环保厕所智能控制系统设计方案

环保厕所智能控制系统设计方案一、环保厕所控制技术现状经调研和分析，现在已经使用的由昆明惠云夜光工程有限责任公司研制的发泡式环保厕所存在以下几点缺陷：1、发泡式环保厕所控制分散，操作不便发泡式环保厕所设备控制较为分散，仅控制柜就有5个之多。在厕所实际运行和维护过程中，较多的控制柜和烦杂的连线，不仅提高了产品的成本，而且会造成施工、维修、维护上的极大不便。同时，就美观性而言，这样的设计也会使产品的外观大打折扣，难于上档次。操作上也不方便。2、坑位发泡控制器与信息显示屏的连线较多发泡式环保厕所的每个坑位发泡控制器都要通过4根连线与厕所的信息显示屏相连，可想而知，随着厕所规模的扩大，坑位的增加，与显示屏的连线数量是惊人的，这不仅会增加成本、提高故障率、造成施工的不便，而且也不符合控制的实用性和先进性，造成系统升级换代，产品智能化的极大制约。3、无故障自诊断功能随着企业的发展和市场的扩大，发泡式环保厕所的应用量也会逐渐扩大，厕所维护的工作量也会更为加大，仅靠人力去处理运行中出现的问题，不仅增加维护成本，还费时费力。随着产品的升级，更智能化、现代化的产品的逐步推出，产品急需高可靠性、且具有故障自诊断功能，不仅可以提升产品的档次，而且节省产品的维护成本，从而提高产品的竞争力。4、无远程监控功能调查中发现，对于厕所的主管部门或相关单位有时需要了解环保厕所的运行情况或故障排查情况，但又不能立刻到达现场，这就需要各个环保厕所能与相关部门实现远程通信，使得相关的人员不必到达现场也可以完成相应的工作，提高工作效率，符合信息化发展的方向。二、现有技术改造方案分析针对以上缺陷，昆明惠云夜光工程有限责任公司，昆明贝灵电子有限责任公司提出了下一代环保厕所设备中央控制系统技术改造方案，经研究，我们认为，这一技术改造方案采用集中控制的方法，由一台中央处理器来完成信号采集、处理和设1备控制，这种控制方案还是存在以下不足：1、集中控制系统是一个大系统，要求中央处理器的功能强而且在系统中的作用十分重要，但以后的功能修改与扩展、扩容难度较大。集中控制的方法，基本上要改变原有设计方案重新来做，同时需要整体投资一步到位，预计需要170000元左右。不像现场总线控制系统，系统的投资起点低，可以边用、边改、边运行。2、集中控制系统是一个整体，对于不同的用户需求，需要设计不同的方案，当产品需要增加功能或升级时需要重新考虑方案，重新设计，重新投资，这样产品的升级换代需要增加极大的工作量，而现场总线控制系统具有很好的“柔性”（灵活性），可以象搭积木那样构成新的系统。3、集中控制系统集多种功能于一台计算机上，无论是软件系统还是硬件系统都显得十分庞大。多种功能往往需要多实时任务去完成，因而效率不高。4、集中控制系统以一台中央处理器为核心，一旦处理器出现故障，整个系统将全部瘫痪。而采用现场总线系统使用多个单片机，每个单片机是独立工作的，即使中央处理器出现故障，也只是影响显示屏部分，而不会影响到整个系统，系统仍然可以工作。5、其它问题详见后面所述的“环保厕所设备中央控制系统设计改进方案”、“HK-3红外发泡控制器改进方案”、“环保厕所显示屏控制系统设计改进方案”、“固定厕所LED数码显示屏的改进方案”等。三、环保厕所智能控制系统总体设计方案基于对现有系统和技术改造方案的分析，我们提出环保厕所的智能控制系统设计方案，作为对现有系统进行改造或升级为新一代产品的指南。智能控制系统设计方案基于适应社会发展和科技进步的考虑，建议使用第五代过程控制系统，Modbus现场总线控制系统来设计进行系统改造。该技术代表工业控制界目前最为先进的技术，投资起点低，可以结合实际，分阶段实施，逐步实现系统功能，同时升级改造也不会造成重复开发，重复投资的问题，特别适合于环保厕所这样一个由于新而不断地在探索，不断地在改，不断地在发展，暂时无法定型的项目。它还有以下基本特点：（1）全数字化、智能化、多功能化取代模拟式单功能控制器。每个发泡控制器及设备中央控制器内均只需采用一块具有ISP/IAP功能的单片机通过软件编程来实现各种功能，并可实现程序在线升级（即不需要将控制器拆卸下来）；2（2）只用两根线的总线连接分散的现场发泡控制器及设备中央控制器，取代以前每个发泡控制器都要连接到显示屏的两根线，大大简化系统连接。系统要增加的功能比如任意数量的发泡控制器，设备中央控制系统就如同搭积木一样，要增加或减少时直接在两根线的总线上挂接或去除该控制器即可，不需增加/减少显示屏对外连接线，更不必拆开显示屏进行连接。（3）数据的传输采用“总线”方式。既是通信网络，又是控制网络,从显示屏到现场控制器的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代原有单向的、单点、并行、封闭的系统，系统构成极其简单，可靠性高。（4）系统连接采用科学的标准插接方式，永远不可能连接错误！施工、维护极其简单、方便！（5）“现场控制”取代“分散控制”。用分散的发泡控制器和设备中央控制器取代集中的中央控制器。发泡控制器等可以作为单独的产品，它可以独立工作，也可接入国际通用的工业控制网络如西门子、欧姆龙中使用！（6）发泡控制器可根据电压情况调整可控硅的移相角，使发泡量稳定在设定值，可以不使用稳压电源。（7）具有智能化故障诊断、防盗报警和功能开放接口，所有功能都通过现场总线上传到显示屏并远传。（8）采用红外遥控器调整各参数设置及功能设定，使用操作简单、方便。（9）把电脑和单片机转为现场控制设备，使设备具有极强的信息显示和处理能力，既可以用LED显示屏作为中低档应用，也可以使用彩色液晶屏作为高端产品使用。用电量、用水量、人数统计等各种信息均可集中显示并查询。（10）有多种数据远程传输接口。可上局域网，再与互联网相通；也可通过工业控制网络或手机短信传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放。系统设计方案的基本原则：z保证设计的合理性、先进性，满足智能化和信息化的要求，不仅经济高效，而且适用于工程实际，使产品具有较强的市场竞争力。z在已有系统和技术改造方案的基础上进行，分阶段实现系统功能，缩短开发周期和时间，节约开发成本，争取早出成果。3四、原“环保厕所设备中央控制系统设计方案”及改进方案（一）、功能概述：该系统由送风（除臭泵）、排风、“中水池”的抽排，发泡液的配比、发泡控制器的稳压电源提供和控制，送热风，背景音乐播放等七个部份组成。系统由单片机编程控制，独立实现各项控制功能，具有编程灵活，升级容易方便，既可采用传统按键，也可用一个遥控器统一进行调整设定，使用方便等特点；可挂接在环保厕所现场总线系统中，施工连接方便、工作可靠；有故障诊断及显示功能，维修容易。1、送风（除臭泵）：对环保厕所送入新鲜空气（必要时对空气进行加热）的风机及加元件根据需要进行相应控制，加热元件根据预先设定的工作温度自动工作或停止，温度设置可为：0-30度，（温度传感器可用50k热敏电阻，高端产品可用18B20高精度温度传感器）。不能单独手动关闭风机，只能关闭加热元件，风机在加热元件关闭1分钟后自动关闭。工作状态可通过2位数码管（时间设置/运行显示）及2个LED指示（风机工作指示灯，加热元件工作指示灯）。采用间隙式控制方式，根据实际工作需要，可人为设置停止时间（1-120分）和工作时间（1-60分），设置确认后，该风机将自动按设置好的时间循环工作，并将该数据存储，每次开机时将从工作状态开始计时，进入循环工作状态。2、排风：大体功能同上。3、“中水池”的抽排：水泵安装在下“中水池”。a、当下“中水池”水位达到高水位时，同时上“中水池”水位低于高水位时，水泵工作，将下“中水池”的水抽到上“中水池”中，此时满足二个条件（其中任一条件）水泵停止工作，条件一、上“中水池”达到高水位（水满），条件二、下“中水池”降至低水位（无水）。b、当上“中水池”已降至低水位，而下“中水池”在高水位和低水位之间时，此时也将起动水泵工作，直至满足停止工作的条件（同上述），水泵停止工作。说明：上述水泵的工作是在一般情况下，即水泵要工作，上“中水池”的水位必须低于高水位，但在一部份特定场合，无论上“中水池”的水位已在高水位，只要下“中水池”的水位到达高水位时，水泵将强行工作，直至下“中水池”水位降至低水位时，水泵停止工作。“中水池”的抽排控制可设置一个转换开关即正常状态，也可通过遥控器设置2种不同的工作方式。4、发泡液自动配比的控制：当发泡液储液箱的液位低于低液位时，此时供水电磁阀打开，发泡同时打开发泡剂供给电磁阀，当发泡液液面到达高液面时，供水电磁阀停止工作。发泡液供给电磁阀工作到预设定时间（1-99秒）即停止工作。另外，当发泡剂液位降至低液位时（即发泡剂供给不正常），此时会发出“嘀嘀。。。”报警声，并有相应指示灯闪烁，提示工作人员应及时处理，在此状态下，若配比箱的液位降至低液位时，2个电磁阀均不工作，必须待发泡剂到达指定液面时，报警自动解除，并自动恢复正常工作状态。当发泡液储液箱液面达到警戒液面时也会出出“嘀嘀。。。”报警声，并有相应指示灯闪烁，此时报警表示供水或者供发泡剂电磁阀可能出现异常。5、发泡控制器的稳压电源提供和控制：为了达到发泡泡沫量的稳定，原系统需提供一个电压稳定的电源供给发泡控制器使用，即本机设置一个2000W220V交流50HZ的稳压电源，并对该电源提供的用电4设备进行计量，并在面板上显示出累计用电量（可根据需要进行清零）。另外，在总的系统停止工作时（每天关闭厕所时），该供电系统需延时一段预设定时间后关闭（1-60分钟可调）。如果外部供电电压波动范围满足国家标准，可以不加稳压电源，发泡泡沫量的稳定由发泡控制器自动调节。6、发泡液供给电动阀门的控制。当整机按下停止按钮时，即刻关闭发泡液供给电动阀，当整机按下起动按钮时即刻打开发泡液供给电动阀。在整机处于工作状态情况下，该电动阀也可操作其“开”、“关”键进行控制。7、背景音乐播放系统：该播放系统可为独立MP3播放器，无需自动控制，只需控制该系统的电源即可；也可为单片机控制的MP3播放器，按照指定的时间（可调整）来播放。8、系统可单独工作，同时具有Modbus现场总线通信接口，也可挂接在环保厕所大系统中，将数据传输到显示屏中，再进行远传到环保局等。9、开机后，所有功能设定及调整均可通过一个30键遥控器实现。10、具有防雷击保护电路及故障诊断与显示电路。（二）、系统的构成：1、工作状态显示：(1)、电源指示（Φ5红色发光管）。(2)、送风除臭泵工作指示（Φ5绿色发光管），自动手动工作指示（3只黄色发光管）(3)、排风工作指示（Φ5红色发光管），自动手动工作指示（3只黄色发光管）(4)、送风、排风间隙、工作时间设置显示窗，采用“188”数码管1只分别显示送风工作时间设置，停止时间设置，排风工作时间设置，停止时间设置。(5)、设置状态指示（送风、排风）分别有第4条所述的四种设置状态指示（黄色）(6)、“中水池”水泵工作指示、手动、自动工作状态指示，水泵两种控制状态指示共5只分别用红绿黄状态指示。(7)、发泡剂电磁阀工作指示，发泡液供水电磁阀工作指示。(8)、发泡剂供给电磁阀工作时间设定显示窗（采用“88”数码管）(9)、发泡剂、发泡液异常报警指示2只。(10)、发泡控制器稳压电源输出指示。输出电压指示采用“8888”数码管。(11)、发泡控制器用电量计量显示，采用“88888”数码管。(12)、延时关闭发泡控制器延时时间设置显示窗，采用“88”数码管。(13)、发泡控制器延时关闭已起动即延时状态指示。(14)、发泡液供给电动阀打开或关闭状态指示（2只）。(15)、背景音乐播放指示（由面板上的MP3完成）2、故障诊断与显示系统工作中若出现故障，便以编码的形式显示在“188”数码管上，可通过查阅了解故障类型及部位。3、按键操作系统（2种方式并存：采用轻触式开关，也可通过遥控器操作）a)16A断路器1只b)电气控制箱起动，停止按钮各1只c)送风工作停止按键1只，手动、自动转换按键1只d)排风工作停止按键1只，手动、自动转换按键1只5e