本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种海水淡化设备的控制器，特别是一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器。
背景技术：
现有技术中，由于小型海水淡化设备的独特性，一般会使用在渔船，海岛等场合。一般使用人员不具有专业的电气与水处理知识，经常造成设备无法启动，在多故障的情况下硬性启动，造成设备永久损坏。有时设备布置地与使用者的距离比较远，每次开机关机，或故障处理都需要长距离行走，实为不便。
因此，如何使得海淡机具有小型全集成，远程控制，数据存储，故障分析等功能于一体且经济实惠是现有技术需要解决的重要技术问题。
技术实现要素：
本发明克服了现有技术的不足，提供一种结构简单，经济实惠，集远程控制，数据存储，故障分析技术的一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器，用于水处理、海水淡化设备中，包括信号采集监测模块，接收所述信号采集监测模块数据的集成控制模块，与所述集成控制模块电气连接的收发数据信息的通讯模块，将所述集成控制模块与外部端口进行电气连接的输入输出模块，与所述集成控制模块电气连接的数据存储模块，所述控制器还包括与集成控制模块电气连接的液晶显示模块，给所述控制器中电气元件供电的供电电源，与集成控制模块进行远程连接控制的远程控制器；所述输入输出模块包括，显示所述控制器状态的指示灯模块，与集成控制模块电气连接的紫外杀菌模块，与集成控制模块电气连接的压力调节装置，与集成控制模块电气连接的cpi模块，与外部端口进行电气连接的输入输出端口；所述集成控制模块包括单片机；所述通讯模块采用，蓝牙，r485，frofiner，无线网络通讯接口中的一种或多种。
所述信号采集监测模块包括红外线模块和传感器。
本发明一个较佳实施方案中，控制器在调试测试合格后，进行防水浇塑。
本发明一个较佳实施方案中，控制器包括双层pcb板，通过工程塑料盒封装。
本发明一个较佳实施方案中，控制器包括pcb电路板，所述pcb电路板包括监测控制层pcb板；通过hmi排线与所述监测控制层pcb板进行电气连接的输入输出层pcb板。
本发明一个较佳实施方案中，监测控制层pcb板上设置有所述集成控制模块，与所述集成控制模块电气连接的通讯模块、信号采集监测模块、数据存储模块。
本发明一个较佳实施方案中，输入输出层pcb板上设置有所述输入输出模块。
本发明一个较佳实施方案中，集成控制模块还包括故障分析和监测报警功能。
本发明一个较佳实施方案中，一种用于远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器的控制方法，其特征在于：
s海水淡化控制系统运行方法:
a、启动制水按钮控制所述海水淡化设备的控制器启动；
b、监测是否满足高压泵运行条件s3；
c、满足高压泵运行条件，实时监测是否满足原水泵运行条件s2；
d、满足高压泵运行条件，实时监测是否满足取水泵运行条件s1；
e、满足步骤1~4条件下，紫外杀菌模块中的紫外杀菌灯，对海水进行紫外杀菌；
f、通过产水状态，通过压力调节装置进行压力与产水量的调节；
g、系统正常运行，产水；
h、在所述1~7的运行状态中，通过单独运行的cpi模块，对水箱内的液位进行检测控制，缺水时进行补水，cpi模块检测的水箱高液位时进行故障报警。
本发明一个较佳实施方案中，s海水淡化控制系统运行方法，进一步包括如下步骤：
s1取水泵运行控制，自动制水模式：
a、检测原水箱液位高于“原水箱高高液位”不运行取水泵；
b、检测原水箱液位高于“原水箱高液位”不运行取水泵；
c、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测是否在制水状态，
d、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测是在制水状态，“取水泵故障报警信号”故障报警，同时取水泵运行信号，运行指示灯亮；
e、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测不在制水状态，发出取水泵按钮开信号，取水泵故障报警信号，取水泵运行信号，运行指示灯亮；
f、通过运行“取水泵运行信号，运行指示灯亮”后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时取水泵运行取水，同时由“一直巡检启动条件”实时监测。
s2原水泵运行控制，系统自动停机与系统自动复位并开机：
a、启动“制水按钮启动信号”；
b、启动“制水按钮启动信号”后，检测产水箱液位高于“产水箱高液位，补水位”不运行产水回到“制水按钮启动信号”等待操作；
c、启动“制水按钮启动信号”后，检测产水箱液位低于“产水箱高液位，补水位”后检测是否满足s1取水泵运行控制状态；
d、满足s1取水泵运行控制状态后，检测是否满足s4制水运行报警控制；
e、满足“s4制水运行报警控制”状态后，故障时“产水泵故障报警信号”报警，无故障时，通过运行“产水泵运行信号，运行指示灯亮”后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时产水泵运行产水，同时运行“一直巡检启动条件”进行实时监测。
s3高压泵运行控制，系统自动停机并必须确认报警人工复位：
a、监测是否满足“s2原水泵运行控制”条件，满足后，运行“高压保护开关状态信息”监测高压；
b、“高压保护开关状态信息”满足运行条件时，监测是否满足“s4制水运行报警控制”，通过“原水泵故障报警信号”监测报警，当“s4制水运行报警控制”没有故障时，正常运行“高压泵运行信号，运行指示灯亮”，后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时产水泵运行产水，同时运行“一直巡检启动条件”进行实时监测。
s4制水运行报警控制：
a、s4-1：停机并报警，必须人工复位；
b、s4-2：停机并报警，自动复位；
c、s4-3：报警。
本发明一个较佳实施方案中，s4制水运行报警控制进一步包括如下步骤：
s4-1停机并报警，必须人工复位：
a、检测运行状态中，运行“制水按钮停机信号”，正常停机；
b、检测运行状态中，出现以下“低压保护开关低压信号”、“高压保护高压信号”“原水泵故障信号”、“高压泵故障信号”、“原水泵运行2min，高压泵故障报警信号，低压保护开关未动作”，中的一种或多种时，停机并报警，这类故障信号必须通过“人工复位按钮”进行人工复位；
s4-2停机并报警，自动复位：
a、检测运行状态中，出现以下“原水箱低低液位”、“产水箱高高液位”中的一种或多种时故障信号时，停机并报警，这类故障信号通过自动复位；
s4-3，报警：
a、检测运行状态中，出现以下“不合格产水信号”、“遥控器与设备通讯异常”“modbus通讯异常”、“以太网通讯异常”、“wifi连接异常”，中的一种或多种时，只报警不停机。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明产生的技术效果：
1、模块化处理便于安装检修，同时采用集成化小型设备，便于携带，通过采用远程控制，也简化了设备检修时的网络化操作，能及时联系工程技术人员得到专业的控制和检修，实现海水淡化的自动化处理。
2、电路安装结构中采用双层pcb板的设计，双层pcb板包括监测控制层pcb板；通过hmi排线与所述监测控制层pcb板进行电气连接的输入输出层pcb板，使得元器件能更好地安装，在节省了安装空间的同时，通过hmi排线两双层pcb板的元器件实现更安全稳定的电气连接，也便于元器件之间的通风散热实现空气对流避免因电气设备发热而造成控制器的损坏，同时两层分块避免了信号干扰。
特别是将所述集成控制模块，与所述集成控制模块电气连接的通讯模块、信号采集监测模块、数据存储模块设置有在测控制层pcb板上，更有利于散热的同时，使得安装模块化，便于集成处理和安装检修；输入输出层pcb板上设置有所述输入输出模块，更有利于散热的同时，使得安装模块化，便于集成处理和安装检修。
3、控制器在调试测试合格后，进行防水浇塑，使得控制设备能有更好地环境适应能力，避免因为进水而造成的电气设备的损毁。
4、控制器中设置有“紫外杀菌模块”对原水进行杀菌消毒，使得淡化后的海水更实用更安全放心。
5、控制器中通过对“产水箱”和“原水箱”中的液位进行监测，将状态信息提供给控制器，对海水淡化实现更好的自动化控制。
6、控制器中通过通讯模块采用蓝牙，r485，frofiner，无线网络通讯接口中的一种或多种，对海水淡化实现更多的控制方式，对海水淡化设备实现远程自动化控制。
7、所述信号采集监测模块包括红外线模块和传感器，对“产水箱”和“原水箱”中的液位进行监测；通过“热保护继电器”对设备进行安全保护，减少电气设备的损坏。
8、通过控制器中设置的控制状态实现海水淡化设备的自动控制，通过通讯模块的设置实现设备的远程控制。在s海水淡化控制系统运行方法中将不同功能的控制方法，进行模块化，实现控制的独立性和完整性，同时将cip模块作为s海水淡化控制系统运行方法中的子模块进行实时监测，实现cip水箱的报警监测功能。
9、采用远程遥控器实现海水淡化控制器的远程控制，带有指示灯的远程遥控器结构简单操作便捷，报警显示采用指示灯式相对简介明了；带有液晶显示屏的远程遥控器实现了海水淡化控制器的远程控制同时，使得显示的当时更多样性，可以显示多种报警状态，同时画面更人性化，操作舒适便捷。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的监测控制层pcb板的安装布置示意图；
图2是本发明的优选实施例的输入输出层pcb板的安装布置示意图；
图3是本发明的优选实施例的“s海水淡化控制系统运行方法”流程框图；
图4是本发明的优选实施例的“s1取水泵运行控制”流程框图；
图5是本发明的优选实施例的“s2原水泵运行控制”流程框图；
图6是本发明的优选实施例的“s3高压泵运行控制”流程框图；
图7是本发明的优选实施例的“s4-1：停机并报警”流程框图；
图8是本发明的优选实施例的“s4-1：停机并报警”流程框图；
图9是本发明的优选实施例的“s4-3：报警”流程框图；
图10是本发明的优选实施例的带有指示灯的远程遥控器面板图一；
图11是本发明的优选实施例的带有报警显示器的远程遥控器面板图二；
图中：监测控制层pcb板-1，输入输出层pcb板-2，stc单片机-11，遥控器发射器-12，profinet接口-13，上层控制接口一-14，上层控制接口二-15，hmi排线电缆上层接口-16，led指示灯-17，无线通讯-18，光电耦合开关-21，下层控制接口一-22，下层控制接口二-23，扩展模块接口-24,继电器输出端子-25，继电器输入端子-26,远程遥控器-3，开机按钮-31，制水按钮-32，报警显示器-33；低压指示灯-171，高压指示灯-172，运行指示灯-173，缺水指示灯-174，产水不合格指示灯-175，泵故障指示灯-176，进水异常指示灯-177。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1~2所示，一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器，用于水处理、海水淡化设备中，包括信号采集监测模块，接收所述信号采集监测模块数据的集成控制模块，与所述集成控制模块电气连接的收发数据信息的通讯模块，将所述集成控制模块与外部端口进行电气连接的输入输出模块，与所述集成控制模块电气连接的数据存储模块，所述控制器还包括与集成控制模块电气连接的液晶显示模块，给所述控制器中电气元件供电的供电电源，与集成控制模块进行远程连接控制的远程控制器；输入输出模块包括，显示所述控制器状态的指示灯模块，与集成控制模块电气连接的紫外杀菌模块，与集成控制模块电气连接的压力调节装置，与集成控制模块电气连接的cpi模块，与外部端口进行电气连接的输入输出端口；集成控制模块包括单片机c51；通讯模块采用，蓝牙，r485，frofiner，无线网络通讯接口中的一种或多种；信号采集监测模块包括红外线模块和传感器。
其中电器元件设置在双层pcb板上，分别是监测控制层pcb板1；通过hmi排线和控制接口与所述监测控制层pcb板1进行电气连接的输入输出层pcb板2，监测控制层pcb板1设置在输入输出层pcb板1上层。
监测控制层pcb板1上设置有集成控制模块是c51单片机，具体的是采用stc单片机11，与集成控制模块中stc单片机11电气连接的通讯模块包括遥控器发射器12，profinet接口13，信号采集监测模块（未图示）、数据存储模块（未图示），大容量原件均安装在监测控制层pcb板，上下层有足够空间，有空气对流；监测控制层pcb板上设置有上层控制接口一14，hmi排线电缆上层接口16，led指示灯17，无线通讯18。
输入输出层pcb板2设置在监测控制层pcb板1的下层，输入模块，通讯接口，供电电源，均设置在输入输出层pcb板，便于信号的传输，减少信号干扰。输入输出层pcb板上设置有光电耦合开关21，下层控制接口一22，下层控制接口二23，扩展模块接口24,继电器输出端子25，继电器输入端子26，hmi排线电缆下层接口（未图示）。
具体的，集成控制模块中控制信号包括：
1）开机按钮（和遥控器上的开机按钮31作用同等，但是有报警存在遥控器失效，必须在确认报警以后在设备上按下复位按钮以后，遥控器才再次可用）开机按钮31同时也是系统复位按钮。
2）原水泵按钮：在按下开机按钮31的情况下或原水箱在低低液位时这个按钮无效。
3）取水泵按钮：在按下开机按钮31的情况下或原水箱在高高液位时或取水泵水箱低低液位时这个按钮无效。
4）低压保护开关：开关型信号，调节到起跳压力0.6-1.0bar，在高压泵开启的2s内，此信号忽略，2s以后低于设定值，系统停机，并低压报警。系统只有被确认报警并按下复位以后系统才可以再次被使用。
5）高压保护开关：开关型信号，在设备运行超过设定值72bar,设备停机，并报警。只有被确认，并按下复位键，系统才可以再次被启动。
6）取水泵水箱低低液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号为取水泵停机信号，水箱低液位报警。
7）取水泵水箱低液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号，系统在自动运行模式下为取水泵开机信号，取水泵水箱低低液位报警接触，此信号也为取水泵复位信号。（低液位与低低液位中间即是水泵的缓冲区，也为取水泵在自动模式下，开机与关机的条件之一）。
8）原水箱高高液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号，系统在自动运行模式下为取水泵关机信号，原水箱高液位报警。
9）原水箱高液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号，系统在自动运行模式下为取水泵开机信号，水箱高液位报警信号解除，此信号也为取水泵复位信号。（高高液位与高液位中间即是取水泵的缓冲区，也为取水泵在自动模式下，开机与关机的条件之一）。
10）原水箱低低液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号为系统停机信号，水箱低液位报警。
11）原水箱低液位：开关型信号,不接入忽略，如果接入此信号，系统在自动运行模式下为系统开机信号，原水箱低液位报警解除，此信号也为系统复位信号。（低液位与低低液位中间即是系统启动的缓冲区，也为系统在自动模式下，开机与关机的条件之一）。
12）产水箱高高液位：开关型信号,不接如忽略，如果接入此信号为系统停机信号，水箱高液位报警。
具体的，控制器硬件设计要求：
1）控制器设计足够紧凑，满足工业控制器使用标准。控制器在调试测试合格后，进行防水浇塑。
2）控制器采用双层设计，寻找合适的工程塑料盒封装好。控制器带有液晶显示器。可以放置在控制器主体上，也可以通过排线连接到面板上，排线长度0-500mm，显示器防水等级ip65。
3）控制器所有接线端子，都使用拔插式。接线端子公共端共用，标识符设定为ov，数字量输入端标识符使用i，数字量输出端标识符q，模拟量输入端标识符为aiw，模拟量输出端标识符为aqw。对于模拟量的24vdc电源控制器提供，不需要外部提供。
4）控制器可以进行modbusnet通讯，更进一步的，本发明一个较佳实施例中采用profinet通讯。在设备有特殊要求时可以连接触摸屏。主要使用维纶和西门子两家。控制器上预留app使用的端口（未图示），本发明采用的是无线网，可以连接到互联网，便于监控。
5）对于泵的负载应使用30a,控制器内部需集成过流保护功能。指示灯输出使用3a左右微型继电器输出。
6）控制器供电电源（未图示）为24vdc应有双向稳压二极管，控制器输入端子内部应有光电隔离保护开关。
7）扩展模块接口24，如果设备有所更改用来扩展输入输出模块，模块之间可以使用排线扩展；这样控制器主机可以做的尽可能小于紧凑，更好的适应小型机，空间小的问题。
8）远程遥控器3的宽度尽可能窄小，人好握住；本发明中遥控器宽度是3.5cm~4cm,表面为黑色磨砂质感。本发明采用带有报警显示器的远程遥控器，带有报警显示器的远程遥控器上设置有开机按钮31，制水按钮32，报警显示器-33。远程遥控器3样式多样，实施过程中也可以采用带有指示灯的远程遥控器，带有指示灯的远程遥控器上设置有开机按钮31，制水按钮32，低压指示灯171，高压指示灯172，运行指示灯173，缺水指示灯174，产水不合格指示灯175，泵故障指示灯176，进水异常指示灯177。
9）控制器内部需要模拟量参与控制的参数，可以通过串口通讯或自带的显示器修改。数字量输入预留4个接口，输出口预留3个，模拟量预留2个接口。
如图3~9所示，一种用于远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器的控制方法：
s海水淡化控制系统运行方法:
a、启动制水按钮控制所述海水淡化设备的控制器启动；
b、监测是否满足高压泵运行条件s3；
c、满足高压泵运行条件，实时监测是否满足原水泵运行条件s2；
d、满足高压泵运行条件，实时监测是否满足取水泵运行条件s1，所述s1运行条件与s2运行条件相互检测穿插协调操作；
e、满足步骤1~4条件下，紫外杀菌模块中的紫外杀菌灯，对海水进行紫外杀菌；
f、通过产水状态，通过压力调节装置进行压力与产水量的调节；
g、系统正常运行，产水；
h、在所述1~7的运行状态中，通过单独运行的cpi模块，对水箱内的液位进行检测控制，缺水时进行补水，cpi模块检测的水箱高液位时进行故障报警。
如图3~9所示，s海水淡化控制系统运行方法，进一步包括如下步骤：
s1取水泵运行控制，自动制水模式：
a、检测原水箱液位高于“原水箱高高液位”不运行取水泵；
b、检测原水箱液位高于“原水箱高液位”不运行取水泵；
c、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测是否在制水状态，
d、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测是在制水状态，“取水泵故障报警信号”故障报警，同时取水泵运行信号，运行指示灯亮；
e、检测原水箱液位低于“原水箱高液位”，检测不在制水状态，发出取水泵按钮开信号，取水泵故障报警信号，取水泵运行信号，运行指示灯亮；
f、通过运行“取水泵运行信号，运行指示灯亮”后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时取水泵运行取水，同时由“一直巡检启动条件”实时监测。
s2原水泵运行控制，系统自动停机与系统自动复位并开机：
a、启动“制水按钮启动信号”；
b、启动“制水按钮启动信号”后，检测产水箱液位高于“产水箱高液位，补水位”不运行产水回到“制水按钮启动信号”等待操作；
c、启动“制水按钮启动信号”后，检测产水箱液位低于“产水箱高液位，补水位”后检测是否满足s1取水泵运行控制状态；
d、满足s1取水泵运行控制状态后，检测是否满足s4制水运行报警控制；
e、满足“s4制水运行报警控制”状态后，故障时“产水泵故障报警信号”报警，无故障时，通过运行“产水泵运行信号，运行指示灯亮”后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时产水泵运行产水，同时运行“一直巡检启动条件”进行实时监测。
s3高压泵运行控制，系统自动停机并必须确认报警人工复位：
a、监测是否满足“s2原水泵运行控制”条件，满足后，运行“高压保护开关状态信息”监测高压；
b、“高压保护开关状态信息”满足运行条件时，监测是否满足“s4制水运行报警控制”，通过“原水泵故障报警信号”监测报警，当“s4制水运行报警控制”没有故障时，正常运行“高压泵运行信号，运行指示灯亮”，后由“热保护继电器信号”检测，没有故障时产水泵运行产水，同时运行“一直巡检启动条件”进行实时监测。
s4制水运行报警控制：
a、s4-1：停机并报警，必须人工复位；
b、s4-2：停机并报警，自动复位；
c、s4-3：报警。
如图6~8所示，s4制水运行报警控制进一步包括如下步骤：
s4-1，停机并报警，必须人工复位：
a、检测运行状态中，运行“制水按钮停机信号”，正常停机；
b、检测运行状态中，出现以下“低压保护开关低压信号”、“高压保护高压信号”“原水泵故障信号”、“高压泵故障信号”、“原水泵运行2min，高压泵故障报警信号，低压保护开关未动作”，中的一种或多种时，停机并报警，这类故障信号必须通过“人工复位按钮”进行人工复位；
s4-2，停机并报警，自动复位：
a、检测运行状态中，出现以下“原水箱低低液位”、“产水箱高高液位”中的一种或多种时故障信号时，停机并报警，这类故障信号通过自动复位；
s4-3，报警：
a、检测运行状态中，出现以下“不合格产水信号”、“遥控器与设备通讯异常”“modbus通讯异常”、“以太网通讯异常”、“wifi连接异常”，中的一种或多种时，只报警不停机。
具体的，如图1~11所示，本发明的一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器;通过远程遥控器3启动远程遥控器上的制水按钮32，由遥控器发射器12接收控制信号，通过通讯模块（未图示）将控制信号传送给stc单片机11，由stc单片机11控制s海水淡化控制系统运行；监测是否满足高压泵运行条件s3；高压泵运行条件后监测是否满足原水泵运行条件s2；高压泵运行条件后监测是否满足取水泵运行条件s1；满足步骤1~4条件下，运行扩展模块接口24外接的紫外杀菌模块中的紫外杀菌灯（未图示），对海水进行紫外杀菌；监测产水状态，通过压力调节装置进行压力与产水量的调节；系统正常运行，产水；同时在运行状态中，通过单独运行的cpi模块，对水箱内的液位进行检测控制，缺水时进行补水，cpi模块检测的水箱高液位时进行故障报警。
通过以上描述可以发现，由于小型海水淡化设备的独特性，一般会使用在渔船，海岛等场合。一般使用人员不具有专业的电气与水处理知识，经常造成设备无法启动，在多故障的情况下硬性启动，造成设备永久损坏。有时设备布置地与使用者的距离比较远，每次开机关机，或故障处理都需要长距离行走，实为不便。因此，本发明揭示了一种结构简单，经济实惠，集远程控制，数据存储，故障分析技术的一种远程控制的小型全集成自动化海水淡化设备的控制器。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。