一种智能热泵清洗机集中控制系统的制作方法

本发明属于自动控制领域，具体地说是一种智能热泵清洗机集中控制系统。

背景技术：

目前，无论是在机器设备的制造或是在轴承的制造过程中，均有一项不可逾越的工序，既对部件组装前的清洗工作，由于各种机械部件经加工后，其部件本身产生一些污浊物，必须将其清洗干净方能使用；现行的清洗方式均为高温热水清洗，将热泵系统产生的高温热水通过抽水泵输送到清洗机中，再对部件进行清洗工作，但是这种方法存在很多缺点，其一，在清洗的过程中，热泵加热系统与清洗机系统各自独立运行，不能够进行交互，任何一个系统出现故障，均需要人工进行控制，自动化程度不高；其二，操作者对于热泵系统的温度无法获得实时的温度值，如果热泵系统不能正常工作，出现故障，造成水温达不到工艺要求，就会对清洗产品质量产生影响；其三，清洗机清洗生产量会随着经济形势不同而变化，因此生产节拍也会相应不同，而热泵系统与清洗机系统的各自独立控制导致有时不能满足生产用热需求，造成工艺温度不达标，影响产品质量；其四，用户会因生产而进行生产线调整，搬迁，重组，因此造成设备管理，资产管理大量人工时间进行统计，管理；其五，清洗生产线由于自动化程度不高，生产耗能会根据不同操作工人的个人能力，习惯而不同，因此造成不必要的用能浪费。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种智能热泵清洗机集中控制系统，通过设置在水池中的温度传感器和液位传感器将热泵系统和清洗机系统通过PLC模块组合在一起，PLC模块实时监控热泵机组和清洗机系统的运行状态，通过PLC模块控制不同热泵机组和辅助加热器的启动和停止，充分体现控制系统的节能优势，对于两个系统之间信息交互和集中控制可以及时有效的管理，通过分析数据可以更加方便管理和提升工作效率。

本发明所采用的的技术方案：一种智能热泵清洗机集中控制系统，包括热泵系统，清洗机和自动控制系统，所述自动控制系统包括交换机和与交换机相连接的触摸屏、PLC模块,所述交换机还连接有上位机；所述的PLC模块通过串口连接智能电表，获取系统实时用电量、累积用电量、分段用电量等，并将数据传送给所述的触摸屏；所述的PLC模块通过连接在液位接口模块的液位传感器，获取与水池的水位高度成正比的水位信号, 传送给所述的触摸屏；所述的PLC模块通过连接在温度接口模块的温度传感器，获取热泵热水系统的实时温度，传送给所述的触摸屏，所述温度传感器和液位传感器均设置在水池中；所述热泵系统包括两组热泵机组，水池，和补水泵；所述的PLC模块通过串口连接酸碱浓度计，所述酸碱浓度计与设置在水池热水入口处的酸碱度传感器连接，获取热泵热水系统的PH值，并将信号传输到PLC模块；所述两组热泵机组为第一组热泵机组和第二组热泵机组；所述清洗机与水池的热水出口直接相连通，清洗机与水池热水出口的连接管道上设置有抽水泵；所述水池中还设置有独立的给水池中热水加热的辅助加热器；所述的PLC模块输出端口连接到所述的补水泵、辅助加热器和两组热泵机组；所述的PLC模块通过连接在计数模块的光电开关，获取清洗机清洗工件的数量，传送给所述的触摸屏；所述光电开关设置在清洗机入口处，当PLC控制模块在一定时间内未接收到光电开关传送的信号，发出控制信号控制热泵系统和清洗机停止工作;

本发明中，所述清洗机包括清洗室和把清洗件传送到清洗室的传送带，传送带的一部分设置在清洗室内部且穿过整个清洗室，所述清洗室外壳上设置有与交换机相连接的显示屏；所述清洗室顶部设置有多个清洗喷头，所述清洗室与传送带所在平面垂直的其中一侧内壁上对应设置有控制各个清洗喷头工作状态的感应开关；所述感应开关分别与PLC模块输入端口相连接，所述的PLC模块输出端口对应连接到所述的清洗喷头，当感应开关检测到有清洗件通过时，将信号传输到PLC模块，PLC模块发出控制信号控制与感应开关对应设置的清洗喷头开始工作，对清洗件进行喷淋清洗；

本发明中，所述清洗室顶部设置有两个清洗喷头，和对应设置的控制各个清洗喷头工作状态的感应开关，所述清洗喷头包括能喷洒含有清洗介质的热水的第一喷头和直接喷洒清水的普通喷头，所述第一喷头包括喷头主体和喷头盖，喷头主体包括锥管段和与锥管段大口径一侧相连通的竖直段，锥管段小口径一侧设置有喷头盖，竖直段另一侧与进水管道用螺纹连接，所述喷头主体竖直段内部设置有内套管，内套管与喷头主体之间形成用于流通水流的空腔，喷头主体内壁上设置有对通过的水流形成一定旋流的内螺纹，所述内套管内壁上设置有与喷头主体内壁上内螺纹方向相反的内螺纹；内套管内部设置有一条清洗介质管道，清洗介质管道入口通过连接管道与清洗介质相连通，管道出口连接有一个球形的喷洒球，所述喷洒球球面上设置有多个喷洒孔，清洗介质进入喷洒球后通过喷洒孔向四周扩散；所述喷头主体的锥管段内部设有高压仓和锥形喷射口，所述喷洒球设置在高压仓中，高压仓直接与锥形喷射口口径较小的一侧相连，消除了热水通过平行通道时产生的阻力，使喷淋效果最大化；

本发明中，所述清洗室底部设置有一个蓄水池，所述蓄水池与水池相连通，蓄水池中的热水经过物理沉降和物理过滤后重新进入水池;

本发明中，所述一定时间可直接在触摸屏操作界面上设置，触摸屏再将信号传送给PLC模块；

本发明中，所述温度传感器与PLC温度接口模块之间设置有温度变送器；所述液位传感与PLC液位接口模块之间设置有液位变送器；所述温度变送器和液位变送器的输出端口与模拟量输入模块的输入端口对应连接，经过模拟量输入模块内部转换将模拟量转化成数字量，再将数字量信号传输给PLC模块；

本发明中，所述PLC模块与触摸屏之间设置的交换机能产生无限局域网，手机可以通过无线局域网连接到触摸屏，能够实现本地触摸屏的所有功能；

本发明中，所述清洗机与抽水泵之间还设置有给热水加压的加压泵。

本发明的有益效果:

通过设置在水池中的温度传感器和液位传感器将热泵系统和清洗机系统通过PLC模块组合在一起，PLC模块实时监控热泵机组和清洗机系统的运行状态，通过PLC模块控制不同热泵机组和辅助加热器的启动和停止，充分体现控制系统的节能优势，对于两个系统之间信息交互和集中控制可以及时有效的管理，通过分析数据可以更加方便管理和提升工作效率；

1. PLC模块通过连接在温度接口模块的温度传感器，获取热泵热水系统的实时温度，传送给触摸屏，并在触摸屏上显示实时温度，操作者可实时掌握热泵热水系统的实时温度；

2. PLC模块通过连接在计数模块的光电开关，获取清洗机清洗部件的数量，传送给所述的触摸屏；所述光电开关设置在清洗机入口处；当PLC控制模块在一定时间内未接收到光电开关传送的信号，发出控制信号控制热泵机组和清洗机停止工作，科学地安排生产时间及节奏，以达到降低生产成本目的；

3.温度传感器与PLC温度接口模块之间设置有温度变送器，将温度检测信号放大后再经过模拟量输入与模块的转换处理传输到PLC模块，使水温检测更加精确,通过本领域技术人员测试，水温误差在±0.5℃以内；

4. 当PLC模块判断温度小于最小设定值时，PLC模块发出信号控制两组热泵机组同时工作，对水池中的热水进行加热；PLC模块判断温度在最大和最小设定值之间时，PLC模块发出信号控制其中一台热泵机组停止工作，另一台热泵机组继续工作，对水池中的热水进行保温加热，PLC模块发出信号控制清洗机开始工作，并同时启动PLC模块内部的计数模块对所清洗的工件进行计数；PLC模块判断温度大于最大设定值时，PLC模块发出信号控制控制两组热泵机组同时停止工作；PLC模块通过检测到的实时温度控制不同数量的热泵机组和辅助加热器对热水进行加热，在满足清洗机所需温度热水的同时，能节约能源，降低生产成本；

5. 当PLC模块判断热泵机组出现故障时，发出信号控制清洗机和热泵机组停止工作，并同时启动水池中的辅助加热器对水池中的热水进行加热，不仅能防止水源的浪费，更能防止不合格的热水对所清洗的部件造成的损坏；

6. 所述第一喷头的喷头主体竖直段内部设置有内套管，内套管与喷头主体之间形成用于流通水流的空腔，喷头主体内壁上设置有对通过的水流形成一定旋流的内螺纹，所述内套管内壁上设置有与喷头主体内壁上内螺纹方向相反的内螺纹；当热水流通过时，在空腔和内套管中分别形成两股方向相反的旋流，并最终在高压仓中与从喷洒球的喷洒孔中向四周扩散的清洗介质充分混合，并最终通过与高压仓直接相连的锥形喷射口喷出，消除了热水通过平行通道时产生的阻力，使喷淋效果最大化；

7. 所述清洗室顶部设置有两个清洗喷头，和对应设置的控制各个清洗喷头工作状态的感应开关，所述清洗喷头包括能喷洒清洗介质的第一喷头和直接喷洒清水的普通喷头，当工件进入清洗室后，与第一喷头对应设置的感应开关检测到信号后，控制第一喷头喷洒含有清洗介质的热水对工件进行第一次清洗，工件随着传送带运动，当与普通喷头对应设置的感应开关检测到信号后，控制普通喷头喷洒热水对工件进行第二次清洗，将工件表面的清洗介质和残留的污渍进行进一步处理，达到最好的清洗效果；

8.清洗室底部设置有蓄水池，蓄水池中的热水经过物理沉降和物理过滤后直接进入水池循环利用，增加了能源的利用率，节约了水源，降低了生产成本；

9.集中控制系统中的上位机具有数据存储功能，对于用户因生产调整搬迁，重组生产线进行数据储存，从而减少固定资产人工管理盘点难度，降低人工成本；

10. 酸碱度传感器将酸碱度信号传送到酸碱浓度计，酸碱浓度计再将信号传送到PLC模块,PLC模块接收到酸碱度检测信号，与水池正常工作所需的酸碱度信号设定值进行比较；如果当PLC模块判断酸碱度小于最小设定值或者大于最大设定值时，PLC模块发出信号控制两组热泵机组和清洗机停止工作，酸碱浓度计上的指示灯发出报警信号，并在触摸屏上显示故障报警信号，现场工作人员在看到信号后，调节水池中热水的酸碱度，当PLC模块判断酸碱度在最小和最大设定值之间时，PLC模块发出信号控制两组热泵机组和清洗机重新开始工作。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明中清洗机的整体结构图；

图3是本发明中清洗机内部清洗室的整体结构图；

图4是本发明中第一喷头的整体结构图；

图中标记：1、交换机，2、触摸屏，3、PLC模块，4、智能电表，5、液位传感器，501、液位变送器，6、温度传感器，601、温度变送器，7、水池，8、补水泵，9、第一组热泵机组，10、第二组热泵机组，11、清洗机，110、清洗室，111、传送带，112、显示屏，113、光电开关，114、蓄水池，12、辅助加热器，13、模拟量输入模块，14、感应开关，15、第一喷头，151、喷头主体，152、喷头盖，153、内套管，154、清洗介质管道，155、喷洒球，156、高压仓，157、锥形喷射口，16、普通喷头, 17、上位机，18、酸碱浓度计，19、酸碱度传感器。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行详细描述，所举实施例仅用于描述本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种智能热泵清洗机集中控制系统，所述自动控制系统包括交换机1和与交换机相连接的触摸屏2、PLC模块3, 所述交换机还通过网线连接有上位机17，上位机可以实时监控热泵和清洗机的运行状态，对于两个系统之间信息交互和集中控制可以及时有效的管理；所述的PLC模块3通过RS485串口连接智能电表4，获取系统实时用电量、累积用电量、分段用电量等，并将数据传送给所述的触摸屏2；所述的PLC模块通过连接在液位接口模块的液位传感器5，获取与水池的水位高度成正比的水位信号；所述的PLC模块通过连接在温度接口模块的温度传感器6，获取热泵热水系统的实时温度，传送给所述的触摸屏，所述温度传感器和液位传感器均设置在水池中；温度传感器设置在水池热水入口处附近的热水中，液位传感器设置在水池其中一侧内壁上；所述热泵系统包括两组热泵机组，水池7，和补水泵8；所述两组热泵机组为第一组热泵机组9和第二组热泵机组10，本领域技术人员在具体实施本发明时，可根据具体工作情况选择需要多少组的热泵机组和每组热泵机组的热泵数量；所述的PLC模块3通过RS485串口连接酸碱浓度计，所述酸碱浓度计18与设置在水池热水入口处下方的酸碱度传感器19连接,获取热泵热水系统的PH值，并将信号传输到PLC模块；所述两组热泵机组为第一组热泵机组9和第二组热泵机组10；所述清洗机11与水池的热水出口直接相连通，清洗机11与水池热水出口的连接管道上设置有抽水泵；所述水池中还设置有独立的给水池中热水加热的辅助加热器12,当PLC模块判断热泵机组出现故障时，发出信号控制清洗机和热泵机组停止工作，并同时启动水池中的辅助加热器对水池中的热水进行加热；所述的PLC模块输出端口连接到所述的补水泵8、辅助加热器12和两组热泵机组；所述的PLC模块通过连接在计数模块的光电开关113，获取清洗机清洗工件的数量，经过PLC内部程序运算，运算出实时效率，能耗比，并将数据传送给所述的触摸屏；所述光电开关设置在清洗机入口处，当PLC控制模块在一定时间内未接收到光电开关传送的信号，发出控制信号控制热泵系统和清洗机停止工作；

本发明中，所述清洗机11包括清洗室110和把清洗件传送到清洗室的传送带111，传送带的一部分设置在清洗室内部且穿过整个清洗室，所述清洗室外壳上设置有与交换机相连接的显示屏112，显示屏显示清洗机清洗的工件的数量；所述清洗室顶部设置有多个清洗喷头，所述清洗室与传送带所在平面垂直的其中一侧内壁上对应设置有控制各个清洗喷头工作状态的感应开关14；所述感应开关分别与PLC模块输入端口相连接，所述的PLC模块输出端口对应连接到所述的清洗喷头，当感应开关检测到有清洗件通过时，将信号传输到PLC模块，PLC模块发出控制信号控制与感应开关对应设置的清洗喷头开始工作，对清洗件进行喷淋清洗；

优选的，所述清洗室顶部设置有两个清洗喷头，和对应设置的控制各个清洗喷头工作状态的感应开关14，所述清洗喷头包括能喷洒含有清洗介质的热水的第一喷头15和直接喷洒清水的普通喷头16，当工件进入清洗室后，与第一喷头对应设置的感应开关检测到信号后，控制第一喷头喷洒含有清洗介质的热水对工件进行第一次清洗，工件随着传送带运动，当与普通喷头对应设置的感应开关检测到信号后，控制普通喷头喷洒热水对工件进行第二次清洗，将工件表面的清洗介质和残留的污渍进行进一步处理，达到最好的清洗效果；

所述第一喷头15包括喷头主体151和喷头盖152，喷头主体151包括锥管段和与锥管段大口径一侧相连通的竖直段，锥管段小口径一侧设置有喷头盖，竖直段另一侧与进水管道用螺纹连接，所述喷头主体151竖直段内部设置有内套管153，内套管与喷头主体之间形成用于流通水流的空腔，喷头主体内壁上设置有对通过的水流形成一定旋流的内螺纹，所述内套管内壁上设置有与喷头主体内壁上内螺纹方向相反的内螺纹；内套管内部设置有一条清洗介质管道154，清洗介质管道入口通过连接管道与清洗介质相连通，管道出口连接有一个球形的喷洒球155，所述喷洒球球面上设置有多个喷洒孔，清洗介质进入喷洒球后通过喷洒孔向四周扩散；所述喷头主体的锥管段内部设有高压仓156和锥形喷射口157，所述喷洒球设置在高压仓中，高压仓直接与锥形喷射口口径较小的一侧相连，消除了热水通过平行通道时产生的阻力，使喷淋效果最大化；当热水流通过时，在空腔和内套管中分别形成两股方向相反的旋流，并最终在高压仓中与从喷洒球的喷洒孔中向四周扩散的清洗介质充分混合，并最终通过与高压仓直接相连的锥形喷射口喷出，消除了热水通过平行通道时产生的阻力，使喷淋效果最大化；

优选的，所述清洗室底部设置有一个蓄水池114，所述蓄水池与水池相连接，蓄水池中的热水经过物理沉降和物理过滤后重新进入水池;

优选的，所述一定时间可直接在触摸屏2操作界面上设置，本领域技术人员可以根据生产情况设置适当的时间值，在不影响清洗机工作的情况下又能达到最优的节能效果，触摸屏再将信号传送给PLC模块；

优选的，所述温度传感器6与PLC温度接口模块之间设置有温度变送器601；所述液位传感器5与PLC液位接口模块之间设置有液位变送器501;所述温度变送器和液位变送器的输出端口与模拟量输入模块13的输入端口对应连接，经过模拟量输入模块内部转换将模拟量转化成数字量，再将数字量信号传输给PLC模块；

优选的，所述PLC模块3与触摸屏2之间设置的交换机1能产生无限局域网，手机可以通过无线局域网连接到触摸屏2，能够实现本地触摸屏的所有功能；

优选的，所述清洗机与抽水泵之间还设置有给热水加压的加压泵。

本发明，一种智能热泵清洗机集中控制系统在运行时，现场通过modbus协议读取各个仪表参数后传输至PLC模块，通过上位机可以实时监控热泵和清洗机的运行状态，对于两个系统之间信息交互和集中控制可以及时有效的管理，同时系统可以自动根据采集的数据自动生成和存储实时历史能耗趋势图，故障报警信息，实时产量报表，历史数据等，通过分析数据可以更加方便管理和提升工作效率。