动电路、电导一跳档变送电路、激励信号一发生电路、精密电源电路、激励信号二发生电路、恒流信号二驱动电路、电导二跳档变送电路、电导二检测接口、电导二测量与交流转直流及隔离电路、温度二检测接口、温度二变送隔离电路共同电气连接组成；其中，电源及计量泵驱动板接口通过电源线分别与主板用数字电源滤波电路、主板用模拟电源滤波电路、电导用隔离模拟电源滤波电路上对应点相连接，从而引入电源；主板用数字电源滤波电路通过电源线分别与安规电容一电路、CAN总线隔离驱动电路、内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路、开关输出控制电路、电导一跳档变送电路、电导二跳档变送电路上对应点相连接；在片系统用电源及复位电路通过模拟电源线和数字电源线及复位线分别与第一在片系统电路、主板用数字电源滤波电路、主板用模拟电源滤波电路、信号切换开关及模拟信号限幅保护电路上对应点相连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源；第一在片系统电路通过开关线分别与内部操作电路、开关输出控制电路、电导一跳档变送电路、电导二跳档变送电路上对应点相连接；第一在片系统电路通过通讯线分别与CAN总线隔离驱动电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路上对应点相连接；CAN总线隔离驱动电路上的接头CAN5外接CAN总线，液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路上的JP4连接液晶触摸屏；信号切换开关及模拟信号限幅保护电路通过模拟信号线分别与第一在片系统电路、温度一变送隔离电路、电导一测量与交流转直流及隔离电路、电导二测量与交流转直流及隔离电路、温度二变送隔离电路上对应点相连接；电导用隔离模拟电源滤波电路通过电源线分别与安规电容二电路、温度一变送隔离电路、温度一检测接口、电导一测量与交流转直流及隔离电路、恒流信号一驱动电路、精密电源电路、恒流信号二驱动电路、电导二测量与交流转直流及隔离电路、温度二检测接口、温度二变送隔离电路上对应点相连接；温度一检测接口通过信号线与温度一变送隔离电路相连接，外部接半导体温度一传感器；电导一检测接口分别通过信号线与电导一测量与交流转直流及隔离电路、恒流信号一驱动电路上对应点相连接，外部接电导一传感器；恒流信号一驱动电路还通过信号线与电导一跳档变送电路、激励信号二发生电路上对应点相连接；精密电源电路分别通过电源线与激励信号一发生电路、激励信号二发生电路上对应点相连接；温度二检测接口通过信号线与温度二变送隔离电路相连接，外部接半导体温度二传感器；电导二检测接口分别通过信号线与电导二测量与交流转直流及隔离电路、恒流信号二驱动电路上对应点相连接，外部接电导二传感器；恒流信号二驱动电路还通过信号线与激励信号二发生电路、电导二跳档变送电路上对应点相连接。
[0007] 所述电源及计量泵驱动板由AC220V总电源输入电路、第二在片系统电源电路、第二在片系统电路、复位与开关机电路、总电源控制固态继电器电路、受控电源输出电路、外接开关电源接口、主板用数字电源滤波器、主板用模拟电源滤波器、电导用隔离数字电源滤波器、电源板与主机板接口、计量泵控制固态继电器、计量泵输出驱动接口共同电气连接组成；其中，AC220V总电源输入电路通过电源线分别与第二在片系统电源电路、总电源控制固态继电器电路上对应点相连接，外接AC220V电源；第二在片系统电路通过电源线、复位线、开关线分别与第二在片系统电源电路、复位与开关机电路、总电源控制固态继电器电路上对应点相连接；受控电源输出电路通过电源线分别与总电源控制固态继电器电路、外接开关电源接口上对应点相连接；外接开关电源接口通过电源线分别与主板用数字电源滤波器、主板用模拟电源滤波器、电导用隔离数字电源滤波器上对应点相连接，外部接三个开关电源；电源板与主机板接口通过电源线分别与主板用数字电源滤波器、主板用模拟电源滤波器、电导用隔离数字电源滤波器、计量泵控制固态继电器对应点相连接，并外接主机板；计量泵输出驱动接口通过电源线与计量泵控制固态继电器上对应点相连接，外接四个开关控制计量泵。
[0008] 所述第一在片系统电路由集成电路U1、晶振U2、连接器J1、电阻R1、电容C1～C22共同电气连接构成；在片系统用电源及复位电路由稳压器U3与U4、连接器J2、二极管D1～D4与D6～D7、发光二极管D5与D8、电阻R2～R5、电容C23～C29、按钮S1共同电气连接构成；信号切换开关及模拟信号限幅保护电路由电子开关UK2、放大器U5与U 6、稳压芯片U 7、限幅保护芯片U8、电阻RX2～RX13及R6、电容C30～C37及CX2、发光二极管L2共同电气连接构成；主板用数字电源滤波电路由磁珠RL3、电容C38共同电气连接组成；安规电容一电路由磁珠RL4、电阻R7、安规电容C39共同电气连接组成；主板用模拟电源滤波电路由磁珠RL5～RL7、电容C40～C41共同电气连接组成；电源及计量泵驱动板接口由连接器P3组成；电导用隔离模拟电源滤波电路由磁珠RL8～RL10、电容C42～C43共同电气连接组成；安规电容二电路由磁珠RL11、电阻R8、安规电容C44共同电气连接组成；内部操作电路由拨码开关NBJ4、排阻R15共同电气连接组成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路由集成电路U9、磁珠RL12、连接器P5及JP4、电阻R9～R10及R13～R14、电容C46共同电气连接组成；显示板通讯接口电路由连接器P4、电阻R11～R12、电容C45共同电气连接组成；CAN总线隔离驱动电路由集成电路U10、连接器CAN5、电阻R16～R17、电容C47共同电气连接组成；开关输出控制电路由隔离电源模块U11、光耦U12、电感L6～L8、电阻R18～R19及RX14、电容C48～C50共同电气连接组成；温度一变送隔离电路由放大器U14、信号隔离器U13、电阻R20～R22、电容C51～C60共同电气连接构成；温度一检测接口由连接器JT7组成；电导一测量与交流转直流及隔离电路由放大器U16及U18～U19及U22、交流直流信号转换器U17及U20、信号隔离器U15及U21、电阻R23～R27、电容C61～C84共同电气连接构成；电导一检测接口由连接器JD8组成；恒流信号一驱动电路由放大器U28及U30～U31、电阻RO9～RO13及RA9～RA21、电容C85～C88及C90～C91及C93～C94及C96～C98共同电气连接构成；激励信号一发生电路由集成电路U29、电阻RIN9及R34、电容C89及C92及C95及CF9共同电气连接构成；电导一跳档变送电路由继电器U23～U27、三极管N9～N13、二极管D9～D13、电阻R28～R33共同电气连接构成；温度二变送隔离电路由放大器U33、信号隔离器U32、电阻R35～R37、电容C99～C108共同电气连接构成；温度二检测接口由连接器JT10组成；电导二测量与交流转直流及隔离电路由放大器U34及U37～U38及U41、交流直流信号转换器U36及U39、信号隔离器U35及U40、电阻R38～R42、电容C109～C134共同电气连接构成；电导二检测接口由连接器JD11组成；恒流信号二驱动电路由放大器U47及U49～U50、电阻RO14～RO18及RA22～RA34、电容C135～C138及C140～C141及C143～C144及C146～C148共同电气连接构成；激励信号二发生电路由集成电路U48、电阻RIN12及R49、电容C139及C142及C145及CF12共同电气连接构成；电导二跳档变送电路由继电器U42～U46、三极管N14～N18、二极管D14～D18、电阻R43～R48共同电气连接构成；精密电源电路由稳压器U51～U52、电感L13～L16、电容C149～C154共同电气连接构成。
[0009] 所述AC220V总电源输入电路由接线端子AC14、双级滤波器U53共同电气连接构成；第二在片系统电源电路由稳压片U55、隔离电源模块U56、电容CD14～CD15及C155～C156共同电气连接构成；第二在片系统电路由集成电路U54、连接器J14及P14～P15、排阻R53共同电气连接构成；复位与开关机电路由按钮S14～S15、电阻R54～R57、电容C157～C158、发光二极管L17共同电气连接构成；总电源控制固态继电器电路由固态继电器U57～U58共同电气连接构成；受控电源输出电路由接线端子AC15～AC18共同电气连接构成；外接开关电源接口由外接三个开关电源组成；主板用数字电源滤波器由滤波器U64、接线端子DC15共同电气连接构成；主板用模拟电源滤波器由滤波器U65～U66、接线端子DC16共同电气连接构成；
电导用隔离数字电源滤波器由滤波器U67～U68、接线端子DC17共同电气连接构成；电源板与主机板接口由连接器P16组成；计量泵控制固态继电器由固态继电器U59～U63共同电气连接构成；计量泵输出驱动接口由连接器QXCTLM15组成。
[0010] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0011] 1、抗干扰能力强，干扰较大的电源及计量泵驱动板单独制板，并加屏蔽盒，交流电源接有双级滤波器，直流开关电源接有直流滤波器并大量使用固态电容，有的地方还采用第二级模拟电源供电，从而保证直流供电的质量；系统通过安规电容进行接地，能有效地消除干扰并保证安全。
[0012] 2、测量精度高，采用精密机械继电器，其触点电阻很小；恒定交流激励电路能有效地消除电极表面污垢产生的附加电阻的影响；信号输入采用高输入阻抗的仪表放大器，既能消除污垢产生的附加电阻的影响，又能大大地消除共模干扰；模拟部分都采用了高频低漂移精密放大器与千分之一精度的电阻，从而保证了输入变送的精度；量程1/2挡设置有公用的电阻斜率修正与电阻零点修正，为保证精度，一/二路量程3分别作了特殊处理；由于电极外层为信号地，信号从中间电极发射并进入信号地，所以激励信号不会泄漏，从而保证本地的两路电导率信号间没有干扰。
[0013] 3、兼容性好、功能多，通过使用工业标准液晶触摸屏进行连接通讯，从而使数据显示、输入、报警、曲线记录、查询等等变得容易；容错CAN总线通讯隔离驱动模块的使用，方便与DCS或其它系统以CAN总线及对应协议进行通讯。
[0014] 4、工作可靠性高，采用全面抗干扰技术，采用容错技术，故障只出现在本模块内，其它无故障部分照常工作，如通讯隔离驱动模块出现故障时，整机测量部分照常工作，而测量电极部分各路独立，并加有保护电路，某几路的故障不会影响到其它路；以报警上限与报警下限的平均值作为控制定值，进行开/关量控制并使其不超限，控制效果良好。
[0015] 5、操作方便，内部监控由技术人员完成，外部操作由工人作定期调整即可，操作工人根据工艺条件、报警信号及记录曲线，及时调整电导率报警上、下限并对电极作定期清洗即可。
[0016] 6、智能化程度高，内部参数都有默认值，由技术人员在内部监控里调整即可，有多项报警功能，便于帮助判断故障的原因及所在的位置。
[0017] 7、本发明的电路板之间可用简单连接器或短电缆进行连接，制造、维护方便，造价低，采用铝机箱，整机散热条件好，机箱全密封，可免除灰尘、湿气侵入，采用工业标准液晶触摸屏，并利用该液晶触摸屏配有的组态软件，可以实现强大的功能，外形美观，操作方便；防死机功能，本系统程序凡是有循环并可能引起死机的地方，内部加计数器，超范围自动跳出，系统设计余量较大，可在220V±30％范围内正常工作。
附图说明
[0018] 图1为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的外形结构示意图。
[0019] 图2为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路结构示意图。
[0020] 图3为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的电源及计量泵驱动板电路结构示意图。
[0021] 图4为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的第一在片系统电路原理图。
[0022] 图5为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的在片系统用电源及复位电路原理图。
[0023] 图6为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的模拟信号限幅保护电路原理图。
[0024] 图7为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的主板用数字电源滤波电路、安规电容一电路、主板用模拟电源滤波电路、电源及计量泵驱动板接口、电导用隔离模拟电源滤波电路、安规电容二电路的原理图。
[0025] 图8为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路的原理图。
[0026] 图9为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的CAN总线隔离驱动电路的原理图。
[0027] 图10为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的开关输出控制电路的原理图。
[0028] 图11为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的温度一检测接口、温度一变送隔离电路的原理图。
[0029] 图12为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的电导一测量与交流转直流及隔离电路、电导一检测接口的原理图。
[0030] 图13为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的电导一跳档变送电路、恒流信号一驱动电路、激励信号一发生电路的原理图。
[0031] 图14为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的温度二检测接口、温度二变送隔离电路的原理图。
[0032] 图15为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的电导二测量与交流转直流及隔离电路、电导二检测接口的原理图。
[0033] 图16为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的电导二跳档变送电路、恒流信号二驱动电路、激励信号二发生电路的原理图。
[0034] 图17为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主机板电路中的精密电源电路的原理图。
[0035] 图18为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的电源及计量泵驱动板电路中的AC220V总电源输入电路、第二在片系统电源电路、第二在片系统电路、复位与开关机电路、总电源控制固态继电器电路、受控电源输出电路的原理图。
[0036] 图19为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的电源及计量泵驱动板电路中的外接开关电源接口、主板用数字电源滤波器、主板用模拟电源滤波器、电导用隔离数字电源滤波器、电源板与主机板接口、计量泵控制固态继电器、计量泵输出驱动接口的原理图。
[0037] 图20为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的主程序框图。
[0038] 图21为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的监控子程序框图。
[0039] 图22为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的定时器中断程序框图。
[0040] 图23为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的串口接收发送中断程序框图。
[0041] 图24为本发明的铝型材钝化过程电导率检测控制装置的CAN接收中断程序框图。
具体实施方式
[0042] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0043] 如图1所示，本实施例所述的铝型材钝化过程电导率检测控制装置，采用一个尺寸为290×250×450mm的机壳，在机壳内安装有面板、液晶触摸屏(标准工控)、主机板、电源及计量泵驱动板、四个开关电源模块、连接电缆、交流电源滤波器、电源输入输出插座、两路电导电极电缆接头、两路温度电缆接头、四路计量泵驱动输出插座、接地端子、CAN总线连接插座，其中，所述电源及计量泵驱动板单独安装有屏蔽盒，所述主机板上单独安装有屏蔽白铁板，所述液晶触摸屏装于面板上，通过电缆把主机板的电源及计量泵驱动板接口47与电源及计量泵驱动板的电源板与主机板接口75进行连接，从而实现两板间的电源与开关信号的互连；在面板上，其电源开关按钮接电源及计量泵驱动板上的按钮S14，其电源指示灯接电源及计量泵驱动板上的发光二极管L17，其复位按钮接主机板上的按钮S1；电源及计量泵驱动板上AC15～AC18接四个开关电源模块及电源输出，该电源输出为三个CAN终端供电。
[0044] 所述面板上设有电源开关按钮6、电源指示灯7、复位按钮16；所述液晶触摸屏上配置有第一路电导率显示窗1、第二路电导率显示窗2、第三路电导率显示窗3、第四路电导率显示窗4、第五路电导率显示窗5、第一电极设定按钮8、第二电极设定按钮9、实时曲线按钮10、当前报警按钮11、历史曲线按钮12、CAN地址显示窗13、历史报警按钮14、CAN通讯状态显示窗15、第五路温度显示窗17、第四路温度显示窗18、第三路温度显示窗19、第二路温度显示窗20、第一路温度显示窗21、第五路报警显示窗22、第四路报警显示窗23、第三路报警显示窗24、第二路报警显示窗25、第一路报警显示窗26、第一路手动开/关切换按钮27、第二路手动开/关切换按钮28、第一路自动/手动切换按钮29、第二路自动/手动切换按钮30、第一路泵开关指示显示窗31、第二路泵开关指示显示窗32、第三路泵开关指示显示窗33、第四路泵开关指示显示窗34、帮助按钮35；所述液晶触摸屏由外接DC24V供电，接口通过短电缆与电路板上的对应点相连接。
[0045] 如图2所示，所述主机板的电路由第一在片系统电路36、主板用数字电源滤波电路37、安规电容一电路38、主板用模拟电源滤波电路39、在片系统用电源及复位电路40、信号切换开关及模拟信号限幅保护电路41、CAN总线隔离驱动电路42、内部操作电路43、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路44、显示板通讯接口电路45、开关输出控制电路46、电源及计量泵驱动板接口47、电导用隔离模拟电源滤波电路48、安规电容二电路49、温度一变送隔离电路50、温度一检测接口51、电导一测量与交流转直流及隔离电路52、电导一检测接口53、恒流信号一驱动电路54、电导一跳档变送电路55、激励信号一发生电路56、精密电源电路
57、激励信号二发生电路58、恒流信号二驱动电路59、电导二跳档变送电路60、电导二检测接口61、电导二测量与交流转直流及隔离电路62、温度二检测接口63、温度二变送隔离电路
64共同电气连接组成；其中，电源及计量泵驱动板接口47通过电源线分别与主板用数字电源滤波电路37、主板用模拟电源滤波电路39、电导用隔离模拟电源滤波电路48上对应点相连接，从而引入电源；主板用数字电源滤波电路37通过电源线分别与安规电容一电路38、CAN总线隔离驱动电路42、内部操作电路43、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路44、显示板通讯接口电路45、开关输出控制电路46、电导一跳档变送电路55、电导二跳档变送电路60上对应点相连接；在片系统用电源及复位电路40通过模拟电源线和数字电源线及复位线分别与第一在片系统电路36、主板用数字电源滤波电路37、主板用模拟电源滤波电路39、信号切换开关及模拟信号限幅保护电路41上对应点相连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源；第一在片系统电路36通过开关线分别与内部操作电路43、开关输出控制电路46、电导一跳档变送电路55、电导二跳档变送电路60上对应点相连接；第一在片系统电路36通过通讯线分别与CAN总线隔离驱动电路42、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路44、显示板通讯接口电路45上对应点相连接；CAN总线隔离驱动电路42上的接头CAN5外接CAN总线，液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路44上的JP4连接液晶触摸屏；信号切换开关及模拟信号限幅保护电路41通过模拟信号线分别与第一在片系统电路36、温度一变送隔离电路50、电导一测量与交流转直流及隔离电路52、电导二测量与交流转直流及隔离电路62、温度二变送隔离电路64上对应点相连接；电导用隔离模拟电源滤波电路48通过电源线分别与安规电容二电路49、温度一变送隔离电路50、温度一检测接口51、电导一测量与交流转直流及隔离电路
52、恒流信号一驱动电路54、精密电源电路57、恒流信号二驱动电路59、电导二测量与交流转直流及隔离电路62、温度二检测接口63、温度二变送隔离电路64上对应点相连接；温度一检测接口51通过信号线与温度一变送隔离电路50相连接，外部接半导体温度一传感器；电导一检测接口53分别通过信号线与电导一测量与交流转直流及隔离电路52、恒流信号一驱动电路54上对应点相连接，外部接电导一传感器；恒流信号一驱动电路54还通过信号线与电导一跳档变送电路55、激励信号二发生电路58上对应点相连接；精密电源电路57分别通过电源线与激励信号一发生电路56、激励信号二发生电路58上对应点相连接；温度二检测接口63通过信号线与温度二变送隔离电路64相连接，外部接半导体温度二传感器；电导二检测接口61分别通过信号线与电导二测量与交流转直流及隔离电路62、恒流信号二驱动电路59上对应点相连接，外部接电导二传感器；恒流信号二驱动电路59还通过信号线与激励信号二发生电路58、电导二跳档变送电路60上对应点相连接。
[0046] 如图3所示，电源及计量泵驱动板由AC220V总电源输入电路65、第二在片系统电源电路66、第二在片系统电路67、复位与开关机电路68、总电源控制固态继电器电路69、受控电源输出电路70、外接开关电源接口71、主板用数字电源滤波器72、主板用模拟电源滤波器73、电导用隔离数字电源滤波器74、电源板与主机板接口75、计量泵控制固态继电器76、计量泵输出驱动接口77共同电气连接组成；其中，AC220V总电源输入电路65通过电源线分别与第二在片系统电源电路66、总电源控制固态继电器电路69上对应点相连接，外接AC220V电源；第二在片系统电路67通过电源线、复位线、开关线分别与第二在片系统电源电路66、复位与开关机电路68、总电源控制固态继电器电路69上对应点相连接；受控电源输出电路
70通过电源线分别与总电源控制固态继电器电路69、外接开关电源接口71上对应点相连接；外接开关电源接口71通过电源线分别与主板用数字电源滤波器72、主板用模拟电源滤波器73、电导用隔离数字电源滤波器74上对应点相连接，外部接三个开关电源；电源板与主机板接口75通过电源线分别与主板用数字电源滤波器72、主板用模拟电源滤波器73、电导用隔离数字电源滤波器74、计量泵控制固态继电器76对应点相连接，外接主机板；计量泵输出驱动接口77通过电源线与计量泵控制固态继电器76上对应点相连接，外接四个开关控制计量泵。
[0047] 由计算机自动布线制主机板电路，相同网络标签计算机会自动连到一起，如图4所示，所述主机板电路中，第一在片系统电路36由集成电路U1、晶振U2、连接器J1、电阻R1、电容C1～C22共同电气连接构成；如图5所示，在片系统用电源及复位电路40由稳压器U3与U4、连接器J2、二极管D1～D4与D6～D7、发光二极管D5与D8、电阻R2～R5、电容C23～C29、按钮S1共同电气连接构成；如图6所示，信号切换开关及模拟信号限幅保护电路41由电子开关UK2、放大器U5与U 6、稳压芯片U 7、限幅保护芯片U8、电阻RX2～RX13及R6、电容C30～C37及CX2、发光二极管L2共同电气连接构成；如图7所示，主板用数字电源滤波电路37由磁珠RL3、电容C38共同电气连接组成；安规电容一电路38由磁珠RL4、电阻R7、安规电容C39共同电气连接组成；主板用模拟电源滤波电路39由磁珠RL5～RL7、电容C40～C41共同电气连接组成；电源及计量泵驱动板接口47由连接器P3组成；电导用隔离模拟电源滤波电路48由磁珠RL8～RL10、电容C42～C43共同电气连接组成；安规电容二电路49由磁珠RL11、电阻R8、安规电容C44共同电气连接组成；如图8所示，内部操作电路43由拨码开关NBJ4、排阻R15共同电气连接组成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路44由集成电路U9、磁珠RL12、连接器P5及JP4、电阻R9～R10及R13～R14、电容C46共同电气连接组成；显示板通讯接口电路45由连接器P4、电阻R11～R12、电容C45共同电气连接组成；如图9所示，CAN总线隔离驱动电路42由集成电路U10、连接器CAN5、电阻R16～R17、电容C47共同电气连接组成；如图10所示，开关输出控制电路46由隔离电源模块U11、光耦U12、电感L6～L8、电阻R18～R19及RX14、电容C48～C50共同电气连接组成；如图11所示，温度一变送隔离电路50由放大器U14、信号隔离器U13、电阻R20～R22、电容C51～C60共同电气连接构成；温度一检测接口51由连接器JT7组成；如图12所示，电导一测量与交流转直流及隔离电路52由放大器U16及U18～U19及U22、交流直流信号转换器U17及U20、信号隔离器U15及U21、电阻R23～R27、电容C61～C84共同电气连接构成；电导一检测接口53由连接器JD8组成；如图13所示，恒流信号一驱动电路54由放大器U28及U30～U31、电阻RO9～RO13及RA9～RA21、电容C85～C88及C90～C91及C93～C94及C96～C98共同电气连接构成；激励信号一发生电路56由集成电路U29、电阻RIN9及R34、电容C89及C92及C95及CF9共同电气连接构成；电导一跳档变送电路55由继电器U23～U27、三极管N9～N13、二极管D9～D13、电阻R28～R33共同电气连接构成；如图14所示，温度二变送隔离电路64由放大器U33、信号隔离器U32、电阻R35～R37、电容C99～C108共同电气连接构成；温度二检测接口63由连接器JT10组成；如图15所示，电导二测量与交流转直流及隔离电路62由放大器U34及U37～U38及U41、交流直流信号转换器U36及U39、信号隔离器U35及U40、电阻R38～R42、电容C109～C134共同电气连接构成；电导二检测接口61由连接器JD11组成；如图16所示，恒流信号二驱动电路59由放大器U47及U49～U50、电阻RO14～RO18及RA22～RA34、电容C135～C138及C140～C141及C143～C144及C146～C148共同电气连接构成；激励信号二发生电路58由集成电路U48、电阻RIN12及R49、电容C139及C142及C145及CF12共同电气连接构成；电导二跳档变送电路60由继电器U42～U46、三极管N14～N18、二极管D14～D18、电阻R43～R48共同电气连接构成；如图17所示，精密电源电路57由稳压器U51～U52、电感L13～L16、电容C149～C154共同电气连接构成。
[0048] 由计算机制电源及计量泵驱动板，相同网络标签计算机会自动连到一起，如图18所示，AC220V总电源输入电路65由接线端子AC14、双级滤波器U53共同电气连接构成；第二在片系统电源电路66由稳压片U55、隔离电源模块U56、电容CD14～CD15及C155～C156共同电气连接构成；第二在片系统电路67由集成电路U54、连接器J14及P14～P15、排阻R53共同电气连接构成；复位与开关机电路68由按钮S14～S15、电阻R54～R57、电容C157～C158、发光二极管L17共同电气连接构成；总电源控制固态继电器电路69由固态继电器U57～U58共同电气连接构成；受控电源输出电路70由接线端子AC15～AC18共同电气连接构成；如图19所示，外接开关电源接口71由外接三个开关电源组成；主板用数字电源滤波器72由滤波器U64、接线端子DC15共同电气连接构成；主板用模拟电源滤波器73由滤波器U65～U66、接线端子DC16共同电气连接构成；电导用隔离数字电源滤波器74由滤波器U67～U68、接线端子DC17共同电气连接构成；电源板与主机板接口75由连接器P16组成；计量泵控制固态继电器76由固态继电器U59～U63共同电气连接构成；计量泵输出驱动接口77由连接器QXCTLM15组成。
[0049] 其中，U1可选C8051F060，U3、U4、U7、U55可选AMS1117，UK2可选DG403，U5可选TLE2024，U6可选TLV2454，U8可选TL7726，U9可选MAX490CSA，U10可选CTM1054；U11可选B0505LS，U12可选TLP521-4，U14、U19、U33、U38可选INA128，U13、U32可选ISO124；U16、U18、U22、U34、U37、U41可选INA111或INA121，U17、U20、U36、U39可选AD536，U15、U21、U35、U40可选T6650D；U29、U48可选MAX038，U28、U47可选LM7171，U30、U49可选LM6172，U31、U50可选OPA627，U23～U27与U42～U46可选CTX-5V，U51、U52可选K7805，U54可选C8051F330，U53可选CW4L2-10A-T，U56可选AC/DC3W5V，U57、U58可选GTJ2-8A，U59～U63可选GTJ24-3A，U64～U68可选FT110PD-3，液晶触摸屏可选SUKON-07L。
[0050] 本发明的工作原理如下：
[0051] 1)温度毫伏信号由电极上附带的半导体温度传感器产生，毫伏信号经电缆连接器接主机板上；
[0052] 2)电导毫伏信号的产生过程如下：首先激励信号发生电路受控产生一定频率固定幅度的正弦信号，该信号接恒流信号驱动电路，经电导跳档变送电路作量程切换控制后，产生一定的驱动恒流，此恒流经隔直处理后用于驱动电导电极，该恒流同时流过标准电阻与检测池并产生对应幅度的交流信号，电导池电阻越大产生的电压就越大，随后该两路交流信号分别进入交流/直流有效值转换器并产生对应的直流电压，再经信号切换开关及模拟信号限幅保护电路隔离后送入主机；
[0053] 3)通过上述过程分别产生的温度信号进入12位A/D转换器；通过直流电子开关切换把四路电导信号送入两路16位精度的A/D转换器端口，同一路的参考信号与检测信号进入同一通道，可消除通道误差；通过单片机的简单运算可求出测量池两端的电阻，该电阻经线性修正处理后，得到准确电阻值，准确的电阻值的倒数就是端电导值，再经电极电导常数与温度补偿后得到标准电导率值；
[0054] 4)经处理后的各信号由第一在片系统经编码打包后以通讯中断的方式被送往液晶触摸屏进行相应数据的显示；
[0055] 5)液晶触摸屏上的所有按钮信号经编码后也以通讯中断的方式被送往第一在片系统，并执行相应的操作；
[0056] 6)CAN主机每0.5秒发出定时器同步信号，CAN终端中断接收该同步信号，并以地址码的大小安排发送数据的时间段，保证数据通道的畅通无阻，CAN终端送出的信号有电导率、温度、计量泵开关信号、报警信号；
[0057] 7)所有主机程序及固定参数都保存在第一在片系统的片内EEPROM内，运算变量暂存在第一在片系统内的RAM里；
[0058] 8)本地两路电导率的控制是，当电导率超过上、下限时，产生报警，第一在片系统以上、下限之间的中值作为控制定值，并根据正反作用产生泵的开关输出，同时，与终端送来的开关信号、报警信号一道，产生四路计量泵的驱动输出并显示报警提示；
[0059] 9)当系统需要调整内部监控参数时，按压电极设定按钮，该画面配置有多个显示窗，分别是电导毫伏指示窗、参考毫伏指示窗、端电阻值指示窗、标准电导率指示窗、温度值指示窗、电导量程指示窗、量程自动/手动指示窗；该触摸屏配有输入键盘并对数据作限幅处理，数据输入分别通过按压该键盘来实现，它们分别是，电极常数按钮、温补系数按钮、温度斜率按钮、温度零点按钮、电阻斜率12按钮、电阻零点12按钮、一/二路量程3校准画面按钮、电导率调零按钮、报警上限按钮、报警下限按钮、滞后时间按钮、正反作用按钮、量程增按钮、量程减、返回主画面按钮、送HMI数据进单片机按钮，一/二路电极设定界面相同；所有输入的数据都备有掉电保护处理，注意只有按压送HMI数据进单片机按钮才能把数据送入单片机；为了保证测量的精度，量程1/2挡设置有公用的电阻斜率修正与电阻零点修正；对量程3作了特殊处理，其中，量程3取电阻500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000欧姆处的电压值作为线性查表插值的依据。
[0060] 本发明的实施例的技术指标及参数如下：(1)输入电压：AC220V±30％，50Hz；(2)平均功率：70W；(3)电导率一/二路检测范围：200μS～200mS；(4)液体温度一/二路：0～99.9℃；(5)一/二路开关控制方式：自动或手动；(6)电导率一/二在线检测点精度：≤1％(大范围内)；(7)跳档最大检测滞后时间：≤2秒；(8)另外挂接三路CAN终端；(9)实现五路显示报警，四路开关控制。
[0061] 本发明在使用时，先接交流220V电压、外部连接开关电源、电导一/二电极(各附有半导体温度传感器)、加药泵一/二/三/四、三路CAN终端及其电源，检测时的具体工作步骤为：(1)开启电源；(2)调内部记忆参数；之后操作工人可根据工艺条件、报警信号及记录曲线，在液晶触摸屏上及时调整电导率上/下限报警值即可，并定期对电导电极进行清洗和调零校准。
[0062] 本发明主程序见图20，测量监控处理子程序见图21，初次使用时：设置拨码开关NBJ4到隐含参数，开机，以让第一在片系统把原定标准参数送到RAM里；然后拨回码到记忆参数位，完成正常开机；之后，按压液晶触摸屏上的电极1设定按钮，并通过内置键盘输入参数，它们是：电极常数按钮、温补系数按钮、温度斜率按钮、温度零点按钮、电阻斜率12按钮、电阻零点12按钮、一/二路量程3校准画面、电导率调零按钮、报警上限按钮、报警下限按钮、滞后时间按钮、正反作用按钮、返回主画面按钮、送HMI数据进单片机按钮；电极2设定按钮的操作同上；参数设定完成后，注意一定要按压送HMI数据进单片机按钮，这样，单片机才能接收相应数据，并把该数据保存到内部EEPROM内，以备下次开机时，自动调入该记忆参数。同时，液晶显示屏也定期刷新单片机送来的数据，它们是：电导毫伏指示窗、参考毫伏指示窗、端电阻值指示窗、标准电导率指示窗、温度指示窗、电导量程指示窗、量程自动手动指示窗，一/二路操作界面相同；利用液晶触摸屏内置的功能画出实时曲线、历史曲线，并能显示实时报警与历史报警。温度通道可通过斜率与零点作线性修正；电导量程1/2只需作电阻斜率12与电阻零点12作线性修正即可，电导量程3要进入另一画面，并记录各标准电阻下的电压值，该修正过程需要使用交流电阻箱；系统内部使用25毫秒中断定时器，见图22，用于管理内部的程序运行并每0.5秒发出一次CAN同步定时数据；主机与液晶触摸屏等的串行数据交换，全部采用中断来执行，见图23，发送与接收的数据先进入环形缓冲区，然后，由程序来处理该缓冲区；由三个CAN终端送来的数据，也以中断的方式被主机立即处理，见图24；电极常数的调整需要标准KCL缓冲液，温度值调整需要温度计；到此，整机调校完毕；外部操作由工人作定期的、适当的调整即可。
[0063] 综上所述，本装置与七电极或四电极传感器一起，可直接实现两路电导率的检测与控制，外部通过CAN总线连接三台单路七电极电导率检测监控仪，实现对铝型材钝化过程预脱脂电导率检测与加药控制、脱脂电导率检测与加药控制、一次清洗电导率检测与换水控制、钝化过程电导率检测与加药控制、二次水洗电导率检测与报警，即五路电导率检测加四路控制；本装置自备的两路电导率检测分别备有3挡量程，测量范围为200uS/cm～200mS/cm，配套不同电极常数的电导电极，测量量程可进一步拓宽。本装置一/二路独立采用分挡精密交流恒流激励、独立测量，控制效果良好；由于采用工业标准液晶触摸屏，该屏所配有的组态软件与单片机软件配合进行数据通讯交流，轻松实现数据的输入、输出，系统配有第一电极设定画面、第二电极设定画面、实时曲线记录、历史曲线查询、当前报警显示、历史报警显示，此外，一/二路还各有手动/自动控制切换、手动开/关泵切换；对CAN通讯进行指示，对五路电导率信号进行系统报警显示，通过帮助按钮进入文档显示页，可观看帮助文档。系统配有CAN模块便于同其它系统组网；由于采用许多新技术，本发明具有许多优点，制造成本低、工艺简单、测量精度高、抗干扰能力强、功能多、维修维护方便等等，可广泛地应用于工业现场在线电导率的检测与控制过程中，值得推广。
[0064] 以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
