循环水泵的控制系统的制作方法

本申请涉及自动化控制领域，尤其涉及一种循环水泵的控制系统。

背景技术：

水泵作为一种水运输设备，是生产制造业十分重要的一项设备，可以用于供水，也可以用排水，还可以用于水循环。目前，大多数水泵采用的电机是固定频率的，难免会出现产生无用功的情况，导致电能的浪费。以硅片生产为例，在生产硅片的过程中，会涉及到冷却、切割、清洗等多个生产工艺均需要供水操作，但是，由于为各个生产工艺供水的水泵是按照工频运行的，产生很多无用功，增加了很多不必要的能耗。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提出了一种循环水泵的控制系统，所述系统包括：控制器、第一水泵、第二水泵、第三水泵、第一水箱、第二水箱、第三水箱、第一功率检测传感器、第二功率检测传感器、第三功率检测传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器；其中，第一水泵连接于供水系统与第一水箱之间，以将供水系统的水运输至第一水箱，第二水泵连接于第一水箱与第二水箱之间，以将第一水箱的水运输至第二水箱，所述第二水箱的用于向用水系统供水，所述用水系统排放的水经回收处理后进入第三水箱，所述第三水泵连接于第三水箱与第一水箱之间，以将第三水箱的水运输至第一水箱；控制器与所述第一功率检测传感器、所述第二功率检测传感器、所述第二功率检测传感器分别连接，通过所述第一功率检测传感器、所述第二功率检测传感器、所述第二功率检测传感器分别检测所述第一水泵、第二水泵、第三水泵的运行功率；控制器与所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第三液位传感器分别连接，通过所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第三液位传感器分别检测所述第一水箱、所述第二水箱、所述第三水箱的储水量；其中，所述第二水箱的容量用于确定所述第二水泵的运行功率；所述第三水箱的容量、所述第一水箱的容量用于确定所述第三水泵的运行功率；所述第一水箱的储水量、所述第三水箱的储水量、所述第三水泵的运行功率、所述第二水泵的运行功率、所述第二水箱的储水量用于确定所述第一水泵的运行功率；所述控制器分别与所述第一水泵、所述第二水泵、所述第三水泵连接，以控制所述第一水泵、所述第二水泵和所述第三水泵按照确定的运行功率工作。

在一个示例中，所述系统还包括：第一流速传感器，位于所述第一水泵的出水端，以检测所述第一水泵向所述第一水箱运输水的第一水流速度，使得所述控制器根据所述第一水流速度控制所述第一水泵的运行功率；第二流速传感器，位于所述第二水泵的出水端，以检测所述第二水泵向所述第二水箱运输水的第二水流速度，使得所述控制器根据所述第二水流速度控制所述第二水泵的运行功率；第三流速传感器，位于所述第三水泵的出水端，以检测所述第三水泵向所述第一水箱运输水的第三水流速度，使得所述控制器根据所述第三水流速度控制所述第三水泵的运行功率。

在一个示例中，所述系统还包括：净化装置，位于所述第三水箱的进水口，以对所述用水系统排出的水进行净化处理。

在一个示例中，所述系统还包括：电磁阀，位于所述第一水泵的进水端，与所述控制器连接，以根据所述控制器确定的所述第一水泵的运行频率，控制所述供水系统向所述第一水泵供水的水流速度。

在一个示例中，所述系统还包括：报警设备，与所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第三液位传感器分别连接，以在所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第三液位传感器检测到所述第一水箱、所述第二水箱、所述第三水箱的储水量超过阈值的情况下，进行报警。

在一个示例中，所述第一水泵、所述第二水泵、所述第三水泵均为采用变频电机的水泵，每个水泵的变频电机根据所述控制器实时确定的运行功率进行工作。

在一个示例中，所述系统包括：多个用水系统，其中，所述第二水泵、所述第三水泵、以及与所述第二水泵对应的第二水箱、与所述第三水泵对应的第三水箱均为多个，其中，所述控制器还用于根据所述第一水箱的储水量、多个所述第三水泵的运行功率、多个所述第二水泵的运行功率、多个所述第二水箱的储水量、多个所述第三水箱的储水量确定所述第一水泵的运行功率。

在一个示例中，所述控制器与每个用水系统通信，以获取每个用水系统的工艺参数信息，使得所述控制器根据每个用水系统的工艺参数信息，确定所述每个用水系统的用水量。

在一个示例中，所述控制器为单片机。

在一个示例中，所述系统还包括：遥控装置，与所述控制器通信，以采用遥控的方式通过所述控制器控制所述第一水泵、所述第二水泵、所述第三水泵的运行功率。

通过本申请提供的循环水泵的控制系统，通过实时检测水循环系统中，每个水箱的储水量以及相应水泵的运行功率，根据实时检测到的数据控制每个水泵的运行功率(即改变水泵的变频电机的频率)，达到了按需改变生产工艺各个水泵的运行功率的目的，从而实现了既满足生产要求又降低功耗的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种循环水泵的控制系统示意图；

图2为本申请实施例提供的一种硅片生产工艺中水循环系统示意图。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

本申请的实施例公开了一种循环水泵的控制系统实施例，可以应用于任意一种涉及到水循环处理的工艺系统中。

图1为本申请实施例提供的一种循环水泵的控制系统示意图，如图1所示，该系统包括：控制器100、第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c、第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱102c、第一功率检测传感器103a、第二功率检测传感器103b、第三功率检测传感器103c、第一液位传感器104a、第二液位传感器104b、第三液位传感器104c。

需要说明的是，上述第一水箱102a可以是为整个生产过程供水的水箱。上述第二水箱102b可以是为生产过程中任意一个工艺环节供水的水箱。上述第三水箱102c可以是收集回收该工艺环节排放的水的水箱。

作为一种可选的实施方式，上述控制器100可以为单片机。可选地，第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c可以采用变频电机的水泵。控制器100分别与第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c连接，以实现对第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c的功率控制。其中，每个水泵的变频电机根据控制器100实时确定的运行功率进行工作。

在实际生产中，通常会设置一个总的工艺水箱(即上述第一水箱102a)，用于储存生产所需的水，如图1所示，通过连接于供水系统A(供水源)与第一水箱102a之间的第一水泵101a，可以将供水系统A提供的水，运输至第一水箱102a。

第二水箱102b可以是某个生产工艺使用的容积较小的水箱(根据生产工艺不同，水箱中盛放的可以加入其他物质成分的液体)，通过连接于第一水箱102a与第二水箱102b之间的第二水泵101b，可以将第一水箱102a的水，运输至为各个生产工艺环节的用水系统B供水的第二水箱102b。

由于每个生产工艺环节可能会排放一些水，为了节约水资源，很多企业会对废水进行回收利用，因而，当通过第二水箱102b向用水系统B供水后，可以将用水系统B排放的水经回收处理后进入第三水箱102c，通过连接于第三水箱102c与第一水箱102a之间的第三水泵101c，可以将第三水箱102c的水再运输至第一水箱102a。

由图1可以看出，第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱103c通过第二水泵101b和第三水泵101c构成了一个水循环系统。由于通常情况下，生产过程中都会消耗一些水，回收的水一般小于供给的水，因而，还需要通过第一水泵101a将供水系统A中的水补给到水循环系统中。为了保证生产工艺的正常进行，控制器100可以根据第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱103c中水的储存量来控制每个水泵(即第一水泵101a、第二水泵101b和第三水泵101c)的运行功率。

其中，第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱103c中水的储存量可以分别通过在第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱103c中部署的液位传感器(即第一液位传感器104a、第一液位传感器104b和第一液位传感器104c)来检测。控制器100与第一液位传感器104a、第二液位传感器104b、第三液位传感器104c分别连接，以获取每个液位传感器采集到的水箱的储水量，并根据每个水箱(即第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱103c)的储水量来控制每个水泵(即第一水泵101a、第二水泵101b和第三水泵101c)的运行功率。

由于水泵的运行功率不同，往水箱中加水的速度也不同，因而，不能按照水箱的储水量来控制水泵的运行功率，还要结合每个水泵当前的运行功率。因而，在一种可选的实施方式中，控制器100与第一功率检测传感器103a、第二功率检测传感器103b、第二功率检测传感器103b分别连接，通过第一功率检测传感器103a、第二功率检测传感器103b、第二功率检测传感器103b分别检测第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c的运行功率。

由于第二水箱102b中水是提供给用水系统B的，为了满足用水系统B的用水需求，首先需要根据第二水箱102b的容量确定第二水泵101b的运行功率。在用水系统B的用水量确定后，其排放的水一般也是可以确定的，因而，根据第三水箱102c的容量、第一水箱102a的容量用于确定第三水泵101c的运行功率。而影响第一水泵的运行功率的因素较多，需要根据第一水箱102a的储水量、第三水箱102c的储水量、第三水泵101c的运行功率、第二水泵101b的运行功率、第二水箱102b的储水量综合确定第一水泵101a的运行功率。

在分别确定每个水泵的运行功率后，控制器100可以第一水泵101a、第二水泵101b和第三水泵101c按照确定的运行功率工作。

为了更精确地了解每个水箱的储水量变化，可以进一步通过位于第一水泵101a的出水端的第一流速传感器105a检测第一水泵101a向第一水箱102a运输水的第一水流速度；通过位于第二水泵101b的出水端第二流速传感器105b，检测第二水泵101b向第二水箱102b运输水的第二水流速度；通过位于第三水泵101c的出水端第三流速传感器105c，检测第三水泵101c向第一水箱102a运输水的第三水流速度。在获取到每个水泵运输水的水流速度后，可以更精确知道每个水箱的储水量的变化情况，以便控制器100根据第一水流速度控制第一水泵101a的运行功率，根据第二水流速度控制第二水泵101b的运行功率，根据第三水流速度控制第三水泵101c的运行功率。

此处需要说明的是，在实际应用的生产系统中，通常包含多个用水系统B，其中，第二水泵101b、第三水泵101c、以及与第二水泵101b对应的第二水箱102b、与第三水泵101c对应的第三水箱102c均为多个，其中，控制器100还用于根据第一水箱102a的储水量、多个第三水泵101c的运行功率、多个第二水泵101b的运行功率、多个第二水箱102b的储水量、多个第三水箱102c的储水量确定第一水泵101a的运行功率。

可选地，控制器100还可以与每个用水系统B通信，以获取每个用水系统B的工艺参数信息，使得控制器100根据每个用水系统B的工艺参数信息，确定每个用水系统B的用水量。

以硅片生产为例，图2为本申请实施例提供的一种硅片生产工艺中水循环系统示意图，如图2所示，该水循环系统示出了两个生产工艺(例如，硅片生产的切割工艺、清洗工艺)，假设图标4-1为切割工艺的用水系统，图标4-2为清洗工艺的用水系统。供水源1相当于上述供水系统A，水泵3-1相当于上述第一水泵101a，水箱2-1相当于上述第一水箱102a，水箱2-2和水箱2-4相当于上述第二水箱102b，水箱2-3和水箱2-5相当于上述第三水箱102b，其中，水箱2-2中的水通过水泵3-3(相当于上述第三水泵101c)运输至水箱2-1(第一水箱102a)，水箱2-5中的水通过水泵3-5(相当于上述第三水泵101c)运输至水箱2-1(.第一水箱102a)

可选地，系统还可以包括：净化装置(如图2所示的图标5-1和图标5-2)，位于第三水箱102c(如图2所示的水箱2-3和水箱2-5)的进水口，以对用水系统B(如图2所示的切割工艺的用水系统4-1和清洗工艺的用水系统4-2)排出的水进行净化处理。其中，用水系统A的废水排入水箱6-1中；用水系统B的废水排入水箱6-2中。

可选地，上述系统还可以包括：电磁阀(如图2所示的图标7)，位于第一水泵101a(即水泵3-1)的进水端，与控制器100连接，以根据控制器100确定的第一水泵101a的运行频率，控制供水系统A向第一水泵101a供水的水流速度。

为了防止某一水箱储水量过多溢出或者储水量不足的现象，上述系统还可以包括：报警设备，与第一液位传感器104a、第二液位传感器104b、第三液位传感器104c分别连接，以在第一液位传感器104a、第二液位传感器104b、第三液位传感器104c检测到第一水箱102a、第二水箱102b、第三水箱102c的储水量超过阈值的情况下，进行报警。

基于上述任意一种可选的实施例，作为一种可选的实施方式，上述系统还可以包括：遥控装置，与控制器100通信，以采用遥控的方式通过控制器100控制第一水泵101a、第二水泵101b、第三水泵101c的运行功率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。