申请日2016.08.30
公开(公告)日2017.02.01
IPC分类号C02F1/42; G05D27/02; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，具体用于包括联网用户工位终端、PLC控制柜、水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元构建的去除硝酸盐水处理设备的内网操作控制系统，所述内网操作控制系统通过联网用户工位终端与外网监控系统进行交互式无线数据通信;具体实现步骤包括：步骤1开机联网控制;步骤2联网运行控制;步骤3联网排故控制;步骤4关机联网控制。本发明通过构建与外网监控系统联网操作运行的去除硝酸盐水处理设备控制系统的内网操作控制系统及实现方法，能够大大提高用户端的去除硝酸盐水处理设备控制系统操作运行的安全可靠性和运行效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，具体用于包括联网用户工位终端、PLC控制柜、水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元构建的去除硝酸盐水处理设备的内网操作控制系统，所述内网操作控制系统通过联网用户工位终端与外网监控系统进行交互式无线数据通信，具体实现步骤如下：
步骤1，开机联网控制：用户端的去除硝酸盐水处理设备的运行工作准备就绪，用户打开联网用户工位终端的用户设备登录账户，输入对应用户端的启动信息，指令内网操作控制系统进入启动状态;同时联网用户工位终端把对应用户端的开机信息上报给外网监控系统并完成对反馈指令的接收，直至用户端的去除硝酸盐水处理设备开机联网成功并进入运行状态;
步骤2，联网运行控制：步骤1所述用户端的去除硝酸盐水处理设备开机联网成功并进入运行状态后，水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元分别接受PLC控制柜发给的指令并实施各功能单元的控制;同时联网用户工位终端把PLC控制柜集成的内网操作控制系统的运行控制信息上报给外网监控系统备份;
步骤3，联网排故控制：步骤2所述联网运行控制中，若出现对应用户端的去除硝酸盐水处理设备运行失常的状况，则外网监控系统会根据对应用户端的联网用户工位终端上报的运行控制信息给出指令联网用户工位终端进行故障排除操作的信息提示,直至对应用户端的去除硝酸盐水处理设备由运行失常转为运行正常，同时联网用户工位终端把排故信息上报给外网监控系统备份;
步骤4，关机联网控制：当对应用户端的去除硝酸盐的水处理设备需要停止运行并关机时,联网用户工位终端把对应用户端的去除硝酸盐水处理设备的关机停运信息上报外网监控系统，所述外网监控系统则根据上报的关机停运信息给出对应用户端的联网用户工位终端关机及后续对去除硝酸盐水处理设备进行清理操作程序的信息提示,直至对应用户端的去除硝酸盐水处理设备完成清理操作程序并上报清理操作信息给外网监控系统，以备份对应用户端的去除硝酸盐水处理设备已进入停止运行的状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，所述联网用户工位终端包括数据处理器分别与信号转换模块、无线数据通信模块、去除硝酸盐水处理设备的状态数据采集模块、去除硝酸盐水处理设备的自助操作程序数据模块、故障排除操作程序数据模块和视音频提示器信号连接，以及为所述联网用户工位终端供电的电源管理模块;所述信号转换模块包括用于转换所述联网用户工位终端输入和输出信号的模数转换模块和数模转换模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，所述外网监控系统包括后台云端服务器、无线数据通信网络和智能远程群控自助服务器，所述无线数据通信网络分别与后台云端服务器和智能远程群控自助服务器进行数据通信连接;所述后台云端服务器通过无线数据通信网络支持智能群控自助服务器与联网用户工位终端进行交互式无线数据通信。
4.根据权利要求3所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，所述智能远程群控自助服务器包括由数据处理器分别与信号转换模块、无线数据通信模块、联网用户工位终端群控数据信息接收及识别模块、联网用户工位终端群控数据信息校正及发送模块、故障排除操作程序数据模块、视音频提示器和数据存储模块信号连接，以及为智能远程群控自助服务器供电的电源管理模块;所述信号转换模块包括用于转换所述联网用户工位输入和输出信号的模数转换模块和数模转换模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，步骤2所述水处理控制单元包括接受PLC控制柜控制的进水阀门控制器、搅拌电机控制器、清水箱低液位开关、清水箱高液位开关、压力储水罐的压力传感器、工艺水泵控制器、中转罐电动阀控制器、中转罐疏松阀控制器;具体控制方法如下：
步骤A：当清水箱的水位高于清水箱低液位开关时，系统不启动;当清水箱的水位低于清水箱低液位开关时，系统启动;由PLC控制柜给进水阀门控制器传送启动信号，打开进水阀门;原水经过进水阀门从第一反应罐上部的一级进水口进入第一反应罐的第一中心管内，原水通过第一反应罐的第一中心管从罐体底部进入第一反应罐，第一反应罐的水位逐渐上升至第一集水堰槽，水流通过连接在第一集水堰槽的一级出水口进入第二反应罐的第二中心管内，第二反应罐的水位逐渐上升至第二集水堰槽，水流通过连接在第二集水堰槽的二级出水口进入过滤罐，过滤后的水进入清水箱，使得清水箱的水位逐渐升高;
步骤B：PLC控制柜给搅拌电机控制器传送启动信号，搅拌电机启动，带动搅拌轴和搅拌叶片旋转，使得第一反应罐和第二反应罐内的离子交换树脂悬浮起来，悬浮层高度为1-1.6m;
步骤C：PLC控制柜接收压力储水罐的压力传感器的压力信号，当压力储水罐的压力低于0.2Mpa时，PLC控制柜给工艺水泵控制器传送启动信号，工艺水泵启动，将工艺水注入压力储水罐，当压力储水罐的压力高于0.5Mpa时，PLC控制柜给工艺水泵控制器传送停止信号，工艺水泵停止，此过程中压力储水罐的压力范围保持在0.2-0.5Mpa之间，同时给一级射流器和二级射流器提供动力水，在动力水的作用下二级射流器抽取二级反应罐底部的离子交换树脂注入到一级反应罐的第一中心管内，在动力水的作用下一级射流器抽取一级反应罐底部的离子交换树脂注入到中转罐内，在重力的作用下中转罐内的离子交换树脂沉积在中转罐的底部，多余的水和离子交换树脂的混合物从中转罐的溢流口溢流回一级反应罐的第一中心管内。
6.根据权利要求5所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，步骤2所述水处理剂再生控制单元包括接受PLC控制柜控制的再生罐高液位开关、再生罐抽水泵控制器、再生排废阀控制器、再生回用盐水阀门控制器、再生饱和盐水阀门控制器、盐水泵控制器、盐水切换阀控制器、新鲜树脂返回阀控制器、新鲜树脂动力阀控制器;具体控制方法如下：
步骤D：PLC控制柜计时120分钟，PLC控制柜给中转罐电动阀控制器传送打开信号，中转罐电动阀打开，同时PLC控制柜给中转罐疏松阀控制器传送打开信号，中转罐疏松阀打开，工艺水通过中转罐疏松阀进入中转罐底部，将原本沉积在中转罐底部的黏稠的树脂进行稀释，提高流动性，在重力作用下使得中转罐内的水和离子交换树脂的混合物流入再生罐;再计时5分钟，PLC控制柜给中转罐电动阀控制器传送关闭信号，中转罐电动阀关闭，同时PLC控制柜给中转罐疏松阀控制器传送关闭信号，中转罐疏松阀关闭;
步骤E：PLC控制柜给再生排废阀控制器传送打开信号，再生排废阀控打开，同时PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送启动信号，再生罐抽水泵开启，再生罐进行排水，计时10分钟，使得中转罐内离子交换树脂的浓度达到70%以上，PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送停止信号，再生罐抽水泵停止工作，同时PLC控制柜给再生排废阀控制器传送关闭信号，再生排废阀控关闭;
步骤F：PLC控制柜给再生回用盐水阀门控制器传送打开信号，再生回用盐水阀门打开，PLC控制柜给盐水切换阀控制器传送打开信号，盐水切换阀打开，同时PLC控制柜给盐水泵控制器传送启动信号，盐水泵启动，将回用盐水罐内的回用盐水注入到再生罐中，同时驱动盐水在再生罐和回用盐水罐内循环，计时30分钟，PLC控制柜给盐水泵控制器传送停止信号，盐水泵停止工作，PLC控制柜给再生回用盐水阀门控制器传送关闭信号，再生回用盐水阀门关闭，PLC控制柜给盐水切换阀控制器传输关闭信号，盐水切换阀关闭;PLC控制柜给再生排废阀控制器传送打开信号，再生排废阀控打开，同时PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送启动信号，再生罐抽水泵开启，再生罐进行排废，计时5分钟，PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送停止信号，再生罐抽水泵停止工作，同时PLC控制柜给再生排废阀控制器传送关闭信号，再生排废阀控关闭;
步骤G：PLC控制柜给再生饱和盐水阀门控制器传送打开信号，再生饱和盐水阀门打开，同时PLC控制柜给盐水泵控制器传送启动信号，盐水泵启动，将饱和盐水罐内的饱和盐水注入到再生罐中;当再生罐内的饱和盐水的液位上升到再生罐高液位开关时，PLC控制柜给盐水泵控制器传送停止信号，盐水泵停止工作，计时15分钟，使用饱和盐水浸泡再生，然后PLC控制柜给盐水切换阀控制器传送打开信号，盐水切换阀打开，同时PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送启动信号，再生罐抽水泵开启，将使用后的饱和盐水注入到回用盐水罐中，计时10分钟，PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送停止信号，再生罐抽水泵停止工作，PLC控制柜给盐水切换阀控制器传送关闭信号，盐水切换阀关闭;
步骤H：PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送打开信号，新鲜树脂动力阀打开，清水注入到再生罐中;当再生罐内的水位上升到再生罐高液位开关时，PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送关闭信号，新鲜树脂动力阀关闭，计时15分钟，清水静置，PLC控制柜给再生排废阀控制器传送打开信号，再生排废阀控打开，同时PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送启动信号，再生罐抽水泵开启，PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送打开信号，新鲜树脂动力阀打开，再生罐进行清洗，计时5分钟，PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送关闭信号，新鲜树脂动力阀关闭，PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送停止信号，再生罐抽水泵停止工作，同时PLC控制柜给再生排废阀控制器传送关闭信号，再生排废阀控关闭;
步骤I：PLC控制柜给新鲜树脂返回阀控制器传送打开信号，新鲜树脂返回阀打开，PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送打开信号，新鲜树脂动力阀打开，带压力的清水注入到再生罐中，将再生后的新鲜树脂通过新鲜树脂返回阀和管路送入到第二反应罐的第二中心管内，计时40分钟，PLC控制柜给新鲜树脂动力阀控制器传送关闭信号，新鲜树脂动力阀关闭，同时PLC控制柜给新鲜树脂返回阀控制器传送关闭信号，新鲜树脂返回阀关闭;
步骤J：PLC控制柜给再生排废阀控制器传送打开信号，再生排废阀控打开，同时PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送启动信号，再生罐抽水泵开启，再生罐进行排水，计时20分钟，使得中转罐内的清水全部排空，PLC控制柜给再生罐抽水泵控制器传送停止信号，再生罐抽水泵停止工作，同时PLC控制柜给再生排废阀控制器传送关闭信号，再生排废阀控关闭。
7.根据权利要求6所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，步骤2所述输水控制单元包括接受PLC控制柜控制的清水箱高液位开关、进水阀门控制器、搅拌电机控制器、工艺水泵控制器;具体控制方法如下：
步骤K：当清水箱的水位逐渐升高到达清水箱高液位开关时，系统停止产水，由PLC控制柜给进水阀门控制器传送关闭信号，关闭进水阀门;
步骤L：如果此时再生步骤D至再生步骤J没有运行完成，则继续运行步骤B和步骤C，此时再生过程运行，产水过程不运行，直至步骤J运行完成为止，然后PLC控制柜给搅拌电机控制器传送停止信号，搅拌电机停止工作，PLC控制柜给工艺水泵控制器传送停止信号，工艺水泵停止工作。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，步骤3所述联网排故控制还包括设定对应用户端的去除硝酸盐水处理设备控制系统的运行失常状况的类型，并设定各类型运行失常状况出现的频次数，当达到设定的频次数后，外网监控系统会指令联网用户工位终端通过PLC控制台发送关闭信号给对应的控制单元;同时，外网监控系统会每隔30分钟发送一次SOS+联网用户工位终端的编号短信通知远程监控人员，直到获得远程监控人员的短信回复而终止。
说明书
一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法
技术领域
本发明属于生活用水处理设备技术领域，特别是涉及一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法。
背景技术
目前，公知的去除硝酸盐水处理设备将是生活用水处理设备技术领域中应用面广量大的生活用水处理设备。虽然去除硝酸盐水处理设备也具有单机自动控制的优点，但所采用的PLC控制柜仅限于集成去除硝酸盐水处理设备的各功能控制单元进行内网式操作控制，无法与外网进行联网监控操作运行，特别是面对数以百计至千计的多用户的去除硝酸盐水处理设备运行中可能会出现的故障无法实时自动排除，因此对保障去除硝酸盐水处理设备的运行可靠性以及进一步提高运行效率带来了极大的不便。
中国专利申请201420183749.X公开了一种“用于水处理的PLC自动控制系统”，该方案包括监控屏、PLC控制柜、用于测量出厂水余氯值的余氯测量模块、用于测量原水浊度的浊度测量模块、用于测量进水口水流量的水流量测量模块、用于测量原料桶液位高度的液位测量模块以及用于测量清水池液位高度的清水池液位仪，能够将测得的水厂出厂水余氯值、原水浊度值、进水口水流量值、原料桶液位值以及清水池液位值传输给PLC控制器进行自动化处理，节省人力和物力。中国专利申请201520865686.0公开了一种“基于PLC控制的智能饮用水处理系统”，该方案包括PLC控制模块，输入部分，输出部分，电源模块和编程器;所述电源模块和编程器分别与PLC控制器连接;能够实现手动和自动两种模式来控制，且通过采用PLC控制系统增强了监测数据的可靠性和水工况调节的有效性。但这些方案还存在以下明显不足：一是所谓自动控制还仅于对单套水处理设备及对各单元装置的PLC控制，不具有与外网联网的功能，无法与外网的总控制台进行联网运行及监控管理;二是因与外网的总控制台无联网运行功能，用户单套水处理设备运行中可能出现的故障无法实时自动排除，直接影响运行的可靠性;三是不具有外网联网功能的单套水处理设备的运行效率不高，不仅实时排除故障受到影响，而且启动、运行、停运和维护等也受到影响，从而对单套水处理设备扩大推广应用的范围将受到较大的限制。
中国专利申请201510584246.2公开了“一种去除饮用水中硝酸盐的工艺以及设备”，该方案将原水注入反应罐，反应罐内的树脂与原水中的硝酸盐进行离子交换，离子交换后的原水形成产品水从反应罐排出，并且连续产水。该方案解决了固定床树脂无法连续运行的问题，具有树脂投加量少，成本低，实现连续运行，产水量稳定均衡等优点。但该方案还存在以下明显不足：一是未涉及采用PLC控制各反应设备的具体方案，自动化程度还不高;二是所谓要实现连续运行和产水量稳定均衡的目的，不仅需要构建自动化程度较高的内网操作控制系统，而且还需要与外网进行联网监控操作运行才能有效，而该案还不具备这些条件。
综上所述，如何克服现有技术所存在的不足已成为当今生活用水处理设备技术领域中亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，本发明通过构建与外网监控系统联网操作运行的去除硝酸盐水处理设备控制系统的内网操作控制系统及实现方法，能够大大提高用户端的去除硝酸盐水处理设备控制系统操作运行的安全可靠性和运行效率。
根据本发明提出的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，其特征在于，具体用于包括联网用户工位终端、PLC控制柜、水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元构建的去除硝酸盐水处理设备的内网操作控制系统，所述内网操作控制系统通过联网用户工位终端与外网监控系统进行交互式无线数据通信，具体实现步骤如下：
步骤1，开机联网控制：用户端的去除硝酸盐水处理设备的运行工作准备就绪，用户打开联网用户工位终端的用户设备登录账户，输入对应用户端的启动信息，指令内网操作控制系统进入启动状态;同时联网用户工位终端把对应用户端的开机信息上报给外网监控系统并完成对反馈指令的接收，直至用户端的去除硝酸盐水处理设备开机联网成功并进入运行状态;
步骤2，联网运行控制：步骤1所述用户端的去除硝酸盐水处理设备开机联网成功并进入运行状态后，水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元分别接受PLC控制柜发给的指令并实施各功能单元的控制;同时联网用户工位终端把PLC控制柜集成的内网操作控制系统的运行控制信息上报给外网监控系统备份;
步骤3，联网排故控制：步骤2所述联网运行控制中，若出现对应用户端的去除硝酸盐水处理设备运行失常的状况，则外网监控系统会根据对应用户端的联网用户工位终端上报的运行控制信息给出指令联网用户工位终端进行故障排除操作的信息提示,直至对应用户端的去除硝酸盐水处理设备由运行失常转为运行正常，同时联网用户工位终端把排故信息上报给外网监控系统备份;
步骤4，关机联网控制：当对应用户端的去除硝酸盐的水处理设备需要停止运行并关机时,联网用户工位终端把对应用户端的去除硝酸盐水处理设备的关机停运信息上报外网监控系统，所述外网监控系统则根据上报的关机停运信息给出对应用户端的联网用户工位终端关机及后续对去除硝酸盐水处理设备进行清理操作程序的信息提示,直至对应用户端的去除硝酸盐水处理设备完成清理操作程序并上报清理操作信息给外网监控系统，以备份对应用户端的去除硝酸盐水处理设备已进入停止运行的状态。
本发明的实现原理是：本发明提出的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，具体是用于包括联网用户工位终端、PLC控制台、水处理控制单元、水处理剂再生控制单元和输水控制单元构建的去除硝酸盐水处理设备的内网操作控制系统，所述联网用户工位终端还把去除硝酸盐水处理设备的内网操作控制系统的状态信息上报给外网监控系统备份;同时利用外网监控系统具有指令内网操作控制系统操作运行的特点，使对应用户端的去除硝酸盐水处理设备的开机联网控制、联网运行控制、联网排故控制和关机联网控制的全过程的内网操作控制与外网监控能够实施交互式联网自助操作及远程监管，以大大提高多用户端的去除硝酸盐水处理设备联网操作运行的安全可靠性和运行效率。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：
第一，本发明是针对现有公知的去除硝酸盐水处理设备无法与外网进行联网运行监控管理，特别是对多用户端的单机去除硝酸盐水处理设备在运行中可能出现的故障无法实时自动排除等难题而提出的一种基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法，本发明很好地发挥了内网操作控制与外网监控管理之间的协同作用，因此本发明的实用性及性价比显著提高，完全能够满足本领域水处理设备高端市场发展的需求。
第二，本发明构建的基于去除硝酸盐水处理设备控制系统的实现方法包括内网操作控制与外网监控管理的集成，实现了多用户端的单机内网操作控制与外网监控管理总服务平台之间的交互式联网自助操作运行，将其与现有无法与外网联网操作运行的单机去除硝酸盐水处理设备进行比较，本发明的去除硝酸盐水处理设备控制系统的自动化程度更高，更具有推广应用的价值。
第三，本发明能够把对应用户端的去除硝酸盐水处理设备的开机联网控制、联网运行控制、联网排故控制和关机联网控制实施全过程的内网和外网联网操作控制，从而大大提高了对应用户端的去除硝酸盐水处理设备联网运行的安全可靠性和运行效率。本发明广泛适用于对现有单机去除硝酸盐水处理设备进行技术改造和升级。
