CN101923327A - 一种紫外线灯管清洗机构的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外线灯管清洗机构的控制系统，包括用于清洗管道组件内紫外线灯管的清洗机构、为清洗机构提供动力的电机、带动清洗机构工作的驱动丝杆，所述电机通过控制线连接至控制器，所述紫外线灯管、驱动丝杆、清洗机构位于管道组件内部，其中，所述的控制系统还包括有具有安装在管道组件外侧与清洗机构上的位置检测装置和内置于控制器的检测单元的双元检测系统。本发明还公开了一种紫外线灯管清洗机构的控制方法，即对清洗机构同时进行位置检测和时间检测的双元检测方法。这样既避免电机失控旋转对设备造成的损坏，使其具有自我保护功能，又提高了清洗系统工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种消毒设备的清洗机构的控制系统，特别涉及的是一种管道式水处理设备中的紫外线灯管清洗机构的控制系统。
本发明还涉及到一种管道式水处理设备中的紫外线灯管清洗机构的控制方法。
背景技术
紫外线消毒技术已经广泛应用于社会生活的各个领域，自来水杀菌消毒也是其重要的应用领域之一。虽然自来水中悬浮物及各种杂质被控制在一定的范围内，但长期在自来水中运行浸泡的紫外线灯管表面仍然会结垢，使紫外线的穿透率降低，结垢到一定程度后如果仍不进行处理，会使紫外线消毒设备完全失去消毒杀菌功能。因此，必须定期对灯管进行除垢处理。
目前除垢的方法通常有两种：其一，定期对灯管及附属光学机构进行人工清洗；其二，采用自动清洗机构定期对灯管及附属光学机构进行清洗。由于实施第一种方法时不仅要拆卸消毒设备的主体结构，增加了工人的劳动强度，而且容易造成灯管及附属光学机构的损坏，在实际中很少采用；其二，是一种灯管除垢的有效途径，但具体实现方法有多种选择，在动力方面可以用气动、液动及电动。但是，由于消毒管道的孔径、空间有限，不适合安装气缸和活塞，所以用电机驱动来提供动力成了一种合适的选择。通过电机的转动来驱动清洗机构的前后运动，以对灯管的有效长度进行刮擦，达到清洗除垢的目的。
在实施的过程中，必须对清洗机构的起点、终点和运动方向进行有效的控制，任何失控都会造成严重的后果：要么行程不够，不能对整个灯管进行有效的清洗，要么电机不停机，拉破灯管、造成清洗部件损坏、烧毁电机等。
在该领域的现有设备中采用两种控制方法对清洗机构进行控制：①采用行程开关、轻触开关、机械开关、磁感应开关等接触式开关作为控制器件，具体实施方案是将这些开关固定于清洗机构行程的尽头，当清洗机构到达行程尽头时触发开关闭合或断开，从而使控制电路产生停止或返回信号，完成对清洗动作的控制；②单一时间检测法，通过对清洗机构实际行程时间的控制，按固定的时间控制清洗机构的清洗动作。
这些控制方法都时单一检测方法，如果该方法失效，将造成设备损坏。而导致该方法失效的原因很多，发生概率较高，主要有：①触点有一定的使用寿命；②由于开关的工作地点靠近水面，容易被氧化和腐蚀，失效的可能性较高。单一的时间检测法，对用液压、气压作为动力的清洗机构有效，因为这些机构在突然失去动力时会自动回到起点，但不适合使用电机驱动的清洗机构。因为当清洗机构在中途突然掉电失去动力时，不能自动回到起点，下次清洗时还按固定的延时时间动作就会出错，造成设备损坏。
因此，要使清洗机构稳定有效工作，必须有效地控制清洗刮擦机构起点、终点、换向等动作，本发明正是为解决此问题而提供的一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中因采用单一的位置检测装置或者时间检测装置来控制清洗机构时所带来的诸多控制缺陷的技术问题，而提供一种采用同时进行位置检测和时间检测的双元检测系统来对清洗机构进行有效的控制。
同时，本发明还提供了一种对紫外线灯管清洗机构同时进行位置检测和时间检测的双元检测控制方法。
为解决上面所述的技术问题，本发明主要采取以下技术方案：
一种紫外线灯管清洗机构的控制系统，包括用于清洗管道组件内紫外线灯管的清洗机构、为清洗机构提供动力的电机、带动清洗机构工作的驱动丝杆，所述电机通过控制线连接至控制器，所述紫外线灯管、驱动丝杆、清洗机构位于管道组件内部，其中，所述的控制系统还包括有具有安装在管道组件外侧与清洗机构上的位置检测装置和内置于控制器的检测单元的双元检测系统。
进一步的，所述的位置检测装置至少包括有第一磁感应开关、第二磁感应开关、第三磁感应开关。其中，第一磁感应开关安装在靠近电机的灯管头部相对应的管道组件外侧；第二磁感应开关安装在灯管尾部相对应的管道组件外侧；第三磁感应开关安装在清洗机构上。所述第一磁感应开关和第二磁感应开关通过同一磁开关连线连接至控制器。第三磁感应开关可以分别与第一、第二磁感应开关进行感应。
作为一项优选方案，所述第一磁感应开关和第二磁感应开关分别与灯管两端固定点之间的距离是2～6cm。
除了内置于控制器的检测单元外，所述控制器还包括：主控芯片，用于协调各功能单元工作状态及进行数据处理，并发出各种操作指令；时间设定单元，用于设定清洗机构的去程行程时间T1和回程行程时间T2；计时单元，用于检测清洗机构的实际去程行程时间t1和实际回程行程时间t2；储存单元，用于储存时间设定单元所设定的参数；时间比较判断单元，用于比较判断实际去程行程时间t1和去程行程时间T1、以及实际回程行程时间t2和回程行程时间T2之间的大小关系。
本发明还提供了一种如上所述的紫外线灯管清洗机构的控制方法，以双元检测的方法进行控制，包括以下步骤：
A初始设置，设定去程行程时间T1、回程行程时间T2；
B按下启动按钮；
C清洗机构处于去程工作状态；
D计时单元对清洗机构的实际去程行程时间t1进行计时，若检测单元检测到第三磁感应开关与第二磁感应开关相互感应，或者t1＝T1，则执行步骤E，否则，则执行步骤C；
E停止去程工作状态，延时后电机反转；
F清洗机构处于回程工作状态；
G计时单元对清洗机构的实际回程行程时间t2进行计时，若检测单元检测到第三磁感应开关与第一磁感应开关相互感应，或者t2＝T2，则执行步骤H；否则，则执行步骤F；
H清洗机构停止工作。
进一步的，在上述步骤E中，清洗机构延时时间为1～3秒。
作为一项优选方案，设定去程行程时间T1比实际去程总行程时间t11长0.5～3秒，设定回程行程时间T2比实际回程总行程时间t22长0.5～3秒，用于实现以位置检测方式为优先的双元检测方法。
采用本发明的技术方案，对清洗机构同时进行位置和时间检测的双元检测，弥补了因采用单一的控制方法造成的对清洗机构的失效控制、失去动力、行程不够等技术缺陷，避免电机失控旋转、失去动力等对设备造成的损坏，使其具有双重的自我保护功能，提高了清洗系统工作的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的管道式紫外线灯管消毒系统的结构图；
图2是本发明实施过程的流程图；
图3是本发明控制器的模块化结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明的技术方案进行详细阐述。
请一并参照图1至图3，图1为本发明的管道式紫外线灯管消毒系统的结构图，图2为本发明实施过程的流程图，图3是本发明控制器的模块化结构图。一种紫外线灯管清洗机构的控制系统，包括位于管道组件9内的紫外线灯管1，所述灯管1包括灯管头部11和灯管尾部12，所述灯管1固定在灯管固定件10上，与所述灯管1平行设置的驱动丝杆4固定在灯管固定件10上，与电机5相连接，清洗机构2位于所述驱动丝杆4上，并与所述灯管1相接触，所述电机5通过驱动丝杆4给清洗机构2提供动力，所述电机5通过控制线7与控制器8连接，所述灯管1、灯管固定件10、驱动丝杆4、清洗机构2位于管道组件9内部，其中，所述的控制系统还包括具有安装在管道组件9外侧与清洗机构2上的位置检测装置和内置于控制器8的检测单元84的双元检测系统。
所述位置检测装置至少包括有三个磁感应开关，其中，第一磁感应开关31安装在靠近电机5的灯管头部11相对应的管道组件9的外侧，第二磁感应开关32安装在灯管尾部12相对应的管道组件9的外侧，第三磁感应开关33安装在所述的清洗机构2上，所述第一磁感应开关31和第二磁感应开关32通过同一磁开关连线6连接至所述控制器8；所述控制器8内具有的检测单元84，用于检测第一磁感应开关31和第三磁感应开关33是否相互感应以及第二磁感应开关32和第三磁感应开关33是否相互感应，同时检测所述计时单元85计时是否结束。
这样，在清洗机构2的控制系统中，通过在控制系统中设置的三个磁感应开关和在控制器8内设置的检测单元84就可以用来实现对清洗机构2同时进行位置检测和时间检测，并且通过所述第一磁感应开关31和第二磁感应开关32所设定的位置就可以控制清洗机构2的工作范围。因此在本发明的控制系统中，采用同时进行位置检测和时间检测的双元检测方法，从而提高了整个系统工作的稳定性和可靠性，同时避免了因采用单一的检测方式造成的对设备潜在的不安全性等技术问题。
其中，所述控制器8还包括：主控芯片81，用于协调各功能单元工作状态及进行数据处理，并发出各种操作指令；时间设定单元82，用于设定清洗机构2的去程行程时间T1和回程行程时间T2；计时单元85，用于检测清洗机构2的实际去程行程时间t1和实际回程行程时间t2；储存单元83，用于储存时间设定单元82所设定的参数；时间比较判断单元86，用于比较判断实际去程行程时间t1和去程行程时间T1、以及实际回程行程时间t2和回程行程时间T2之间的大小关系。
作为本发明的一项优选方案，所述第一磁感应开关31和第二磁感应开关32分别与灯管1两端固定点之间的距离是2～6cm。此处最佳的距离为4cm，首先，保证了所述第一磁感应开关31和第二磁感应开关32之间的灯管长度，即保证了清洗机构2对灯管1清洗的有效长度；其次，此距离的设定保证了一旦磁感应开关检测失效，就可以作为以时间检测方式为主的时间控制的缓冲距离，保证了清洗机构2不会对其自身及灯管1等设备造成损害。
对所述清洗机构2的控制方法，包括以下步骤：
A初始设置，设定去程行程时间T1、回程行程时间T2；
B按下启动按钮；
C清洗机构2处于去程工作状态；
D计时单元85对清洗机构2的实际去程行程时间t1进行计时，若检测单元84检测到第三磁感应开关33与第二磁感应开关32相互感应，或者t1＝T1，则执行步骤E，否则，则执行步骤C；
E停止去程工作状态，延时后电机5反转；
F清洗机构2处于回程工作状态；
G计时单元85对清洗机构2的实际回程行程时间t2进行计时，若检测单元84检测到第三磁感应开关33与第一磁感应开关31相互感应，或者t2＝T2，则执行步骤H；否则，则执行步骤F；
H清洗机构2停止工作。
当启动按钮按下时，由于给电机5提供的电源电压、频率和控制器8的晶体振荡频率是固定不变的，所以电机5的转速就是固定的，进一步决定了清洗机构2的清洗速度，因此，也决定了清洗机构2的实际去程总行程时间t11和实际回程总行程时间t22是一个固定常数，且若在理想情况下，则有t11＝t22。
在上述各个步骤中提到的各种时间参数说明如下：
实际去程行程时间t1是清洗机构2在采用位置检测方式的情况下，完成去程清洗工作所需要的时间；实际回程行程时间t2是清洗机构2采用位置检测方式时完成回程清洗工作所需要的时间；去程行程时间T1是清洗机构2在采用时间检测方式的情况下，设定清洗机构2完成去程清洗工作的时间；回程行程时间T2是清洗机构2在采用时间检测方式的情况下，设定清洗机构2完成回程清洗工作的时间。
上述步骤E中，清洗机构2的延时时间范围为1～3秒。其中，最佳延时时间为2秒，这样清洗机构2在去程停止点的停留时间不至于过短，也不能过长。
作为本发明的进一步改进，设定去程行程时间T1比实际去程总行程时间t11长0.5～3秒，设定回程行程时间T2比实际回程总行程时间t22长0.5～3秒。其中，实际去程总行程时间t11是指清洗机构2在第一磁感应开关31和第二磁感应开关32之间的范围内完成的去程清洗工作所用的时间；实际回程总行程时间t22是清洗机构2在第二磁感应开关32和第一磁感应开关31之间的范围内完成的回程清洗工作所用的时间。但是T1大于t11和T2大于t22的大于量应该分别控制在0.5～3秒的范围内，最佳大于量为1秒，这就保证了一方面以位置检测为优先的双元控制检测方法，另一方面一旦磁感应开关检测失效，可以保证在较短的时间内采用时间检测方式对清洗机构2进行控制。
该清洗机构2的工作过程如下：
初始设置完成后，按下启动按钮，电机5通过带动驱动丝杆4转动来向清洗机构2提供动力，清洗机构2进入去程清洗工作状态，当检测单元84检测到第三磁感应开关33和第二磁感应开关32相互感应后，通过磁开关连线6向控制器8传送这一感应信号，由控制器8发出指令使清洗机构2停止去程清洗工作并延时，再由控制器8发出指令使电机5反转以使清洗机构2进入回程工作状态，同样，当检测到第三磁感应开关33和第一磁感应开关31相互感应后，通过磁开关连线6向控制器8传送这一感应信号，由控制器8发出指令使清洗机构2停止回程清洗工作，完成一个清洗过程。
时间检测方式的过程如上所述，区别主要在于，控制器8的检测单元84就针对由时间设定单元82设定的去程行程时间T1和回程行程时间T2进行检测，当检测到计时单元85对T1和T2计时结束，则由控制器8发出相应的指令，来控制清洗机构2做出相应的动作。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员来说，可以根据上述的说明而做出的各种方案、修改和改动，但这些改动都应该包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种紫外线灯管清洗机构的控制系统，包括用于清洗管道组件(9)内紫外线灯管(1)的清洗机构(2)、为清洗机构(2)提供动力的电机(5)、带动清洗机构(2)工作的驱动丝杆(4)，所述电机(5)通过控制线(7)连接至控制器(8)，所述紫外线灯管(1)、驱动丝杆(4)、清洗机构(2)位于管道组件(9)内部，其特征在于：所述的控制系统还包括有具有安装在管道组件(9)外侧与清洗机构(2)上的位置检测装置和内置于控制器(8)的检测单元(84)的双元检测系统。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征还在于：所述位置检测装置至少包括有第一磁感应开关(31)、第二磁感应开关(32)、第三磁感应开关(33)。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：第一磁感应开关(31)安装在靠近电机(5)的灯管头部(11)相对应的管道组件(9)外侧；第二磁感应开关(32)安装在灯管尾部(12)相对应的管道组件(9)外侧。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：第三磁感应开关(33)安装在清洗机构(2)上。
5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述第一磁感应开关(31)和第二磁感应开关(32)通过同一磁开关连线(6)连接至控制器(8)。
6.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述第一磁感应开关(31)和第二磁感应开关(32)分别与灯管(1)两端固定点之间的距离是2～6cm。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征还在于，所述控制器(8)还包括：
主控芯片(81)，用于协调各功能单元工作状态及进行数据处理，并发出各种操作指令；
时间设定单元(82)，用于设定清洗机构(2)的去程行程时间T1和回程行程时间T2；
储存单元(83)，用于储存时间设定单元(82)所设定的参数；
计时单元(85)，用于检测清洗机构(2)的实际去程行程时间t1和实际回程行程时间t2；
时间比较判断单元(86)，用于比较判断实际去程行程时间t1和去程行程时间T1、以及实际回程行程时间t2和回程行程时间T2之间的大小关系。
8.一种如权利要求1至7任一所述的紫外线灯管清洗机构的控制方法，其特征在于，以双元检测的方法进行控制，包括以下步骤：
A初始设置，设定去程行程时间T1、回程行程时间T2；
B按下启动按钮；
C清洗机构(2)处于去程工作状态；
D计时单元(85)对清洗机构(2)的实际去程行程时间t1进行计时，若检测单元(84)检测到第三磁感应开关(33)与第二磁感应开关(32)相互感应，或者t1＝T1，则执行步骤E，否则，则执行步骤C；
E停止去程工作状态，延时后电机(5)反转；
F清洗机构(2)处于回程工作状态；
G计时单元(85)对清洗机构(2)的实际回程行程时间t2进行计时，若检测单元(84)检测到第三磁感应开关(33)与第一磁感应开关(31)相互感应，或者t2＝T2，则执行步骤H；否则，则执行步骤F；
H清洗机构(2)停止工作。
9.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤E中，清洗机构(2)延时时间为1～3秒。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，设定去程行程时间T1比实际去程总行程时间t11长0.5～3秒，设定回程行程时间T2比实际回程总行程时间t22长0.5～3秒，用于实现以位置检测方式为优先的双元检测方法。
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