一种硬水、浓水、循环水电化学水处理控制系统的制作方法

本实用新型一种硬水、浓水、循环水电化学水处理控制系统，属于电化学水处理控制系统技术领域。

背景技术：

随着节能环保产业的发展，对污水处理的要求越来越高，尤其工业用水伴随着大量硬水、浓水、循环水的产生，部分厂家为节省水处理成本，将未加处理的工业废水通过洒水车撒在公路路面，造成路面污染，甚至可能影响地下水安全。

目前使用的水处理装置主要通过电解方式对污水进行处理，采用单一工作直流电供给水处理装置中的阳极和阴极，利用水中矿物质的电化学特性，通过电解来调节水中矿物质的平衡，让易结垢的矿物质预先结垢，并主要用于去除水中的钙、镁离子，并产生次氯酸盐实现软化清洁水的目的。

由于整个水处理过程对控制系统有着严格的要求，目前厂家使用的水处理控制系统，包括一整套电解控制装置、电动阀及通信模块，该系统可以在安装后实现无人值守的全自动监控功能，但在使用过程中也发现存在以下缺点：

1、整套控制系统结构复杂，控制信号反馈精确灵敏，安装运行需要由专业人员进行操作，出现故障维护时间长，维护费用高，每套系统的购买成本高，至少都在百万元以上，使得在有水处理需求的工厂中难以推广；

2、水处理装置内部长时间进行电解作业，会在电极上附着大量的沉积物，当沉积物累积到一定厚度时，系统处理废水的效率会急剧下降，现有装置在进行除垢作业时，都必须将整个水处理装置拆解，将内部的电极板取出再进行处理，整个过程费时费力，且容易损坏相应传感器及控制部件，装置缺少相应的除垢部件；

3、在进行水电解作业时，现有装置为电极板通入低电压的直流电，在运行过程中，经常出现通电电源不稳定的情况，这样会严重影响电解水效果，使得处理后的水质依然达不到净化水的指标，存在处理后的水质依然很差的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种硬水、浓水、循环水电化学水处理控制系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种硬水、浓水、循环水电化学水处理控制系统，在水处理控制系统中设置有多套水处理装置，所述每套水处理装置包括电解罐、进水电动阀、排水电动阀、驱动电机；

所述电解罐通过进水管道与进水电动阀相连，所述进水电动阀的进水口与进水总管道相连；

所述电解罐的排污口接排水电动阀后与水垢沉淀池相连；

所述电解罐的内部设置有电极板，所述电极板的外侧面设置有环形刮刀，所述刮刀的中心位置与丝杆相连，所述丝杆与驱动电机传动连接；

所述丝杆的一侧还平行设置有刮刀位置传感器；

所述电解罐的内部还设置有清洗管，所述清洗管的喷口对准电极板设置，所述清洗管的进水口与清洗电动阀相连；

水处理控制系统还包括plc控制器，所述plc控制器通过导线分别与进水电动阀、排水电动阀、驱动电机、清洗电动阀的控制端相连，所述刮刀位置传感器的信号输出端与plc控制器相连；

所述plc控制器通过导线与电解电源控制模块的控制端相连，所述电解电源控制模块的电源输出端与电极板相连；

所述plc控制器通过导线还与数据通信模块相连，所述数据通信模块通过rs485现场通信总线与监控计算机或hmi设备相连；

所述plc控制器的电源输入端与电源模块相连。

所述进水电动阀、排水电动阀、清洗电动阀内部均设置有传感器。

所述plc控制器具备自动控制和手动控制切换功能；所述plc控制器的电路结构为：

所述plc控制器的1脚、2脚接直流输入电源；

所述plc控制器的4脚接启动按钮；

所述plc控制器的5脚至17脚分别与各功能模块的信号反馈端相连；

所述plc控制器的18脚与自动、手动切换按钮相连；

所述plc控制器的19脚与复位按钮相连；

所述plc控制器的20脚至34脚分别串接中间继电器线圈后与各功能模块的控制端相连；

所述plc控制器的35脚串接中间继电器线圈后与电解电源控制模块的控制端相连；

所述plc控制器的36脚、37脚分别与数据通信模块相连。

所述plc控制器的23脚至35脚还分别并接有手动控制开关。

所述plc控制器控制端的电路结构为：

所述plc控制器的23脚为清洗电动阀的关闭信号输出端；

所述plc控制器的24脚为清洗电动阀的打开信号输出端；

所述plc控制器的31脚为排水电动阀的打开信号输出端；

所述plc控制器的32脚为排水电动阀的关闭信号输出端；

所述plc控制器的33脚为进水电动阀的打开信号输出端；

所述plc控制器的34脚为进水电动阀的关闭信号输出端。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的电化学水处理控制系统结构简单，成本低，使用方便，通过在现有水处理装置上安装电动阀及相应传感器，将其控制端统一接入plc控制器，另外加装手动控制开关和按钮，方便自动控制与手动控制功能的切换，实现对装置操作统一的管理与控制，提高使用上的容错率；使用的水处理装置内部设置有相应的除垢装置，可以在每次使用后配合刮刀与清洗管对电极板及筒壁进行清洗，随时保持电极板高效率的电解作业；本实用新型另外使用专业的电解电源控制模块为电极板供电，配合输出特定的电流电压参数，输出恒流电源，可以保证电解工作高效稳定进行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型水处理装置的结构示意图；

图3为本实用新型的电路结构示意图；

图4为本实用新型plc控制器的电路图；

图5为本实用新型plc控制器控制端的电路图；

图中：1为水处理装置、2为电解罐、3为进水电动阀、4为排水电动阀、5为驱动电机、6为水垢沉淀池、7为电极板、8为刮刀、9为丝杆、10为刮刀位置传感器、11为清洗管、12为清洗电动阀、13为plc控制器、14为电解电源控制模块、15为数据通信模块、16为监控计算机、17为电源模块。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型一种硬水、浓水、循环水电化学水处理控制系统，在水处理控制系统中设置有多套水处理装置（1），所述每套水处理装置（1）包括电解罐（2）、进水电动阀（3）、排水电动阀（4）、驱动电机（5）；

所述电解罐（2）通过进水管道与进水电动阀（3）相连，所述进水电动阀（3）的进水口与进水总管道相连；

所述电解罐（2）的排污口接排水电动阀（4）后与水垢沉淀池（6）相连；

所述电解罐（2）的内部设置有电极板（7），所述电极板（7）的外侧面设置有环形刮刀（8），所述刮刀（8）的中心位置与丝杆（9）相连，所述丝杆（9）与驱动电机（5）传动连接；

所述丝杆（9）的一侧还平行设置有刮刀位置传感器（10）；

所述电解罐（2）的内部还设置有清洗管（11），所述清洗管（11）的喷口对准电极板（7）设置，所述清洗管（11）的进水口与清洗电动阀（12）相连；

水处理控制系统还包括plc控制器（13），所述plc控制器（13）通过导线分别与进水电动阀（3）、排水电动阀（4）、驱动电机（5）、清洗电动阀（12）的控制端相连，所述刮刀位置传感器（10）的信号输出端与plc控制器（13）相连；

所述plc控制器（13）通过导线与电解电源控制模块（14）的控制端相连，所述电解电源控制模块（14）的电源输出端与电极板（7）相连；

所述plc控制器（13）通过导线还与数据通信模块（15）相连，所述数据通信模块（15）通过rs485现场通信总线与监控计算机（16）或hmi设备相连；

所述plc控制器（13）的电源输入端与电源模块（17）相连。

所述进水电动阀（3）、排水电动阀（4）、清洗电动阀（12）内部均设置有传感器。

所述plc控制器（13）具备自动控制和手动控制切换功能；所述plc控制器（13）的电路结构为：

所述plc控制器（13）的1脚、2脚接直流输入电源；

所述plc控制器（13）的4脚接启动按钮；

所述plc控制器（13）的5脚至17脚分别与各功能模块的信号反馈端相连；

所述plc控制器（13）的18脚与自动、手动切换按钮相连；

所述plc控制器（13）的19脚与复位按钮相连；

所述plc控制器（13）的20脚至34脚分别串接中间继电器线圈后与各功能模块的控制端相连；

所述plc控制器（13）的35脚串接中间继电器线圈后与电解电源控制模块（14）的控制端相连；

所述plc控制器（13）的36脚、37脚分别与数据通信模块（15）相连。

所述plc控制器（13）的23脚至35脚还分别并接有手动控制开关。

所述plc控制器（13）控制端的电路结构为：

所述plc控制器（13）的23脚为清洗电动阀（12）的关闭信号输出端；

所述plc控制器（13）的24脚为清洗电动阀（12）的打开信号输出端；

所述plc控制器（13）的31脚为排水电动阀（4）的打开信号输出端；

所述plc控制器（13）的32脚为排水电动阀（4）的关闭信号输出端；

所述plc控制器（13）的33脚为进水电动阀（3）的打开信号输出端；

所述plc控制器（13）的34脚为进水电动阀（3）的关闭信号输出端。

本实用新型提供的电化学水处理控制系统较同类型产品结构简单、成本更低、控制更加精确，并支持全自动半自动控制切换，plc编程简单，应用成本低，调试设备方便，并能对水处理装置内部电极板进行自动清理，除垢省时省力；

本实用新型在使用前，需要对现有水处理管道进行改造，包括将进水管与多套水处理装置的进水管并接，在每套水处理装置的进水口及排水口处安装带有传感器的电动阀，配合接触器及行程开关，可以通过plc控制器对相应电动阀进行开闭控制；本实用新型使用的电解罐内部设置有一套自清洁装置，包括在筒内表面设置的刮刀，在电解罐阳极板附近设置的清洗管，可以对电极板上的附着物进行有效的除垢作业，保持电极板的电解效率，所述刮刀通过驱动电机控制丝杆使其运作，可以将筒内壁上附着物刮下，所述驱动电机和控制清洗管的电动阀均通过导线与plc控制器连接，实现自动或手动控制；所述电极板外接电源线，从电解罐罐顶引出，统一连接到电解电源控制模块，由电解电源控制模块为其统一供电。

本实用新型在运作过程中，通过plc控制器收集相应传感器采集到的数据，并通过内部预设参数执行相应操作脚本，工作人员也可根据实际情况将控制权限切换为手动控制，使水处理控制过程自由度更高。

本实用新型系统采用自动化控制，工业废水处理能力强，处理效率高；使用plc程序控制器进行统一控制管理，使用过程如下：

在使用时，进水主管道进水后，plc控制器先控制进水阀门开启，排水阀门关闭。待连续电解工作相应时间后控制进水阀门关闭，控制排水阀门开启，排水完成后进行除垢作业。

在进行除垢作业时，plc控制刮刀运行。刮刀运行完毕后，清洗阀门开启，持续冲洗一定时间，冲洗水带着刮刀刮下的水垢和电极板上冲洗下来的水垢一并排入污水深沉池。

设备启用时，首先检查排水手动闸阀是否全开，排水电动阀是否关闭；进水手动闸阀是否关闭，进水电动阀是否全开；冲洗电动阀是否关闭，冲洗手动闸阀是否全开；刮刀是否全部都在上止点。

然后开启设备总进水阀门，待处理的水进入进水总管后，经过总过滤器到达单台设备的进水管。

设备的投运顺序如下：

步骤一：设备上电后，将程序打在手动运行状态，慢慢开启手动进水闸阀，单独调节每个筒的进水流量，使进入筒内的水完全能够从出水口排出而不从筒顶溢出为止。

步骤二：将程序打在自动运行状态，按下复位按钮并松开，等待程序复位完成。

步骤三：按下启动按钮，程序自动运行。

在使用时，进水主管道进水后，plc控制器先控制进水电动阀门开启，控制排水电动阀门关闭，根据待处理水的水质分析报告设定持续电解的相应时间；在进行电极板除垢作业时，先控制刮刀运行，当刮刀运行一个循环后，控制清洗阀门开启，持续一定时间后停止冲洗水；刮刀运行过程中，通过刮刀位置传感器反馈位置信号，当刮刀到达刮刀运动传感器的一端时，传感器反馈信号给plc，plc停止刮刀运动，并控制刮刀向反向运动，到达传感器另一端，完成一个运动循环周期。

所述电解电源控制模块对电极板供电时，自动按设定参数运行；开机输出电压建立时间<3s；本实用新型使用的电解电源控制模块工作参数如下：输入电压ac220v，输入频率50hz或60hz，输入电流14a，源变化率15%，输出电压范围在0.2v～20v，输出电流范围在1.2a～120a，负载变化率0.5%，输出电压保护点20.4v，输出电流保护点122.4a，电源转化率86%。

本实用新型在使用时，开启plc控制器启动按钮，系统判断接收信号为高电平时，内部程序自检，首先控制y03排水阀门关闭，系统接收到x03排水阀关闭信号反馈后，控制y03排水阀门断电，向y00电解电源和y02进水阀的中间继电器上电，此时系统接收到x02进水阀打开信号反馈后，控制y02进水阀门断电，延时1小时（该事件也可根据待处理水的水质分析报告设定）；到时间后，y00电解电源断开，y01进水阀关闭，系统接收到x01进水阀关闭信号反馈后，y01进水阀断电，y04排水阀打开，系统接收到x04排水阀打开信号反馈后，y04排水阀断电；下一步进行筒内除垢及清洗作业，完成上述工作后开始新一轮控制循环，如果停止则向控制器发送结束信号。

当电解罐内电解作业进行一段时间后，需要控制刮刀对电解罐内筒壁进行除垢作业，在控制时，首先通过plc控制器向驱动电机发送动作指令，发送y05刮刀下行信号，刮刀下行对电解罐内筒壁进行除垢，控制刮刀沿着内筒壁由上至下运动，同时plc控制器实时接收刮刀位置传感器反馈信号，当接收到x05刮刀下止点信号反馈时，则控制停止发送y05刮刀下行信号，并控制发送y06刮刀上行信号，系统接收到y06刮刀上行信号反馈，控制刮刀沿着电极板由下至上返回运动，当接收到x06刮刀上止点信号反馈时，则控制停止发送y06刮刀上行信号，此时系统根据控制需要判断是否需要重复一次新的动作循环，如果除垢作业已完成，则控制刮刀停止动作。

当使用清洗管对电极板进行喷水作业时，需要对清洗电动阀进行周期控制，控制方法可以为手动控制，也可为自动控制；当采用自动控制时，首先操作plc控制器向清洗电动阀发送清洗阀打开指令，发送y11清洗阀打开信号，此时判断当前清洗需求，如保持冲洗状态则持续发送x11清洗阀打开信号，延时1分钟；然后控制发送y12清洗阀关闭信号，此时判断当前清洗需求，如清洗完毕，控制反馈x12清洗阀关闭信号，此时判断是否进入循环动作，如清洗作业已结束，则控制清洗阀关闭。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。