CN103246222A - 有自我诊断功能的智能化反渗透纯水机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，包括传感模块，控制模块，执行模块，显示模块，其特征在于，核心控制模块为一单片机，传感模块包括用于测量进水流量的进水流量计、进水压力传感器、出水压力传感器、水传感器，执行模块包括进水电磁阀、水泵、冲洗电磁阀。控制模块能独立的控制执行模块的各个单元的工作，依据不同执行模块单元组合所得到的传感模块信号，对传感模块和执行模块的各个部件进行智能化自检诊断，即时作出提示和警示，方便用户使用和判定，提高维护人员处理的准确性，还能通过数据端口连接上位计算机，达到生产调试的直观化和自动化。

Description

有自我诊断功能的智能化反渗透纯水机控制器

技术领域

本发明涉及控制和智能化诊断技术，特别是涉及一种有自我诊断功能的智能化反渗透纯水机控制器。

背景技术

反渗透纯水机是利用半透性反渗透膜的分离功能，将水在施以一定压力的情况下，通过反渗透膜，部分水分子透过反渗透膜流出，即为纯水。水中的杂质(如无机盐、有机物、微生物等)相对浓缩后流出，技术上称之为浓水。由于反渗透膜工作时需要足够的压力，一般情况下都需要有增压水泵提升压力，以及在浓水出口施以限流装置，通过控制浓水流量的方式保证反渗透膜有足够的渗透压。同时为保证反渗透膜能长期安全的工作，在其前面必须有预处理的前置滤芯

无论从哪个角度说，反渗透纯水机是净水器中结构最复杂、电器部件最多的，加上对水压的要求很高，所以反渗透纯水机由于各个部件原因引起的故障相对较多，很多故障必须是在带水和高水压状态下才能判定，这给反渗透纯水机的生产调试、售后维护都带来了很大的不便，必须是经过严格长期培训的人员才能胜任这些工作。给企业特别是给消费者带来了很大的经济负担，是全面推广反渗透技术面临的巨大挑战。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中作为反渗透纯水机在生产调试和售后维护中存在的困难，提供一种有自我诊断功能的智能化反渗透纯水机控制器，通过单片机处理传感模块采集的信号，对相应的传感器部件和输出与执行机构进行智能化自检诊断，即时作出提示和警示，方便用户使用和判定，提高维护人员处理的准确性，还能通过数据端口连接上位计算机，达到生产调试的直观化和自动化。

本发明提供的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，包括传感模块，控制模块，执行模块，显示模块，其特征在于，核心控制模块为一单片机，输入与传感模块相连，输出与执行模块和显示模块相连，传感模块包括用于测量进水流量的进水流量计；

所述传感模块还包括进水压力传感器、出水压力传感器、水传感器，执行模块包括进水电磁阀、水泵、冲洗电磁阀；

所述控制模块能独立的控制执行模块的各个单元的工作，依据不同执行模块单元组合所得到的传感模块信号，对传感模块和执行模块的各个部件进行诊断；

所述有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器控制模块的操作运行控制方法是用汇编语言编制其工作程序，主程序的流程如下：

(1)开机初始化；

(2)读取故障标志并显示，确认反渗透纯水机是否能工作；

(3)冲洗及冲洗状态自检程序，对冲洗状态下的流量进行判断，确定相应传感器和执行单元是否正常；

(4)制水及制水状态自检程序，对制水状态下的流量进行判断，确定相应执行单元是否正常；

(5)显示数值和相关信息；

(6)对个单元的状态识别标志进行修正；

(7)对新的参比数值进行储存。

所述有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器控制模块的操作运行控制功能中有一冲洗及冲洗状态自检的功能，程序如下：

(1)开启进水电磁阀、冲洗电磁阀；

(2)对进水压力传感器进行判断，对进水流量计进行判断；

(3)确定源水是否送达；

(4)判定冲洗电磁阀关闭前后的流量值诊断冲洗电磁阀的工作状态；

(5)比较当前流量值和参比数值，判断前置滤芯是否正常；

(6)修改进水压力传感器、进水流量计、冲洗电磁阀、前置滤芯的状态识别标志。

所述有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器控制模块的操作运行控制功能中有一制水及制水状态自检的功能，程序如下：

(1)开启水泵进入制水状态；

(2)测得进水流量值；

(3)根据预先设定的判断公式与对参比数值进行计算；

(4)依据计算结果判断水泵的工作是否正常；

(5)根据预先设定的判断公式与上次制水时的流量值进行比较，判定反渗透膜的工作状态；

(6)修改相关单元的状态识别标志；

(7)对新的参比数值进行储存。

所述有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器控制模块中有串行数据读写功能和串行数据端口，利用串行数据端口可以实现数据读取和交换，实现上位计算机调试和外接辅助诊断设备。

附图说明

图1是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器原理框图；

图2是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的反渗透纯水机示意图；

图3是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的主程序流程框图；

图4是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的冲洗及冲洗状态自检程序流程框图；

图5是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的制水及制水状态自检程序流程框图；

具体实施方法

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

参见图1所示，本发明实施例所提供的一种有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器包括：

硬件部分，由控制模块，传感模块，执行模块，显示模块四部分组成，其中，

控制模块核心是单片机(STC12LE5410AD)。

传感模块由进水流量计、进水压力传感器、出水压力传感器、水传感器以及相关电路组成，连接至单片机的输入端口。

执行模块由进水电磁阀、水泵、冲洗电磁阀以及相关驱动电路组成，由单片机的输出端口驱动。

串行数据端口连接至单片机的相应输入和输出端口。

单片机及其外围电路、传感器相关电路、执行单元驱动电路和显示模块显示屏集中安装在一块印刷电路板上。

下面是本发明的工作原理。

有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器基本数据是水的流量值，根据不同的工作状态和不同的部件要求，会得到不同的基本流量参数：

进水电磁阀正常开启时，进水压力传感器有感知信号，进水流量计有流量值；

冲洗电磁阀正常开启时，水路中的流量值将大幅增加，可以通过读取进水流量计的流量值来确认；

水泵启动时压力会增加从而提高了流量值，当水泵工作不正常时水压就下降，进水流量值也就达不到设定的要求；

前置滤芯正常时，流入的源水能保证后级正常工作，当前置滤芯堵塞时进水流量值就会大幅下降；

图2所示的是反渗透纯水机示意图，水流途径为：进水口1，进水电磁阀2，进水压力传感器3，进水流量计4，前置滤芯5，水泵6，反渗透膜7，反渗透膜进水口8，反渗透膜纯水出水口9，出水压力传感器10，纯水出水口11，反渗透膜浓水出水口12，冲洗电磁阀13，浓水限流阀14，浓水出水口15，水传感器16。

当满足制水条件时反渗透纯水机制水过程开始，控制器先开启进水电磁阀2，源水经进水口1流入，正常时进水压力传感器3有感知信号、进水流量计4有流量值。当进水电磁阀2出现故障或无源水输入时，进水压力传感器3无感知信号、进水流量计4无流量值。

当进水压力传感器3或进水流量计4出现故障时，虽有源水输入但进水压力传感器3无感知信号或进水流量计4无流量值。此时就能判定这个部件出现故障，由于进水压力传感器3或进水流量计4出现故障并不会影响制水，所以我们只将其认定为一级故障作出维修提示，但不停止反渗透纯水机工作。

制水前先进行冲洗，目的是冲走反渗透膜7内部残留的杂质。冲洗电磁阀13和浓水限流阀14是并联连通的，当冲洗电磁阀13关闭时从反渗透膜浓水出水口12流出的浓水仅经过浓水限流阀14从浓水出水口15流出，此时的流量值LP较小，冲洗电磁阀13正常开启时，水路中的流量值LC将大幅增加，可以通过读取进水流量计4的流量值来确认。如果冲洗电磁阀13不能开启时，虽然不能进行反渗透膜7的冲洗但不影响反渗透纯水机的制水，我们只将其认定为一级故障作出维修提示，不停止反渗透纯水机工作。如果冲洗电磁阀13不能关闭时，就不能保证足够的压力以维持反渗透膜7的制水，我们将其认定为二级故障作出维修警示，同时停止反渗透纯水机工作等待修理。反渗透膜纯水出水口9的纯水流经出水压力传感器10从纯水出水口11输出，出水压力传感器10可以作为启动反渗透纯水机制水的信号。

反渗透膜7制水需要足够高的水压力，市政自来水无法达到需要水泵6进行增压，水泵6启动时压力会增加从而达到较高的流量值LB，当水泵6工作不正常时水压就下降，进水流量值也就达不到设定的要求。根据反渗透膜7的特性和水泵6的工作特点，我们设定了几种状态，正常制水的进水流量值应该满足240ml/min，达不到作为一级故障处理；LB＞1.5LP(LP是水泵6未启动时的进水流量值)，如果达不到说明水泵6没有工作或出现故障不能保证反渗透膜7制水，作为二级故障处理；鉴于整个水路的流量值不会发生突变的原则此次进水流量值LB不会大于上次制水时进水流量值LBC的1.2倍。

前置滤芯5是源水水流通路，正常时应该能确保流量值LC大于210ml/min，如果达不到这个数值说明前置滤芯5堵塞，但因为这个变化是不会突变的，我们只将其认定为一级故障作出维修提示，不停止反渗透纯水机工作。

水传感器16的任务是感知是否存在漏水现象，它的权重是最大的，控制器一旦感知就会立即关闭进水电磁阀2，停止反渗透纯水机工作。

图3所示的是本发明实施例的主程序流程框图，使用汇编语言编制，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能；

(1)开机初始化；

(2)读取故障标志并显示，确认反渗透纯水机是否能工作：无故障执行下面的程序，一级故障也可继续执行程序，有二级故障则停止执行下面程序等待维修；

(3)从其它传感器(如出水压力传感器10)感知是否需要制水，如果需要进入下面程序；

(4)，在冲洗状态下完成对进水电磁阀2、进水压力传感器3、进水流量计4、冲洗电磁阀13、前置滤芯5的自检；

(5)执行《制水及制水状态自检程序》，在制水状态下完成对水泵6、反渗透膜7的自检；

(6)显示数值和功能相关信息；

(7)对个单元的状态识别标志进行修正，以备以后使用或串行数据端口调用；

(8)对新的参比数值进行储存，以备以后使用或串行数据端口调用。

图4是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的冲洗及冲洗状态自检程序流程框图当主程序进入制水时就进入本程序：

(1)开启进水电磁阀2、冲洗电磁阀13；

(2)对进水压力传感器3进行判断，对进水流量计4进行判断；

(3)其中一个出现故障作一级故障标志，继续执行下面程序；如果二个都没有感知作为无源水处理；

(4)判定冲洗电磁阀13关闭前流量值LC和冲洗电磁阀13关闭后的流量值LP，诊断冲洗电磁阀13的工作状态；

(5)比较冲洗电磁阀13关闭前流量值LC和参比数值，判断前置滤芯5是否正常；

(6)修改进水压力传感器3、进水流量计4、冲洗电磁阀13、前置滤芯5的状态识别标志。

图5是本发明实施例有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器的制水及制水状态自检的功能，程序如下：

(1)开启水泵6进入制水状态；

(2)测得进水流量值LB；

(3)根据预先设定的判断公式与对参比数值进行计算；

(4)将LB与LP比较，依据计算结果判断水泵6的工作是否正常；

(5)根据预先设定的判断公式与上次制水时的流量值LBC进行比较，判定反渗透膜7的工作状态；

(6)修改相关单元的状态识别标志；

(7)对新的参比数值进行储存。

水传感器16的任务是感知是否存在漏水现象，它的权重是最大的，控制器在执行程序的过程中不断的利用中断来检测，一旦感知就会立即关闭进水电磁阀2，停止反渗透纯水机工作。

Claims (7)

1.一种有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，包括传感模块，控制模块，执行模块，显示模块，其特征在于，核心控制模块为一单片机，输入与传感模块相连，输出与执行模块和显示模块相连，传感模块包括用于测量进水流量的进水流量计。

2.根据权利要求1所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于，所述传感模块还包括进水压力传感器、出水压力传感器、水传感器，执行模块包括进水电磁阀、水泵、冲洗电磁阀。

3.根据权利要求1所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于，控制模块能独立的控制执行模块的各个单元的工作，依据不同执行模块单元组合所得到的传感模块信号，对传感模块和执行模块的各个部件进行诊断。

4.根据权利要求1所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于，控制模块的操作运行控制方法是用汇编语言编制其工作程序，主程序的流程如下：

(1)开机初始化；

(2)读取故障标志并显示，确认反渗透纯水机是否能工作；

(3)冲洗及冲洗状态自检程序，对冲洗状态下的流量进行判断，确定相应传感器和执行单元是否正常；

(4)制水及制水状态自检程序，对制水状态下的流量进行判断，确定相应执行单元是否正常；

(5)显示数值和相关信息；

(6)对个单元的状态识别标志进行修正；

(7)对新的参比数值进行储存。

5.根据权利要求4所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于其控制功能中有一冲洗及冲洗状态自检的功能，程序如下：

(1)开启进水电磁阀、冲洗电磁阀；

(2)对进水压力传感器进行判断，对进水流量计进行判断；

(3)确定源水是否送达；

(4)判定冲洗电磁阀关闭前后的流量值诊断冲洗电磁阀的工作状态；

(5)比较当前流量值和参比数值，判断前置滤芯是否正常；

(6)修改进水压力传感器、进水流量计、冲洗电磁阀、前置滤芯的状态识别标志。

6.根据权利要求4所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于其控制功能中有一制水及制水状态自检的功能，程序如下：

(1)开启水泵进入制水状态； 

(2)测得进水流量值；

(3)根据预先设定的判断公式与对参比数值进行计算；

(4)依据计算结果判断水泵的工作是否正常；

(5)根据预先设定的判断公式与上次制水时的流量值进行比较，判定反渗透膜的工作状态；

(6)修改相关单元的状态识别标志；

(7)对新的参比数值进行储存。

7.根据权利要求4所述的有自我诊断功能的反渗透纯水机控制器，其特征在于其控制功模块中有串行数据读写功能和串行数据端口，利用串行数据端口可以实现数据读取和交换，实现上位计算机调试和外接辅助诊断设备。 

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