COD技术维护手册

/化学需氧量（）在线自动监测仪技术维护手册目录电源1.1交流电源的接入1.1.1交流电源输入输出量程范围1.1.2交流电源接入电路1.1.3交流电源接线说明交流/直流电源转换直流电源故障分析查找判断核心板是否正常启动2.1通过核心板指示灯判断核心板是否正常启动用电脑通过3调试信号输出监视核心板是否正常启动2.3插拔核心板需注意的问题主线路板3.1主线路板的组成3.2主线路板的接口及接线说明3.3检查主线路板底板及核心板通讯是否正常3.4扩展板显示屏4.1显示屏接线说明4.2判断检查显示屏及核心板通讯是否正常5外接转换器放大器6.1放大器的构成6.2放大器的恒流源6.2.1放大器恒流源输出电流的调整6.2.2放大器恒流源工作状况的测试6.3放大器的放大部分计量池7.1计量池的功能及构成7.2计量池的工作过程7.3计量池中高液位的调整：7.4计量池安装调整时要注意的问题7.5红外发光二极管的检测7.6红外接收二极管的检测低液位检测开关8.1低液位检测开关动作原理低液位检测开关的接线8.3低液位检测开关的调整8.4使用低液位检测开关时要注意的问题比色皿9.1比色皿的结构9.2比色皿加热消解部分9.2.1加热冷却9.2.2温度测量9.2.2.1温度传感器100及温度的对应关系9.2.2.2温度变送器工作状况的检测9.3比色皿的测量部分9.3.1发光二极管9.3.2光电接收二极管多通阀10.1多通阀阀位及流路示意图10.2多通阀的故障检测10.3在现场判断多通阀是否正常工作的方法蠕动泵10.1蠕动泵包括的零部件10.2蠕动泵驱动器及扩展板的连接10.3步进电机驱动器2M530说明10.3.1外形10.3.2接线（共阳极接线方法）外部接口11.1模拟量输出（4~20电流输出）11.2232通讯接口11.2外接水泵附录附录1用电脑通过7三线串口调试重金属底板的方法附录2重金属核心板软件安装说明：附录3电气控制系统组成如以下方框图所示：电源1.1交流电源的接入1.1.1交流电源输入输出量程范围输入85265V输出24155V输出外接水泵电源85265V（由系统软件控制）1.1.2交流电源接入电路外部电源的引入要经过以下几个部分：220V—交流电源引入线—交流电源插座（保险丝）交流电源开关—交流电源接线端子—开关电源（24155V）主线路板电源插座。开关打开后，电源指示灯会亮。如果电源指示灯不亮电源未接入，应依次检查上述几个部分。1.1.3交流电源接线说明新的机型取消交流电源接线端子交流/直流电源转换交流/直流电源转换主要由开关电源完成，设备共使用了三个开关电源：1)开关电源22024V350W1个；（用于继电器、加热器、多通阀、蠕动泵及扩展板等供电）2)开关电源22015V20W1个；（用于放大器、转换器温度变送器等部件供电）3)开关电源2205V20W1个；（用于主线路板、核心板、单片机等部件供电）直流电源故障分析查找1.3.1断电并拔下主线路板电源插头1.3.2通电并用万用表电压档测量主线路板电源插头相应电压（+24155）如果异常检查相应开关电源是否正常；如果正常则按2.3检查主线路板是否有故障1.3.3检查主线路板是否有故障用万用表欧姆档（带蜂鸣器功能档）分别检查主线路板电源插座相应电压端子是否短路，包括：+24两端，+15两端和+5两端，其中任何一个短路均可判定主线路板电源有故障。1.3.4主线路板电源如果有故障，则主线路板电源不允许随意通电，只有当电源故障排除后，方可将主线路板电源接通启动设备工作。判断核心板是否正常启动2.1通过核心板指示灯判断核心板是否正常启动只要核心板内的文件系统没有损坏，5V开关电源正常，则通电后核心板会正常启动，其启动的时间大约需要半分钟左右。（接通电源时红色指示灯点亮，约半分钟后红色指示灯熄灭，绿色指示灯点亮，核心板启动完成用电脑通过3调试信号输出监视核心板是否正常启动如果要通过电脑监视核心板是否正常启动，可以采用如下方法2.2.1前期准备重金属仪器安装完成之后，为了保证仪器的正常运行，需将串口3连接到相关电脑串口，并开启电脑的串口调试软件，串口设置为：9600，n，8，1；2.2.2上电查看反馈信息 在电脑串口调试器上，会在最后看到如下信息：信息解析：1）:信息：:1.1.6;:3.1.2;表示当前软件版本为：1.1.6，框架版本为：3.1.2注意：检测看到的软件版本必须大于或者等于1.1.6框架版本必须大于或者等于3.1.3从而保证软件能够正常运行，以及保证经过运行加密。以防止恶意拷贝。2）:信息：...该信息表示本机信息已经被记录进系统或者信息验证成功，该程序只能运行于本机。如果信息为：表示本机信息验证失败，核心板将会重启。3）:信息:’t 表示当前为手动状态，未初始化仪器。4）:信息：’t, 同上。（关于通过软件来验证核心板是否已经启动可查看《重金属仪器检测简要流程》一文）2.3插拔核心板需注意的问题一般情况核心板不需要经常插拔，如果需要插拔核心板（新安装或更换程序）要注意以下几个问题：核心板的安装方向和位置核心板的插入方向不能搞错，卡的位置应该在2的方向一侧；另外核心板的插针是双排36针的，而主线路板的插座是双排40孔的，所以将核心板插入线路板时，线路板插孔上下要各留出一排插孔，也就是核心板要插在上下位置的中间而左右对齐。插拔核心板要左右交替均匀用力，避免造成核心板插针变形。主线路板3.1主线路板的组成电气控制系统主线路板由嵌入式系统核心板及单片机和其它元件组成。核心板是整个设备的控制核心；单片机根据核心板发出的指令协调和驱动各个接口的工作。3.2主线路板的接口及接线说明3.2.1电源插座主线路板电源插座共有十个接线端子说明如下图3.2.2比色皿插座比色皿插座共有十个接线端子说明如下图3.2.3放大器插座放大器插座共有十个接线端子说明如下图3.2.4模拟量插座模拟量插座共有十个接线端子说明如下图3.2.5多通阀插座共有十个接线端子说明如下图3.2.6蠕动泵插座共有十个接线端子说明如下图3.2.7外部连接插座共有八个接线端子说明如下图3.2.8通讯口2插座(外接模块)3.2.9通讯口3插座（调试信号输出）3.2.10电源辅助插座3.2.11开关量输入接口当电气控制系统出现故障时，可按以下步骤及方法来判断故障的部位3.3检查主线路板底板及核心板通讯是否正常核心板正常启动后，如果主线路板及核心板通讯正常，则主线路板相应指示灯会交替闪烁（闪烁的频率约1~5次/秒）3.4扩展板（扩展板用来扩展主线路板的功能）显示屏4.1显示屏接线说明显示屏的接线端子在显示屏的背面4.2判断检查显示屏及核心板通讯是否正常显示屏通讯口及主线路板2交叉连接显示屏启动后，如果及核心板之间的通讯正常，则主线路板相应指示灯T22会闪烁。其中T2是2的发送指示灯，R2是2的接收指示灯5外接转换器6.放大器6.1放大器的构成放大器包括二部份：1.恒流源2.放大器6.2放大器的恒流源恒流源是一种输出恒定的电流源，在一定的范围内（接上发光二极管或短路测量）其输出电流是恒定的一样的。当恒流源开路时(负载断开)可测得其开路电压接近及电源电压。所以无论输出短路还是开路都不会造成恒流源的损坏。6.2.1放大器恒流源输出电流的调整恒流源共有4路输出，其中第2~4路恒流源的输出是相同的均为10;而第1路恒流源设计了一个可更换的固定电阻R0和一个可调节的电阻W501。当固定电阻为250欧而W501调到0时，恒流源0的输出电流为10；当固定电阻为100欧而可调电阻为0~500欧时，恒流源0的输出电流的调节范围为25~4左右。6.2.2放大器恒流源工作状况的测试6.2.2.1放大器恒流源输出短路电流测量（各路输出测试方法相同）6.2.2.2放大器恒流源带负载输出电流测量（各路输出测试方法相同）6.3放大器的放大部分6.3.1放大器放大倍数的调整1)放大器第1路（比色皿）放大倍数和调整放大器第1路（比色皿）放大器采用二级放大。第一级放大器的放大倍数取决于R1（一般采用1M,图中采用470K）；第二级放大器的放大倍数取决于R2及W203，存在如下关系：2)放大器第2~4路（计量池）放大倍数的调整放大器第2~4路（计量池）放大器是三个相同的放大器，也采用二级放大。其放大倍数的调整是相同的，调整W503可使放大器（计量池）第二级的放大倍数为1~6倍。6.3.2放大器放大部分工作状况的测试（各路放大器测试方法相同）6.3.2.1将光线射入光电二极管电压表可测得读数，随入射光强度增加，读数增加6.3.2.2将光电二极管光线完全遮住，电压表测得的读数为07计量池7.1计量池的功能及构成计量池用来对溶液进行计量配比，其构成如下图所示除了计量管、计量管架外，还有二对红外发光及接收二极管及一个低液位开关。红外发光二极管由放大器的恒流源供电驱动发光。7.2计量池的工作过程根据核心板软件发出的指令，由蠕动泵抽取相关液体到计量管，当到达低液位时，由低液位开关给出开关量信号；当达到中液位或高液位时，由红外发光及接收二极管组成的液位电路给出模拟量信号，经过放大板、转换器，再由核心板软件判断是否到位并给出蠕动泵的控制信号完成液体抽取工作。因此，计量池工作正常及否，液位抽取是否准确将涉及到以上相关部件。7.3计量池中高液位的调整：调整时在空管的情况下，将放大器中位、高位的模拟量调整到2.8V左右；打入蒸馏水后，二个液位的模拟量应该在4V以上，否则因检查计量池的安装及元器件情况是否正常。7.4计量池安装调整时要注意的问题1）计量管固定的力度要适当，即保证液体不渗漏又不至于过紧造成计量管的破损。2）发光管接收管的安装要固定牢靠，不能有丝毫松动并且发光管和接收管的中心轴线要在同一条线上并穿过计量管截面的圆心，否则会造成测量的不稳定和测量灵敏度的降低。3）将发光管或接收管旋入支架时，要防止引线跟着旋转而造成引线拧断。4）除了计量池的元器件，蠕动泵是否正常，蠕动泵管是否变形老化也会直接影响计量池液体抽取是否顺利，有时表面上看是计量池液位抽取反反复复无法到位，实际原因却是蠕动泵或蠕动泵管故障造成的，应加以注意。7.5红外发光二极管的检测7.5.1正、负极性的判别红外发光二极管多采用透明树脂封装，管心下部有一个浅盘，管内电极宽大的为负极，而电极窄小的为正极。也可从管身形状和引脚的长短来判断。通常，靠近管身侧向小平面的电极为负极，另一端引脚为正极。长引脚为正极，短引脚为负极。7.5.2性能好坏的测量用万用表R×10k档测量红外发光管有正、反向电阻。正常时，正向电阻值约为15~40kΩ（此值越小越好）；反向电阻大于500kΩ（用R×10k档测量，反向电阻大于200kΩ）。若测得正、反向电阻值均接近零，则说明该红外发光二极管内部已击穿损坏。若测得正、反向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已开路损坏。若测得的反向电阻值远远小于500kΩ，则说明该二极管已漏电损坏。7.6红外接收二极管的检测7.6.1正、负极性的判别将万用表置于R×1k档，测量红外接收二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔所接引脚为正极）为3~10kΩ左右，反向电阻值为500kΩ以上。若测得其正、反向电阻值均为0或均为无穷大，则说明该接收二极管已击穿或开路损坏。7.6.2性能好坏的测量在测量红外接收二极管反向电阻值的同时，用电视机遥控器对着被测红外接收二极管的接收窗口。正常的红外接收二极管，在按动遥控器上按键时，其反向电阻值会由500kΩ以上减小至50~100kΩ之间。阻值下降越多，说明红外接收二极管的灵敏度越高。低液位检测开关8.1低液位检测开关动作原理低液位检测开关是利用液体及空气屈光率的不同来检测液体有无的。

①管中没有液体时，投光部发出的光会按照管子弯曲，进入受光元件（入光状态）。

②管中有液体时，投光部发出的光通过液体后，不会进入受光元件（遮光状态）。

根据以上动作原理，当使用细径管（φ6左右）时，由于入射角（屈光角度）较小，可能会导致投光部发出的光不能进入受光元件，从而不能进行稳定（稳定遮光）检出。这时可以将灵敏度切换开关设定为，先确认动作后再进行使用。

需要检测有浮游物的混悬液体时，也可能发生从投光部发出的部分不能进入受光元件进行稳定检测的情况。这时也可将灵敏度切换开关设定为来进行尝试。

通常，考虑到投光元件的时间老化以及管子一般有些弄脏的情况，一般是将灵敏度切换开关设定在上进行使用的。

请不要在超过额定的使用范围和环境下使用。低液位检测开关的接线8.3低液位检测开关的调整8.4使用低液位检测开关时要注意的问题安装时管子应在传感器槽的正中，不应在传感器座上不服贴。固定时应注意不要使管子变形。布线时导线不要在强力拉伸的状态下使用。另外，拉伸方向上不要施加30N以上的力。导线要采用导体截面积0.152以上的导线，总长为5m以下。调整时电源投入后、需用有10的稳定时间。负载和传感器电源分别连接时，请务必首先接通传感器的电源。管子内外产生水滴、水气、气泡时可能产生误动作。动作模式、灵敏度切换开关上不能施加（5N以上）强力。其他使用环境非防水构造，请勿在室外使用。水、油、化学品直接飞散的场所不可使用。另外，外壳、外罩采用了聚碳酸酯，特别容易在碱、芳烃、氯化脂肪族碳化氢中溶解，因此请勿接触此类化学药品。比色皿9.1比色皿的结构比色皿包括：比色皿、比色皿支架、加热器、冷却风扇、100温度传感器、比色用的发光二极管（含支架）比色皿的工作是否正常主要包含二个部分：加热消解部分；比色测量部分9.2比色皿加热消解部分9.2.1加热冷却为了保证溶液的化学反应有特定的温度条件，比色皿内装有加热器及冷却风扇。需要特别提醒的是：加热时必须盖好比色皿盖，以保证使用者的安全。另外，在做手动加热测试时不能采用连续加热而只能采取断续加热的方式，避免温度过热造成设备或人身事故。9.2.2温度测量温度测量包括100温度传感器、温度变送器部分9.2.2.1温度传感器100及温度的对应关系根据100的分度表，100及温度有如下对应关系由上表可以看出，当100的电阻为100Ω时所反映的温度为0°C；当100的电阻为150Ω时所反映的温度约为130°C；当100的电阻为200Ω时所反映的温度约为266°C。因此我们可以用100Ω的精密电阻来校正0°C；分别用150Ω和200Ω的精密电阻来校正130°C和266°C。也可通过测量100的电阻判断100是否良好或损坏。9.2.2.2温度变送器工作状况的检测温度变送器位于主线路板上，100的接入位置在蠕动泵插座的1、2两端；温度变送器的输出电压在模拟量插座的9、10两端（以插座旁白色三角标志为1）检验温度变送器工作好坏，可以用精密电阻代替100温度传感器，并测量变送器的输出电压（如上图所示）。如果符合下表的结果，表明温度变送器良好。测量时温度变送器量程上限为266°C，而其它重金属温度变送器量程上限为130°C。量程范围及测量温度由系统软件决定。9.3比色皿的测量部分比色测量部分包括：光源（发光二极管及支架）、滤光片、测量用光电二极管及支架、光电检测装置（含检测用的光电二极管及支架、光电检测电路）其结构如下图所示：9.3.1发光二极管8.3.1.1发光二极管的一般参数1）波长：测量用的发光二极管是波长特定的发光管，对于不同的被测重金属溶液，其波长是不相同的，其发光时的颜色也可能不相同，使用时必须一一对应，不能搞错。2）引脚：测量用的发光二极管的引脚有二根，长的引脚为正极（+极），短的引脚为负极（-极）3）工作电压及电流：和红外发光二极管不同，测量用的发光二极管工作电压越3V左右。额定工作电流20，超过正常工作电压或超过额定工作电流均有可能会造成发光二极管损坏。9.3.1.2发光二极管的检测（用万用表二极管测试档检测）9.3.1.3发光二极管的检测（利用放大板的恒流输出档检测）利用放大板的恒流输出，很容易判断发光二极管的好坏1）正向通电发光管亮，其两端测得的电压为3V左右2）反向通电发光管不亮，其两端测得的电压为12V左右9.3.1.4使用发光二极管可能会遇到的故障1）开路：指的是发光二极管断线，此时放大板上比色皿的发光管指示灯不亮。原因可能是发光二极管引脚的引出线断线。2）短路：短路时放大板上比色皿的发光管指示灯正常，恒流源输出电流正常但测量用的发光二极管不亮，无测量信号输出。原因可能是发光二极管引脚或引脚的引出线短路，也可能是发光管自身损坏短路（虽然通过发光管的电流正常，但发光管两端测得的电压大大的小于3V。3）正负极搞错：发光管正向通电时才能工作，正负极接反不工作。4）波长不对：测量不同的重金属元素使用的发光管波长不一样，如搞错发光管随发光正常，但无法完成测量任务。5）发光管和接受管接线位置颠倒：无法正常工作6)发光管和接受管不在同一条中心轴线上：会造成测量灵敏度的降低7）支架未拧紧造成发光管松动：会造成测量的不稳定。8）光线通道内有异物或比色皿测量段容器表面有积灰：无法正常工作9.3.2光电接收二极管（包括测量用光电接收二极管和检测用光电接收二极管，二者特性完全相同）9.3.2.1光电接收二极管的检测（利用万用表的电压档检测）9.3.2.1光电接收二极管的检测（利用放大板的放大功能检测）利用放大板的放大功能，很容易判断光电接收二极管的好坏（需要注意光电接收二极管接入放大板接线端子的极性，如果正负极性接错，将不会有输出。（可参看6.3.2放大器放大部分工作状况的测试）9.3.2.2使用光电接收二极管可能会遇到的故障1）正负极搞错：光电接收二极管反向通电时才能正常工作，正负极接反工作不正常。2）类似于发光二极管的故障5)、6）、7）、8）可参看8.3.1.3使用发光二极管可能会遇到的故障多通阀10.1多通阀是一种旋转分配阀，其阀位及流路示意图如下启动蠕动泵抽取一定量的液体，所抽取的液体的品种由多通阀的位置决定。多通阀是一个10选1的旋转电磁阀，对应110#通道，当选中某一通道时，该通道的流路及公共通道接通。多通阀的公共通道及计量池连接，所以液体经过计量池低液位开关时会被低液位开关检测到，也可流经低液位开关被计量池的中位或高位的光电检测装置检测到，至于应该由低液位开关检测还是由计量池的那一个位置来检测，是根据液体的性质及所需液体量的多少由系统软件来决定的。比色皿是及多通阀的某一个通道（比如6#通道）连接的，当计量池检测到液体时蠕动泵停转，此时选择比色皿及公共通道连接，再启动蠕动泵反向旋转，这样被检测到的液体就可以输送到比色皿中去。选择什么品种的液体以及选择液体的量的多少，是根据重金属检测工艺由系统软件来控制的，按化学反应的需求，将不同品种不同量的液体，按工艺需求的先后次序打入比色皿后进行消解和比色测量以最后得出检测结果。及传统重金属在线监测系统不同的是，本项目的监测系统在液体进入计量池的低液位时的管道安装有一个低液位检测开关，及计量池中高液位的位置不同，在低液位位置，计量管的内径不同较细，这样即使检测出现一些误差，对最终测量结果的影响相对较小。相对来说在计量池中高液位，由于计量管内径较大，液面的上下偏差会对检测的结果产生较大的影响。所以当检测用量较少的药剂时，用低液位的检测开关来检测；当检测用量较大的水样或标样时，用计量池的高位来检测，这样既可以保证一定的检测精度又可以保证一定的检测速度。10.2多通阀的故障检测多通阀出现故障时，需要区分是控制系统的故障还是多通阀自身的故障，另外控制系统和多通阀之间的连接线和插头座连接不良，也会导致多通阀控制出现故障10.2.1通电检测通电瞬间，多通阀会发出“吱”的一声响，如无声响应检查主线路板多通阀插座24V电源是否正常；如正常则多通阀插座5V也应该可以测到，如无法测到5V应检查主线路板多通阀插座和多通阀之间的连接线及插头座是否连接良好；如可以测到5V则按8.3检查主线路板是否有故障10.2.2检测多通阀的控制信号通过显示屏硬件测试界面，将多通阀依次设置于1#位2#位4#位8#位，并用万用表电压档依次测定多通阀D0123对地（24V地）的电压。测得的电压应为下表所示(其中1代表高电平>3.5V;0代表低电平<0.7V)如果及下表不符合，则应考虑主线路板故障；如果测得的电压符合下表所示，则故障部位在线路板之后的部位，应检查引出线是否断开、多通阀插座是否接触良好以及多通阀自身的故障。10.2.3检测多通阀的反馈信号通过测量及两个端子的电压方法也可以判断多通阀工作正常及否测量方法如下图：10.3在现场判断多通阀是否正常工作的方法蠕动泵10.1蠕动泵包括的零部件蠕动泵由下列零部件组成：蠕动泵头、蠕动泵管、步进电机、步进电机驱动器、重金属扩展板及有关接线接插件。蠕动泵工作时，由核心板通过主线路板6将步进电机速度及方向信号输入到扩展板的控制器中，然后由扩展板将步进电机的方向及速度信号转换成步进电机驱动器可以适应的脉冲信号，此外步进步进电机的启停，则由主线路板的3#继电器来控制。当步进驱动器的脱机信号通过3#继电器的触头接通时，步进电机停止旋转，当3#继电器断开时，步进电机可以启动工作。10.2蠕动泵驱动器及扩展板的连接10.3步进电机驱动器2M530说明10.3.1外形10.3.2接线（共阳极接线方法）注：步进电机脱机信号由主线路板3#继电器控制（即原蠕动泵控制器的启停信号控制）当3#继电器接通时，由3#继电器的触头将脱机端接24V地，则蠕动泵步进电机停止运行。外部接口232三线通讯口4~20电流输出外接水泵11.1模拟量输出（4~20电流输出）11.1.1外部负载电阻250欧姆（对应1~5V）11.1.2输出公共地4~20模拟量信号由外部连接插座7、8两脚引出。由于内部模拟量输出采用的是集电极输出，其输出的公共地是15端。（类似于的集电极输出电路）如果及外部其它设备模拟量输出的公共地线相冲突，造成模拟量输出短路而无法读到，可加装一个4~204~20的信号隔离器即可解决。11.1.3计算公式测量值＝（测量电流值－4）/16×仪表量程例如：仪器的量程范围0~2（电流4代表测量结果为0，电流20代表测量结果为2）假如测得的电流为9,根据公式测量值＝（测量电流值－4）/16×仪表量程即测量值＝（9-4）/16×2＝0.62511.2232通讯接口11.2.1232三