CN115842969B - 一种污水处理控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理控制器，用于控制污水处理设备、设施或装置，包括：处理器以及与所述处理器连接的输出端口、输入端口和通讯端口；所述处理器，用于响应于用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置；其中，自定义配置的内容包括：控制对象、采集对象和***参数；所述输出端口用于接入各控制对象，以使得所述处理器对各控制对象进行控制；所述输入端口用于接入各采集对象，以使得所述处理器对各采集对象进行数据信息的采集；所述通讯端口用于接入采集对象或数据交互接口，以使得所述处理器能够对接入所述通讯接口的采集对象或数据交互接口进行数据通信与交互。

Description

一种污水处理控制器

技术领域

本发明涉及污水处理控制技术领域，尤其涉及一种污水处理控制器。

背景技术

现有污水处理设施、设备、装置都是采用可编程逻辑控制器或预先开发好的专用控制器作为自动化控制的控制单元，这些污水处理设施、设备、装置的自动化控制逻辑需要采用开发工具并进行编程、编译、程序下载来实现。

但是控制污水处理的控制器、方式、方法无法做到通用化，面对变化的控制对象和方法，需要事先通过程序开发来实现，其开发周期长、实现过程复杂、无法简单的实现快速适配，并且采用的可编程逻辑控制器或专用控制器需要通过定制开发甚至还需额外增加扩展网络模块才能实现第三方接入或远程接入。

发明内容

本发明提供了一种污水控制器，以解决现有技术中污水处理控制器无法通用化以及快速适配的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种污水处理控制器，用于控制污水处理设备、设施或装置，包括：处理器以及与所述处理器连接的输出端口、输入端口和通讯端口；

所述处理器，用于响应于用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置；其中，自定义配置的内容包括：控制对象、采集对象和***参数；

所述输出端口用于接入各控制对象，以使得所述处理器对各控制对象进行控制；

所述输入端口用于接入各采集对象，以使得所述处理器对各采集对象进行数据信息的采集；

所述通讯端口用于接入采集对象或数据交互接口，以使得所述处理器能够对接入所述通讯端口的采集对象或数据交互接口进行数据通信与交互。

作为优选方案，所述用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置，具体为：

用户预先通过选择、配置、关联、排列、组合、排列组合的方式，将所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型、应用条件、应用场景和应用环境进行自定义配置，得到对应的自定义配置文件，并对所述自定义配置文件进行调用。

作为优选方案，所述处理器还用于根据已自定义配置后的通信协议，启动对应通信协议的服务，并自动生成对应通讯格式的数据以及交换数据的数据地址，以通过所述通讯端口供外部设备、第三方通讯等接入或远程接入。

作为优选方案，所述自定义配置的内容还包括外部联动对象、第三方数据接口类型、第三方数据接口协议、第三方平台接口类型、第三方平台接口协议。

作为优选方案，所述处理器还包括：

响应于用户对控制逻辑的自定义配置，对接入至所述输出端口的控制对象进行相应的逻辑判断与控制。

作为优选方案，所述控制逻辑包括：主备设备间隔交替运行、间隔时间运行、延时启动、延时停止、定时启动、定时停止、恒量控制以及通过对上述进行排列组合后的逻辑。

作为优选方案，所述控制对象包括风机或气泵负载设备、水阀负载设备、加药泵负载设备、格栅电机负载设备、搅拌负载设备和气阀负载设备。

作为优选方案，所述采集对象包括仪表、开关器件和外设控制单元。

作为优选方案，所述外部联动对象包括：污水处理设施、设备或装置中的变频器、电解除磷控制器、计量泵、伺服阀门、伺服电机、伺服风机和从机设备。

作为优选方案，所述第三方数据接口类型包括但不限于：RS485、RJ45、RS232和WIFI；

所述第三方数据接口协议包括但不限于：Modbus、Profibus－DP、Devicenet和Ethernet；

所述第三方平台接口类型包括但不限于：WIFI、4G、Cat.1和NB－IOT；

所述第三方平台接口协议包括但不限于：MQTT、CoAP和OPC。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明的技术方案通过处理器以及与处理器连接的输出端口、输入端口和通讯端口，实现了污水处理设施、设备或装置低成本的自动化控制，同时用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置，并通过输出端口所接入的控制对象、输入端口所接入的采集对象，进而为用户提供了改变控制器运行方式的方法，而不需要用户的二次开发、编写代码、代码编译、程序下载等操作，从而实现控制器的通用化以及快速适配，另外通过通讯接口，能够避免采用的可编程逻辑控制器或专用控制器需要通过定制开发甚至还需额外增加扩展网络模块才能实现第三方接入或远程接入，简化了控制器对不同污水处理设施、设备或装置进行自定义的第三方接入，提高了用户的使用体验以及污水处理控制的便捷性。

附图说明

图1：为本发明实施例所提供的一种污水处理控制器的结构示意图；

图2：为本发明实施例所提供的污水处理控制器结合设备工艺进行配置的示意图；

图3：为本发明实施例所提供的污水处理控制器中自定义参数配置方式示意图；

图4：为本发明实施例所提供的污水处理控制器中各端口连接的示意图；

图5：为本发明实施例所提供的一种污水处理控制器的连接以及运行流程示意图；

图6：为本发明实施例所提供的污水处理控制器中示例端口连接示意图；

图7：为本发明实施例所提供的污水处理控制器连接污水处理设备实现流程的示意图；

图8：为本发明实施例所提供的用户配置控制对象和采集对象的流程示意图；

图9：为本发明实施例所提供的用户配置***参数的流程示意图；

其中，说明书附图的附图标记如下：

处理器01、输出端口02、输入端口03和通讯端口04。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，为本发明实施例提供的一种污水处理控制器，用于控制污水处理设备、设施或装置，包括：处理器01以及与所述处理器01连接的输出端口02、输入端口03和通讯端口04。

所述处理器01，用于响应于用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置；其中，自定义配置的内容包括：控制对象、采集对象和***参数。

需要说明的是，用户通过自定义配置的方式即可适用于不同的设备类型、应用条件、应用场景和应用环境，免去了开发过程，无需借助开发工具或进行二次开发、编写代码、代码编译、程序下载等操作。

在本实施例中，本发明的污水处理控制器是集成污水处理工艺控制方法的控制器，用户只需要按需对其进行自定义配置即可以形成适用于不同产品类型、处理工艺和处理规模的设备控制器(控制***)，示例性地，如图2所示，污水处理控制器可以根据xx型5T污水处理设备的工艺自定义控制器的配置，进而使得污水处理控制器适用于对应xx型5T污水处理设备；也可根据xx型80T污水处理设备的工艺自定义控制器的配置，进而使得污水处理控制器适用于对应xx型80T污水处理设备；也可根据xx型200T污水处理设备的工艺自定义控制器的配置，进而使得污水处理控制器适用于对应xx型200T污水处理设备。

可以理解的是，通过对控制器进行配置即可完成对工艺控制程序、控制对象的软硬件参数、采集对象的软硬件参数、与***运行相关的参数、关联逻辑、联动逻辑和控制过程的自定义，简化了定制过程。

作为本实施例的优选方案，所述用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置，具体为：

用户预先通过选择、配置、关联、排列、组合、排列组合的方式，将所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型、应用条件、应用场景和应用环境进行自定义配置，得到对应的自定义配置文件，并对所述自定义配置文件进行调用。

需要说明的是，处理器01中的自定义方式包括但不限于选择、配置、关联、排列、组合、排列组合等方式。

进一步地，自定义的操作方式主要有以下4种：通过HMI触摸屏就地配置、通过PC客户端软件就地配置、通过云平台WEB端远程配置、通过云平台手机端远程配置，如图3所示。

作为本实施例的优选方案，所述自定义配置的内容还包括外部联动对象、第三方数据接口类型、第三方数据接口协议、第三方平台接口类型、第三方平台接口协议。

作为本实施例的优选方案，所述处理器01还包括：响应于用户对控制逻辑的自定义配置，对接入至所述输出端口02的控制对象进行相应的逻辑判断与控制。

作为本实施例的优选方案，所述控制逻辑包括：主备设备间隔交替运行、间隔时间运行、延时启动、延时停止、定时启动、定时停止、恒量控制以及通过对上述进行排列组合后的逻辑。

需要说明的是，实现自定义的控制逻辑包括但不限于主备间隔交替运行、间隔时间运行、延时启动、延时停止、定时启动、定时停止、恒量控制(周期内恒定进水量/出水量/加药量/排泥量/排渣量等)以及上述控制逻辑通过排列组合后形成的逻辑。

所述输出端口02用于接入各控制对象，以使得所述处理器01对各控制对象进行控制。

在本实施例中，可示例性的是，输出端口02连接提升泵、气泵、风机、电磁阀等负载设备，负载设备通过输出端口02接收控制器中的处理器01所下发的控制指令，从而实现自定义控制对象。

需要说明的是，输出端口02包括数字量输出口(DO)、模拟量输出口(AI)和AC220低压交流输出口，其中数字量输出口包含TTL、CMOS和无源干节点类型，示例性地，模拟量输出口包含4－20mA、0－5V和0－10V类型，低压交流输出口为AC220V单相交流电压输出类型。

所述输入端口03用于接入各采集对象，以使得所述处理器01对各采集对象进行数据信息的采集。

在本实施例中，可示例性的是，输入端口03连接PH、液位浮球、限位开关等仪表设备，仪表设备通过输入端口03将所测量的相关数据与信息上传至控制器汇总的处理器01中，从而实现自定义采集对象。

需要说明的是，输入端口03包括数字量输入口(DI)和模拟量输入口(AI)，其中数字量输入口包含漏型输入和源型输入类型，示例性地，模拟量输入口包含4－20mA、0－5V和0－10V类型，这两种类型的端口数量无具体限制。

所述通讯端口04用于接入采集对象或数据交互接口，以使得所述处理器01能够对接入所述通讯接口的采集对象或数据交互接口进行数据通信与交互。

作为本实施例的优选方案，所述处理器01还用于根据已自定义配置后的通信协议，启动对应通信协议的服务，并自动生成对应通讯格式的数据以及交换数据的数据地址，以通过所述通讯端口供外部设备、第三方通讯等接入或远程接入。

需要说明的是，在经过用户的自定义后会依据已定义的通讯协议启用对应通讯协议的服务，并自动生成对应通讯格式的数据以及交换数据的数据地址，供第三方通讯或远程接入。

在本实施例中，请参阅图4，输入端口03、输出端口02、通讯端口04均可以自定义，自定义的内容包括但不限于端口启用/禁用状态、端口命名、端口协议、端口属性、端口参数、端口本地地址、端口本地端口号、端口数据类型、端口数据解析方式、端口数据关联对象、端口硬件额定功率/电压/电流、端口数据共享方式、端口连接目标地址等等。示例性地，通讯端口04包括RS485、RJ45、CAN、WIFI、4G/Cat.1、NB－IOT等类型；其它外设包括RS232、SD卡接口、GPS等类型。

作为本实施例的优选方案，所述控制对象包括风机或气泵负载设备、水阀负载设备、加药泵负载设备、格栅电机负载设备、搅拌负载设备和气阀负载设备。

需要说明的是，实现自定义的控制对象包括但不限于提升泵、气泵、风机、电磁阀、电动阀、曝气阀、过滤泵/阀、加药泵/阀、取水泵/阀、回流泵/阀、循环泵、排泥泵/阀、排放泵、排砂泵、冲洗泵、反洗泵、搅拌机、消毒器、机械格栅、旋流沉砂器、砂水分离器、沉砂池搅拌阀、污泥脱水机、切割机、电解除磷装置等负载设备。

作为本实施例的优选方案，所述采集对象包括仪表、开关器件和外设控制单元。

需要说明的是，实现自定义的采集对象包括但不限于COD(化学需氧量)、DO(溶氧量)、NH3－N(氨氮含量指标)、TN(总氮量)、TP(总磷量)、SS(固定悬浮物浓度)、PH(酸碱度)、ORP(氧化还原电位)、污泥浓度、硫化氢浓度、浊度、电导率、温度、流量计、液位计、电能表、变频器、电解除磷控制器、计量泵、伺服阀门、伺服电机、液位浮球、限位开关等仪表、外设控制单元或开关器件。

作为本实施例的优选方案，所述外部联动对象包括：污水处理设施、设备或装置中的变频器、电解除磷控制器、计量泵、伺服阀门、伺服电机、伺服风机和从机设备。

作为本实施例的优选方案，所述第三方数据接口类型包括但不限于：RS485、RJ45、RS232和WIFI；所述第三方数据接口协议包括但不限于：Modbus、Profibus－DP、Devicenet和Ethernet；所述第三方平台接口类型包括但不限于：WIFI、4G、Cat.1和NB－IOT；所述第三方平台接口协议包括但不限于：MQTT、CoAP和OPC。

实施以上实施例，具有如下效果：

本发明的技术方案通过处理器01以及与处理器01连接的输出端口02、输入端口03和通讯端口04，实现了污水处理设施、设备或装置低成本的自动化控制，同时用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置，并通过输出端口02所接入的控制对象、输入端口03所接入的采集对象，进而为用户提供了改变控制器运行方式的方法，而不需要用户的二次开发、编写代码、代码编译、程序下载等操作，从而实现控制器的通用化以及快速适配，另外通过通讯接口，能够避免采用的可编程逻辑控制器或专用控制器需要通过定制开发甚至还需额外增加扩展网络模块才能实现第三方接入或远程接入，简化了控制器对不同污水处理设施、设备或装置进行自定义的第三方接入，提高了用户的使用体验以及污水处理控制的便捷性。

实施例二

本实施例的污水处理控制器的可自定义对外接口的连接对象以及对应的逻辑，如图5所示。

在本实施例中，污水处理控制器对外的接口的连接对象包括但不限于控制对象、采集对象。

本实施例的控制对象可自定义的内容包括但不限于运行模式、运行逻辑、硬件端口、关联项、对象名称等。

本实施例的控制对象可自定义的运行模式包括但不限于单控、双控、多控、一用一备、二用一备、多用多备、分组控制等。

本实施例的控制对象可自定义的运行逻辑包括但不限于主备间隔交替运行、间隔时间运行、延时启动、延时停止、定时运行、恒量控制等，这些运行逻辑可以单选或多选，实现不同的排列组合。

本实施例的控制对象可自定义的硬件端口包括但不限于输出端口02号、额定电流(可选)、过载反馈端口号(可选)等。

本实施例的控制对象可自定义的关联项包括但不限于液位状态、***运行状态、故障状态等，进一步的，这些关联项会影响控制对象的输出状态，如关联了好氧池液位的超高液位状态的反逻辑，那么当好氧池液位为超高液位时，这个对象会停止运行。

本实施例的控制对象可自定义的对象名称预置了包括但不限于提升泵、气泵、风机、电磁阀、电动阀、加药泵、取水泵、回流泵、循环泵、排放泵、排砂泵、冲洗泵、反洗泵、清水泵、搅拌机、消毒器、紫外消毒器、机械细格珊、机械粗格珊、旋流沉砂器、砂水分离器、污泥脱水机、切割机等，此外也可以录入自定义的名称设备。

本实施例的采集对象可自定义的内容包括但不限于对象名称、接口类型、接口参数、数据类型。

本实施例的采集对象可自定义的对象名称预置了包括但不限于COD、NH3－N、TN、TP、SS、PH、ORP、DO、浊度、温度、污泥浓度、硫化氢浓度、流量计瞬时流量、流量计累积流量、液位计、电能表等，此外也可以录入自定义的名称。

本实施例的采集对象可自定义的接口类型包括但不限于RS485(ModbusRTU)、RS485(ModbusASCII)、模拟量输入(4－20mA)、模拟量输入(0－5V)、模拟量输入(0－10V)。

本实施例的采集对象可自定义的接口参数包括但不限于硬件端口号、Modbus设备地址、Modbus数据起始地址、Modbus数据大小端顺序、数据范围等。

本实施例的采集对象可自定义的数据类型包括但不限于INT16、UINT16、INT32、UINT32、FLOAT、DOUBLE、16BCD、32BCD、STRING等。

实施例三

本发明控制器的通讯端口04中，RS485端口支持ModbusRTU和ModbusASCII通讯协议，RJ45端口支持ModbusTCP通讯协议，均可以任意配置为主机模式或从机模式，如图6所示。

在本实施例中，污水处理控制器的通讯端口04，WIFI、4G、Cat.1、NB－IOT等端口支持MQTT通讯协议，可同时连接多个云平台的MQTT消息服务器，实现设备端的数据与多平台的同步交互。

本本实施例中，污水处理控制器的通讯端口04，NB－IOT端口支持CoAP通讯协议，可连接云平台的CoAP消息服务器，实现设备端的数据与平台的交互。

在本实施例中，其余的输入端口03和输出端口02的连接方式以及所连接的设备，可参阅实施例一和实施例二。

实施例四

为了更好地说明本发明如何实现设备的自定义运行，在此分别举例说明如何自定义控制对象、采集对象和***参数。

首先假设有一套污水处理设备中有两台水泵是设计在设备前端调节池内，用于提升污水到设备中处理，要求如下：1、这两台水泵采用一用一备的模式运行；2、两台水泵在一定间隔时间内交替运行；3、主水泵需间隔时间启动运行；4、水泵的运行需与调节池液位状态关联，当为低液位时水泵停止运行，当为启动液位时水泵按正常运行逻辑运行，当为超高液位时两台水泵同时启动。实现流程如图7所示。

在本发明另一实施例中，进一步假设这套污水处理设备需要接入流量计的瞬时流量、累积流量数据、调节池液位计、PAC加药桶浮球开关等采集对象，其中流量计的参数如下：接口类型为RS485接口，通讯协议为ModbusRTU，设备地址为2，瞬时流量数据的起始地址为16，数据类型为Float，数据大小端顺序为CDBA，那么用户仅需按如图8所示流程配置即可；同理按流程配置调节池液位计和PAC加药桶浮球开关等其它需要采集的设备。

在本发明的另一实施例中，在添加完控制对象和采集对象后，进一步地需要配置***参数，***参数包括但不限于***液位、***报警、***第三方数据交互内容等内容。其中***液位配置内容包括液位名称、对应的液位采集类型、液位阀值、液位开关逻辑、对应的采集对象或硬件端口等，配置流程如图9所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污水处理控制器，其特征在于，用于控制污水处理设备、设施或装置，包括：处理器以及与所述处理器连接的输出端口、输入端口和通讯端口；

所述处理器，用于响应于用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置；其中，自定义配置的内容包括：控制对象、采集对象和***参数；所述处理器还用于根据已自定义配置后的通信协议，启动对应通信协议的服务，并自动生成对应通讯格式的数据以及交换数据的数据地址，以通过所述通讯端口供外部设备、第三方通讯接入或远程接入；响应于用户对控制逻辑的自定义配置，对接入至所述输出端口的控制对象进行相应的逻辑判断与控制；

所述输出端口用于接入各控制对象，以使得所述处理器对各控制对象进行控制；

所述输入端口用于接入各采集对象，以使得所述处理器对各采集对象进行数据信息的采集；

所述通讯端口用于接入采集对象或数据交互接口，以使得所述处理器能够对接入所述通讯端口的采集对象或数据交互接口进行数据通信与交互。

2.如权利要求1所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述用户根据所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型，以及所获取的应用条件、应用场景和应用环境，调用对应的自定义配置，具体为：

用户预先通过选择、配置、关联、排列、组合、排列组合的方式，将所要控制的污水处理设备、设施或装置的类型、应用条件、应用场景和应用环境进行自定义配置，得到对应的自定义配置文件，并对所述自定义配置文件进行调用。

3.如权利要求1所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述自定义配置的内容还包括外部联动对象、第三方数据接口类型、第三方数据接口协议、第三方平台接口类型、第三方平台接口协议。

4.如权利要求1所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述控制逻辑包括：主备设备间隔交替运行、间隔时间运行、延时启动、延时停止、定时启动、定时停止、恒量控制以及通过对上述进行排列组合后的逻辑。

5.如权利要求1所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述控制对象包括风机或气泵负载设备、水阀负载设备、消毒负载设备、搅拌负载设备和气阀负载设备。

6.如权利要求1所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述采集对象包括仪表、开关器件和外设控制单元。

7.如权利要求3所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述外部联动对象包括：污水处理设施、设备或装置中的变频器、电解除磷控制器、计量泵、伺服阀门、伺服电机、伺服风机和从机设备。

8.如权利要求3所述的一种污水处理控制器，其特征在于，所述第三方数据接口类型包括但不限于：RS485、RJ45、RS232和WIFI；

所述第三方数据接口协议包括但不限于：Modbus、Profibus－DP、Devicenet和Ethernet；

所述第三方平台接口类型包括但不限于：WIFI、4G、Cat.1和NB－IOT；

所述第三方平台接口协议包括但不限于：MQTT、CoAP和OPC。