专利名称：排泥机程序控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控装置，具体涉及一种用于自来水沉淀池排泥机械的程序控制器。
在制取自来水的过程中，原水要先抽放到沉淀池中沉淀泥沙，然后由排泥机将沉淀池底部的沉泥抽排出去现有的排泥机系统是采用常规继电器控制方式，控制排泥机在沉淀池作全程往复式运行，由于沉泥主要集中在沉淀池的前半段区域，经常造成前半段积泥不能得到及时排放，而后半段作排放清水的无效运行，若人为控制难以做到及时切换，通常采用时间继电器进行半程切换，实现短程运行。由于继电控制线路自身的局限性，难以做到非人工干预的自动运行，线路接续一旦固定，运行程序也是固定不变的，无法根据水质状况实行多种程序运行，直接降低了排泥机的工作效率，增加了水电能的消耗。同时，由于继电器的多触点控制方式，大大增加了故障率和维修量。
本实用新型的任务是要提供一种采用数控方式，具有多种程序选择实现自动开停功能的排泥机自动程序控制装置。
本实用新型的任务是采取如下方式完成排泥机程序控制器包括开停指令、短程指令、程序控制、开停锁存、输出控制，驱动执行单元电路，驱动执行单元由功率放大电路和执行继电器组成，分为顺行驱动、逆行驱动和水泵驱动三组执行电路。输出控制单元包括由逻辑门与触发器组成的触发指令电路和状态锁存电路，触发指令电路处理触发信号，状态锁存电路实行顺行状态和逆行状态的转换，触发指令电路处理触发信号，状态锁存电路实行顺行状态和逆行状态的转换，触发指令电路的顺行触发端和逆行触发端分别接在一个顺触发逻辑门和一个逆触发逻辑门的输出端上，状态锁存电路的顺行输出端和逆行输出端分别接顺行驱动执行电路和逆行驱动执行电路。开停锁存单元是由触发器和逻辑门组成的状态转换电路，控制整机的开停状态，它的输入端接触发指令电路的公共输出端，它有两个互非的输出端，分别接开停指令单元开停选择器的选择输入端，其中它的输出正端还接水泵驱动执行电路，它的输出反端还接状态锁存电路的复位端。开停指令单元由两组时钟脉冲电路经开停选择器接时间计数器组成，它对开机和停机时间进行设定，根据整机状态进行时间计数，送出开机或停机的指令信号，它的时间计数器的输出端分接一个开逻辑门和一个停逻辑门的输入端，开逻辑门的另一个输入端接开停锁存单元的输出反端，开逻辑门输出端接触发指令电路顺触发逻辑门的输入端，顺触发逻辑门的另一个输入端接顺行程开关触点，停逻辑门的另一个输入端也接顺行程开关的触点，停逻辑门的输出端接开停锁存单元的复位端。短程指令单元由时钟脉冲电路接时间计数器组成，它对短程运行时间设定，按照运行程序指令，送出短程切换的逆行触发指令，它的时间计数器的控制输入端接有一个控制逻辑门，它的时间计数器的输出端接触发指令电路逆触发逻辑门的输入端，这个逆触发逻辑门的另一个输入端接逆行程开关触点。程序控制单元是由程序编码器、程序选择器、程序计数器和程序锁存器组成的逻辑运算电路，对运行程序进行编制、存储和运算，它的程序计数器的控制输入端接触发指令电路的逆行指令输出端，它的输出端从程序锁存器的输出端引出接短程指令时间计数器控制逻辑门的输入端，控制逻辑门另一输入端接状态锁存电路的顺行输出端。
本实用新型通过调整开停指令和短程指令的时钟脉冲电路，对开机时间、停机时间和短程运行时间进行设定。调整程序编码器，设定短程运行次数和全程运行次数。
当系统处于停机状态时，开停锁存单元的输出正端为“0”，输出反端为“1”，状态锁存电路复位，状态锁存电路的两个输出端均无输出。开停选择器选择停机时钟脉冲，开停时间计数器对停机时间进行计数。
当停机时间计数完毕后，开停时间计数器输出为“1”，通过开逻辑门、顺触发逻辑门、送入触发指令电路，触发指令电路的顺行指令输出端和公共输出端为“1”。开停锁存单元翻转，其输出正端为“1”使水泵驱动执行电路工作，输出反端为“0”将状态锁存电路门打开，状态锁存电路的顺行输出端为“1”使顺行驱动执行电路工作；同时，开停时间计数器清零，对开机时间进行计数，如这时程序编制为短程运行，程序控制单元输出为“1”，短程指令时间计数器开始对短程时间计数。
当短程运行时间计数完毕，短程指令时间计数器输出为“1”，通过逆触发逻辑门送入触发指令电路，逆行指令输出端为“1”、状态锁存电路翻转，顺行输出端为“0”，顺行驱动执行电路停止工作，逆行输出端为“1”，逆行驱动执行电路开始工作，排泥机转为短程切换逆运行状态。此时，程序计数器的控制输出端也为“1”对短行程计数做减一运算，若短行程次数未尽，程序计数器无输出，程序锁存器的输出为“1”，维持短程运行状态，短程时间计数器清零后等待下一次顺行输出后重新计数；若短程次数计数完毕，程序计数器输出触发信号，程序锁存器翻转，程序选择器将全程编程次数送入程序计数器计数，程序锁存器输出为“0”，使短程时间计数器停止工作。
当排泥机逆运行回到顺运行始点时，顺行程开关触点闭合，送出触发信号至触发指令电路顺行触发端，触发指令电路顺行指令输出端为“1”，使状态锁存电路翻转，逆行输出端为“0”，逆行驱动执行电路停止工作，顺行输出端为“1”，顺行驱动执行电路开始工作，此时，若程序控制单元为短程运行逻辑，则状态锁存电路顺行输出端“1”电平通过控制逻辑门加入短程时间计数器控制输入端，短程时间计数器开始计数，排泥机为短程顺运行状态；若程序控制单元为全程运行逻辑，则状态锁存电路顺行输出端的“1”电平无法加入，短程时间计数器始终不计数，排泥机为全程顺运行状态。
当排泥机顺运行至全程终点时，逆行程开关触点闭合，触发指令电路逆行指令输出端为“1”，状态锁存电路翻转，顺行输出端为“0”，顺行驱动执行电路停止工作，逆行输出端为“1”，逆行驱动执行电路开始工作，排泥机转为全程逆运行状态。同时，程序控制单元对全程运行次数做减一运算。
当开机时间计数完毕后，开停时间计数器输出为“1”，此时开逻辑门受开停锁存单元输出反端的作用被关闭，“1”电平被加入到停逻辑门，此时若排泥机处在运行中途，因无顺行程开关触发信号，开停时间计数器的“1”电平被暂存在停逻辑门，当排泥机运行返回至顺行始点，顺行程开关触点闭合，触发信号使停逻辑门打开，“1”电平加到开停锁存单元复位端，开停锁存单元复位，其输出正端为“0”，水泵驱动执行电路停止工作，输出反端为“1”使状态锁存电路两个输出端均为“0”，顺行和逆行驱动执行电路均停止工作，同时，开停时间计数器清零复位，开始对停机时间进行计数。
本实用新型根据排泥机工作特点，采用数控逻辑接口技术，时间计数器结合行程开关触发状态转换电路实现短全程切换和开停控制，时序电路组成的逻辑运算单元实行面板编程和程序控制，系统结构合理，动作准确可靠，一次编程后可长期无人值守自动运行，编程方法简单，可随时根据水质状况改变运行程序和运行时间，直接提高了排泥机的工作效率，降低了水、电能源的损耗。
以下结合附图和实施例作进一步说明。
图1是本实用新型的逻辑框图。
图2是本实用新型实施例的逻辑电原理图。
参照图1，本实用新型包括了开停指令、短程指令、程序控制、开停锁存、输出控制、驱动执行单元，还包括数显单元。开停指令，短程指令和程序控制单元分别接数显单元，安装在控制器面板上的数字显示屏，可显示开机时间、停机时间、短程运行时间和运行程序的设定值或运行值。
参照图2，本实用新型实施例的程序控制单元由程序编码器IC1和IC2，程序选择器IC3、程序计数器IC4、程序锁存器IC5组成；IC1为短程次数编码器、IC2为全程次数编码器，两个编码器分别有十个输入端线它们分别外接十进制拨盘W4和W5，构成8421BCD码编码器，电阻R4－R13和R14－R23分别为两个编码器每个输入端线的接地电阻，调整拨盘W4和W5的挡位，可直接设定运行的短程次数和全程次数；程序选择器IC3是与或门选择器，它从输入的D10－D13和D20－D23两组8421BCD码中选择一组输出，它的选择输入端A0和A1接程序锁存器IC5的Q和
端，在初始态下，选择短程编码D10－D13输出，暂存全程编码D10－D13；程序计数器IC4为四位十进制减计数器，它存入运行次数编码，每输入一个脉冲作一次减一运算，当减至为零时，有一个信号输出，它的CP端接触发指令电路IC21的逆触发指令端14，它的OF端接程序锁存器IC5的CP端；程序锁存器IC5采用D触发器，实际运行时，用于锁存短程状态或全程状态，它的
端接控制逻辑与门IC8的输入端。短程指令单元包括由电位器W3和时基集成电路IC6组成的时钟脉冲电路、短程计数器IC7，通过调整W3改变时基集成电路IC6输出的时钟信号脉宽来设定短程运行时间值，短程计数器IC7为4－4位十进制加计数器，它的复位端R接触发指令电路的公共输出端15，它的控制输入端CE接控制逻辑与门IC8的输出端，它的输出端OF接逆触发逻辑或门IC20输入端；控制逻辑与门IC8的另一个输入端是接在状态锁存电路顺行输出与门IC23的输出端上。开停指令单元包括电位器W2和时基集成电路IC9、电位器W1和时基集成电路IC10两组时钟脉冲电路，开停选择器IC11和开停计数器IC12，两组时钟脉冲电路中的一组用于设定开机时间，一组用于设定停机时间；开停选择器IC11为与或门选择器，它的选择输入端A0和A1受控于开停状态锁存器IC16输出
和Q的状态变化，选择开机或停机时钟脉冲信号输出；开停计数器IC12为6－4位十进制加计数器，它的复位端R接在一个受开停状态锁存器IC16的R端和CP端作用的或门IC17的输出端上，它的输出端OF分接开逻辑与门IC14和停逻辑与门IC13的输入端。开停锁存单元由开停状态锁存器IC16和输入与门IC15组成，与门IC15起两个作用一是输出开机指令，触发开停状态锁存器翻转，二是对电路起隔离作用，防止开机状态下的电路误动作；与门IC15两个输入端分接开停状态锁存器IC16的
端和触发指令电路IC21的公共输出端15；开停状态锁存器IC16为D触发器，它的两个互非的输出端和复位端为开停锁存单元的输出端和复位端，其复位端R通过或门IC18接停逻辑与门IC13的输出端，输出Q端还接水泵驱动功放电路IC30，输出
端还接状态锁存电路IC22的复位端9和开逻辑与门IC14的输入端。输出控制单元包括触发指令电路IC21和状态锁存电路IC22，IC21和IC22均采用中规模时序逻辑集成电路，其中IC21的1脚为顺触发输入端，9脚为逆触发输入端，6脚为顺触发指令端，14脚为逆触发指令端，15脚为公共输出端，IC22的2脚为顺行输入端，10脚为逆行输入端，6脚为顺行输出端，14脚为逆行输出端，9脚为复位端，顺触发逻辑或门IC19和逆触发逻辑或门IC20的输出端分别与IC21的1脚和9脚相连，IC22的2脚和10脚分别与IC21的6脚和14脚相连，IC22的6脚和14脚分别接顺行输出与门IC23和逆行输出与门IC24的输入端，输出控制单元还包括了一个启动间歇电路和一个转换延时电路，启动间歇电路的功能是开机后先启动水泵电机，经过一段时间延时后再启动排泥机运行驱动电机，以保证位于沉淀池端部较多沉泥能得到有效清排；启动间歇电路跨接在开逻辑门输出端与状态锁存电路两个输出端之间，由触发器IC25和时基集成电路IC26组成，触发指令电路IC25为D触发器，它的CP端接开逻辑与门IC14的输出端，它的复位端R与触发指令电路IC21逆触发指令端14相连，时基集成电路IC26的输出端通过非门IC27接在与门IC29的输入端上；转换延时电路的功能是在电机换向时延时启动，以克服电机反接制动造成的机械损害和磨损，转换延时电路跨接在触发指令电路公共输出端与状态锁存电路两个输出端之间，由触发器IC28和RC阻容延时电路组成，IC28为D触发器，它的CP端接触发指令电路IC21的公共输出端15，它的
端接与门IC29的输入端，与门IC29的输出端分接顺行输出与门IC23和逆行输出与门IC24的输入端。驱动执行单元由功放电路IC30与执行继电器J1组成泵驱动执行电路、功放电路IC31和执行继电器J2组成顺行驱动执行电路、功放电路和执行继电器J3组成逆行驱动执行电路，功放电路IC30IC31和IC32选用大功率达林顿管集成电路，IC31和IC32的输入端分别接顺行输出与门IC23和逆行输出与门IC24的输出端。
本实用新型实施例的数显单元选用常规数显电路和液晶显示器，分为运行时间显示和运行程序显示两个独立的单元。时基集成电路IC6、IC9，和IC10的输出由显示选择器IC34选择输出，经显示计数电路IC35处理后，在数字显示器V1上分别显示开机时间、停机时间和短程运行时间。程序计数器IC4的状态经译码器IC33译出后，在数字显示器V2上显示运行程序值。
本实用新型实施例，还装有手控开关K5、K1和K4，K5，K1和K4均为手动常开触点。其中，K5为停机按钮，它接或门IC18与开停状态锁存器IC16复位端R相连，在开机状态下，按下K5使开停状态锁存器IC16翻转，控制整机停机。K1为顺行启动按钮，它与顺行程开关K2并联接顺触发逻辑或门IC19，K4为逆行启动按钮，它与逆行程开关K3并联接逆触发逻辑或门IC20。在停机状态下，按下K1或K4使触发指令电路IC21顺触发或逆触发，控制整机顺行或逆行开机。为避免各逻辑端线悬空，分别接有接地电阻R1、R2和R3。
本实用新型实施例实际使用时，首先调整电位器W1、W2、W3、W4和W5选择运行程序和运行时间。若程序选择为短程一次，全程一次，调整W4为1(短程1次)，调整W5为1(全程1次)。根据运行电机速度调整W3设定短程时间，根据程序设置调整W1和W2设定开机时间和停机时间。
在初始状态下，开停状态锁存器IC16的Q端为“0”，
端为“1”。状态锁存电路IC22的6脚和14脚均无输出，顺行输出与门IC23和逆行输出与门IC24均截止，控制逻辑与门IC8截止，驱动执行电路均无输出，开停时间计数器IC12对停机时间计数。
当停机时间计数完毕，开停时间计数器IC12输出为“1”，开逻辑与门IC14导通，触发指令电路IC21的6脚和15脚为“1”，开停状态锁存器IC16翻转Q端为“1”，泵驱动执行电路工作，
端为“0”。使状态锁存电路IC22的门打开，顺触发指令送入，IC22的6脚输出为“1”，同时复位信号经或门IC17送入开停时间计数器IC12清零，开始对开机时间计数。此时，由于开机信号同时触发D触发器IC25，时基电路IC26输出一个较宽脉宽的脉冲方波，使与门IC29延时导通，顺行输出与门IC23处于暂时截止状态，要等候一段时间后导通，顺行驱动执行电路工作。与门IC23导通后，控制逻辑与门IC8导通，短程计数器IC7开始对短程运行时间计数。上述开机动作，也可直接按下开机按钮K1完成。
排泥机行至半程，短程计数器IC7计数完毕，输出为“1”，逆触发逻辑或门IC20输出为“1”，触发指令电路IC21的15脚和14脚为“1”，状态锁存电路IC22翻转，逆输出14脚为“1”顺输出6脚为“0”，与门IC23截止，顺行驱动停止。此时，D触发器IC28被触发翻转。经RC电路延时后再翻转，其
端为“1”，与门IC29导通，打开逆输出与门IC24，状态锁存电路IC22的逆行驱动命令被执行，功放电路IC32和执行继电器J3工作。此时，程序计数器IC4作减一运算后，短程计数为0。输出脉冲信号使程序锁存器IC5的输出Q和
置反，程序选择器IC3将全程次数置入程序计数器IC4，由于IC5的
端为“0”。控制逻辑与门IC8被关闭，短程计数器IC7停止工作。
排泥机返回至始点，完成了一次短程往返，此时顺行程开关K2触点闭合，触发指令电路IC21的6脚和15脚为“1”，状态锁存电路IC22翻转，14脚为“0”6脚为“1”，逆行驱动停止，经转换延时后，顺行驱动工作，排泥机开始作全程运行。
排泥机行至全程终点，逆行程开关K3触点闭合，触发指令电路IC21送出逆触发指令，状态锁存电路IC22翻转，顺行驱动停止，经转换延时电路延时后，逆行驱动工作，这时，程序计数器IC4作减一运算，全程计数为0，输出脉冲信号使程序状态锁存器IC5翻转，其Q输出为“0”，
输出为“1”，程序选择器IC3将短程次数置入程序计数器IC4，为下一次运行作好程序准备。
排泥机运行返回至始点，预置的运行程序已经运行完毕，此时开停计数器IC12对开机时间也已计数完毕，停机信号被暂存在停逻辑与门IC13。当顺行程开关K2触点闭合，与门IC13导通，停机信号“1”被加入开停状态锁存器IC16复位端R，IC16翻转，输出Q为“0”，泵驱动停止工作，输出
为“1”使状态锁存电路IC22复位，IC22的6脚和14脚均为“0”，顺驱动和逆驱动均停止工作。同时，开停计数器IC12清零，开始对停机时间计数。当停机时间计数完毕后，重复以上的运行。
本实用新型实施例选用CMOS集成元件，触发电平为9V，控制容量≤10KW，各功能单元被集中安装在一个控制机箱内，可调电位器W1、W2、W3、W4和W5的旋钮，手控按钮K1、K4和K5和数字显示屏被安装在机箱面板上。运行程序选择为短程0－－9次，全程0－－9次，短程运行时间选择为0.1－1小时，开机时间和停机时间选择为1－－100小时。
权利要求1.一种排泥机程序控制器，包括开停指令、短程指令、程序控制、开停锁存、输出控制、驱动执行单元，其中开停锁存和输出控制单元是由逻辑门与触发器组成的状态转换电路，驱动执行单元由功率放大电路和执行继电器组成，分为水泵驱动，顺行驱动和逆行驱动三组执行电路，其特征在于a)输出控制单元包括触发指令电路和状态锁存电路，状态锁存电路的顺行输出端和逆行输出端分别接顺行驱动执行电路和逆行驱动执行电路，触发指令电路的顺行触发端和逆行触发端分别接一个顺触发逻辑门和一个逆触发逻辑门的输出端，b)开停锁存单元的输入端接触发指令电路的公共输出端，它有两个互非的输出端，分接开停指令单元开停选择器的选择输入端，其中它的输出正端还接水泵驱动执行电路，它的输出反端还接状态锁存电路的复位端，c)开停指令单元由两组时钟脉冲电路经一个开停选择器接时间计数器组成，时间计数器的输出端分接一个开逻辑门和一个停逻辑门的输入端，开逻辑门的另一个输入端接开停锁存单元的输出反端，开逻辑门输出端接触发指令电路顺触发逻辑门的输入端，顺触发逻辑门的另一个输入端接顺行程开关触点，停逻辑门的另一个输入端也接顺行程开关触点，停逻辑门的输出端接开停锁存单元的复位端，d)短程指令单元由时钟脉冲电路接时间计数器组成，时间计数器的控制输入端接在一个控制逻辑门的输出端，时间计数器的输出端接触发指令电路逆触发逻辑门的输入端，逆触发逻辑门的另一个输出端接逆行程开关触点，e)程序控制单元由程序编码器、程序选择器、程序计数器和程序锁存器联接组成，程序计数器的控制输入端接触发指令电路逆行指令输出端，程序控制单元的输出端从程序锁存器输出端引出接短程指令时间计数器的控制逻辑门的输入端，控制逻辑门的另一个输入端接状态锁存电路的顺行输出端。
2.根据权利要求1所述的程序控制器，其特征在于开停指令和短程指令单元时钟脉冲电路的输出端接一个由显示选择器、显示计数电路和数字显示器组成的数显单元。
3.根据权利要求1或2所述的程序控制器，其特征在于程序计数器接有译码器和数字显示器组成的数显单元。
4.根据权利要求1所述的程序控制器，其特征在于触发指令电路公共输出端与状态锁存电路两个输出端之间跨接了一个由触发器和RC电路组成的转换延时电路。
5.根据权利要求1所述的程序控制器，其特征在于开逻辑门输出端与状态锁存电路两个输出端之间跨接了一个由触发器和时基电路组成的启动间歇电路。
6.根据权利要求1、4或5所述的程序控制器，其特征在于停逻辑门的输出端与开停锁存单元的复位端之间接有一个或门，这个或门的另一个输入端接一个手动常开触点。
7.根据权利要求6所述的程序控制器，其特征在于顺行程开关触点和逆行程开关触点分别并联了一个手动常开触点。
专利摘要本实用新型属于数控装置，具体涉及一种用于自来水沉淀池排泥机械的程序控制器。该控制器包括开停指令、短程指令、程序控制、开停锁存、输出控制、驱动执行和数字显示单元，采用逻辑运算电路实现程序控制，时间计数器结合行程开关触发输出控制，系统结构合理、编程方法简单、动作准确可靠，可实现面板直接编程、短全程多种运行程序选择和开停自动控制。直接提高了排泥机的工作效率。
文档编号G05B19/18GK2181019SQ9324008
公开日1994年10月26日 申请日期1993年9月17日 优先权日1993年9月17日
发明者贾殿玉 申请人:淮南市自来水公司