节水控制装置

摘要

本发明涉及一种可以节省电镀漂洗中的用水量的节水控制装置，包括水质传感器、控制器及补水执行器。水质传感器检测并发送一目标容器中的水的至少一水质参数。控制器包括第一设定单元和比较单元，第一设定单元预设多个水质级别且能够接收对其中一水质级别的选定，其中每一水质级别对应至少一水质参数的控制点；比较单元比较来自水质传感器检测的水质参数与一选定的水质级别所对应的水质参数的控制点，据以控制一补水执行器的补水；当该水质参数超过选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，补水执行器被控制为向目标容器补充新鲜水；当水质参数达到选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，补水执行器被控制为停止向目标容器补充新鲜水。

权利要求

1.一种节水控制装置，包括：

水质传感器，检测并发送一目标容器中的水的至少一水质参数；

控制器，连接该水质传感器，该控制器包括第一设定单元和比较单元，该第一设定单元预设多个水质级别且能够接收对其中一水质级别的选定，该多个水质级别中的每一水质级别对应至少一水质参数的控制点；该比较单元比较来自该水质传感器检测的该水质参数与一选定的水质级别所对应的水质参数的控制点，据以控制一补水执行器的补水；

补水执行器，连接该控制器，其中当该水质参数超过该选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，该补水执行器被控制为向该目标容器补充新鲜水；当该水质参数达到该选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，该补水执行器被控制为停止向该目标容器补充新鲜水，其中新鲜水是水质级别至少低于该选定的水质级别的水。

2.如权利要求1所述的节水控制装置，其特征在于，所述的至少一水质参数包括电导率、pH值、ORP、浊度、色度、离子浓度及其组合。

3.如权利要求1所述的节水控制装置，其特征在于，所述补水执行器以恒定的基础补水流量向该目标容器补充新鲜水，所述控制器还包括统计单元，用于在一统计周期内根据未向该目标容器补充新鲜水的时间统计节水量及节水率。

4.如权利要求3所述的节水控制装置，其特征在于，所述控制器还包括显示单元，用以显示该选定的水质级别、节水量及节水率。

5.如权利要求1所述的节水控制装置，其特征在于，所述控制器还包括：

第二设定单元，用于接收一循环周期、一节水率及一基础补水流量的设定；

控制单元，用于在所述水质传感器不工作的情况下，控制该补水执行器于该循环周期中的一开启时间内以该基础补水流量向一目标容器补充新鲜水，且于一关闭时间内停止向该目标容器补充新鲜水，其中该开启时间及该关闭时间是由该节水率确定。

说明书

节水控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及补充清洁水的控制装置，尤其是涉及一种节水控制装置。

背景技术

[0002] 电镀生产过程中，一般使用自来水(少量用纯水或软水)清洗镀件。由于产品类型、工艺流程、设备形式、原水水质和管理水平等差异，还没有一个普遍适用的单位镀件面3 2
积的用水量(m/m)标准。目前对于用水量的控制主要依靠操作人员的经验，以不出次品为衡量标准。为了保证镀件清洗质量，不惜使用过量的水。虽然大多数企业都有节水的要求，但缺少可以量化的指标和控制手段。一般一家中型的电镀企业清洗用水点不会少于10个，如果能有效控制水量，节水的潜力十分巨大。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种可以节省电镀漂洗中的用水量的节水控制装置。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明的一实施例提出一种节水控制装置，包括水质传感器、控制器及补水执行器。水质传感器检测并发送一目标容器中的水的至少一水质参数。控制器连接该水质传感器，该控制器包括第一设定单元和比较单元，该第一设定单元预设多个水质级别且能够接收对其中一水质级别的选定，该多个水质级别中的每一水质级别对应至少一水质参数的控制点；该比较单元比较来自该水质传感器检测的该水质参数与一选定的水质级别所对应的水质参数的控制点，据以控制一补水执行器的补水；补水执行器连接该控制器，其中当该水质参数超过该选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，该补水执行器被控制为向该目标容器补充新鲜水；当该水质参数达到该选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，该补水执行器被控制为停止向该目标容器补充新鲜水。

[0005] 在本发明的一实施例中，上述的至少一水质参数包括电导率、pH值、ORP、浊度、色度、离子浓度及其组合。

[0006] 在本发明的一实施例中，上述的补水执行器以恒定的基础补水流量向该目标容器补充新鲜水，而上述的控制器还包括统计单元，用于在一统计周期内根据未向该目标容器补充新鲜水的时间统计节水量及节水率。

[0007] 在本发明的一实施例中，上述的控制器还包括显示单元，用以显示该选定的水质级别、节水量及节水率。

[0008] 在本发明的一实施例中，上述的控制器还包括：第二设定单元，用于接收一循环周期、一节水率及一基础补水流量的设定；以及控制单元，用于在所述水质传感器不工作的情况下，控制该补水执行器于该循环周期中的一开启时间内以该基础补水流量向一目标容器补充新鲜水，且于一关闭时间内停止向该目标容器补充新鲜水，其中该开启时间及该关闭时间是由该节水率确定。

[0009] 本发明的另一实施例提出一种节水控制装置，包括补水执行器及控制器。补水执行器用以对一目标容器补充新鲜水。控制器包括设定单元和控制单元，该设定单元用于接收一循环周期、一节水率及一基础补水流量的设定；该控制单元控制该补水执行器于该循环周期中的一开启时间内以该基础补水流量向该目标容器补充新鲜水，且于一关闭时间内停止向该目标容器补充新鲜水，其中该开启时间及该关闭时间是由该节水率确定。

[0010] 本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，实现减少电镀生产过程中的镀件清洗用水量，达到节水效果。本发明可以在保证镀件清洗质量的前提下尽可能降低用水量，这种节水效果依靠人工管理是难以达到的。

附图说明

[0011] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

[0012] 图1A和图1B示出本发明一实施例的节水控制装置结构图。

[0013] 图2示出图1A所示装置的一种节水控制流程。

[0014] 图3示出图1A所示装置的另一种节水控制流程。

[0015] 图4A和4B示出本发明另一实施例的节水控制装置结构图。

[0016] 图5示出本发明图4A所示装置的节水控制流程。

[0017] 图6示出本发明又一实施例的节水控制装置的控制器结构图。

[0018] 图7示出本发明图6所示装置的节水控制流程。

具体实施方式

[0019] 图1A和图1B示出根据本发明一实施例的节水控制装置结构图。请参照图1A和1B所示，本实施例的节水控制装置100包括水质传感器110、控制器120及补水执行器130。
水质传感器110用以检测各种工业应用场合中的一目标容器中的水的水质参数，在本实施例中目标容器是以电镀工艺中的漂洗槽2为例进行说明。尽管图1A中示例性地示出一个水质传感器110，但可以理解的是，本实施例中的水质传感器可以包含多个，而水质传感器所检测的水质参数包括但不限于，电导率、pH值、ORP、浊度、色度、离子浓度等。水质传感器
110所检测的水质参数发送到控制器120。

[0020] 控制器120连接一个或多个水质传感器110及补水执行器130。在本实施例中，控制器120可进一步包括第一设定单元122和比较单元124。第一设定单元122中预设多个水质级别，如0级-10级。设定水质级别越低，则水质越好。每一水质级别对应于至少一水质参数的控制点。第一设定单元122接收对其中一水质级别的选定，作为预期水质级别。在工作过程中，比较单元124会比较来自水质传感器110检测的水质参数与选定的水质级别所对应的水质参数控制点，用来控制补水执行器130的补水，以便使漂洗槽2中的水维持在符合要求的预期水质级别。例如，当水质参数超过(大于)选定的水质级别所对应的水质参数控制点时，补水执行器130被控制为向漂洗槽2补充新鲜水；当该水质参数达到(小于或等于)选定的水质级别所对应的水质参数控制点时，补水执行器130被控制为停止向漂洗槽2补充新鲜水。在本实施例中，新鲜水是水质级别至少低于选定的水质级别的水，一般选用自来水或纯水。

[0021] 以电导率作为水质参数为例，选定装置正常工作时可能出现的电导率大致范围，范围的下限以新鲜补充水为参照，上限以镀件清洗用水可以接受的最高电导率为参照。电导率范围的设置并不需要很精确，只要将正常工作时电导率可能出现的区域包含在内，上下留出一定余量即可。假设新鲜补充水为自来水，电导率一般为600S/cm左右，而镀件清洗后水的电导率不能超过1400μS/cm(这可以通过生产性试验和数据积累来确定)，电导率范围可以设定为500～1500μS/cm。因此0级-10级这11个水质级别所对应的电导率控制点分别为，500μS/cm为0级，600μS/cm为1级，……，1300μS/cm为8级，1400μS/cm为9级，1500μS/cm为10级。

[0022] 为了保证清洗后水质不超过1400μS/cm的标准，可以对第一设定单元122设置一个低于此值且有余量的控制点，如设定为1300μS/cm，即水质8级。当清洗水水质级别上升至8级以上(即超过1300μS/cm)时，比较单元124控制补水执行器130的自动阀门开启，新鲜水补充到漂洗槽2中，槽中水的电导率随之下降；当水质级别低于8级时，比较单元124控制补水执行器130的自动阀门关闭停止补水，周而复始，清洗水质级别保持在8级，即1300μS/cm左右。对于包含有一个或多个水质参数的水质级别设定，其动作过程类似，在此不再展开。

[0023] 水质级别的引入大大简化了清洗水质控制的操作。如果希望提高清洗质量，可以在第一设定单元122中将水质级别由8级重新选定为7级或者更低。当然如果产品清洗质量允许，希望提高节水率，也可以在第一设定单元122中将水质级别由8级重新选定到9级或10级。用简单易懂的水质级别替代了复杂的各种水质参数，可以使控制器的显示和操作更为简单。另外，控制器120还包括显示单元126，以便于显示屏上显示预设的水质级别。因此如需要改变漂洗水的水质，只需简单地调整水质级别，而不需要关心实际的诸如电导率等水质参数。

[0024] 为便于操作和管理，控制器120还可进一步支持时间设置、密码设置、基础流量设置、电导率校正、统计周期设置等。根据使用权限分为基础设置和高级设置两类，基础设置供日常操作人员使用，高级设置供专业人员使用。

[0025] 例如，控制器120还包含统计单元128。在使用节水控制装置之前，镀件清洗以恒3
定的基础流量V(m/h)连续不断补水。使用节水控制装置之后，通过补水执行器130的自动阀门控制补水，在一个统计周期T(min)内累计有Ton(min)时间自动阀门开启，有Toff(min)时间阀门关闭(T＝Ton+Toff)。在补充水流量V不变的情况下，统计单元128可以统计出这
3
一统计周期内的节水量Q(m)和节水率R(％)。

[0026] Q(m3)＝V Toff/60

[0027] R(％)＝Toff/T×100

[0028] 节水率和节水量可以在通过显示单元126在显示屏上直接读取，便于掌握节水效果。时间周期可以根据需要设为日、月、年等。

[0029] 在本实施例中，水质传感器安装位置的合理与否直接影响到控制的灵敏度。水质传感器的位置离补水点过近，其所测得的水质优于远离补水点的部位，可能造成部分镀件清洗不彻底；水质传感器的位置离补水点过远则补水效果的反馈时间过长，可能会引起补水过量，降低节水率。由于水质传感器的安装位置受到生产设备结构和镀件运行的限制，因此需要结合实际情况在保证清洗质量的前提下选择尽可能合理的位置。较佳地，将水质传感器安装在与补水点相同的漂洗槽内，且与补水点相距最远的位置。

[0030] 图2示出根据以上描述的装置100的一种节水控制流程200。参照图2所示，其包括：

[0031] 于步骤201，在控制器120接收对多个水质级别的其中一水质级别的选定，其中在第一设定单元122中，预设的多个水质级别中的每一水质级别对应至少一水质参数的控制点；

[0032] 于步骤202，水质传感器110检测目标容器中的水的至少一水质参数；

[0033] 于步骤203，比较水质传感器110检测的水质参数与选定的水质级别所对应的水质参数的控制点；当水质传感器110检测的水质参数超过选定的水质级别所对应的水质参数的控制点(即当前水质级别高于预期水质级别)时，进入步骤204，补水执行器130向目标容器补充新鲜水；当水质传感器110检测水质参数达到选定的水质级别所对应的水质参数的控制点(即当前水质级别达到预期水质级别)时，进入步骤205，停止向目标容器补充新鲜水(即节水)。

[0034] 在图3所示的装置100的另一种节水控制流程200a中，是在步骤206进一步判断当水质传感器110检测水质参数低于选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时(即当前水质级别低于预期水质级别)，停止向目标容器补充新鲜水；而当水质传感器110检测水质参数达到选定的水质级别所对应的水质参数的控制点时，补水执行器会继续保持原状态(步骤208)，直到于步骤207判断超过回滞。

[0035] 在本发明的实施例中，上述的流程还可包括利用统计单元128统计出一统计周期3
内的节水量Q(m)和节水率R(％)。并且，在显示单元126显示这些节水量、节水率以及显示选定的水质级别。

[0036] 图4A和4B示出本发明另一实施例的节水控制装置结构图，其是采用时间型控制模式。时间型节水控制装置的主要作用是为使用者提供一种可以量化、便于调节的节水工具。时间型节水控制装置包括控制器310及补水执行器320，控制器310包含设定单元312、控制单元314及显示单元316，用于节水控制参数的设置和控制。节水控制主要参数包括：

[0037] 循环周期Tc(min)，在此周期内补水执行器开启、关闭一次；

[0038] 补水执行器在Tc周期内开启时间Ton(min)；

[0039] 补水执行器在Tc周期内关闭时间Toff(min)；

[0040] 补水基础流量V(m3/h)

[0041] Tc周期内的节水量Qc(m3)

[0042] 统计周期T(min)，此周期包含若干个循环周期Tc

[0043] 统计周期T内的节水量Q(m3)

[0044] 节水率R(％)

[0045] 两批镀件清洗时间间隔Tr(min)

[0046] 以上参数相互之间的关系为：

[0047] Tc＝Ton+Toff

[0048] Qc＝V×Toff/60

[0049] R＝Toff/Tc×100

[0050] Tc≈Tr

[0051] T＝∑Tc

[0052] Q＝T/Tc×Qc

[0053] 利用这些参数以及相互关系开发的程序软件与控制器硬件相结合，可以为使用者提供简便的节水控制操作和节水效果的数据统计。

[0054] 控制器310通过设定单元312和显示单元316提供操作界面，供使用者设置循环周期Tc，然后设置希望达到的节水率R，基础补水流量V，以及可选地设置统计周期T。设定单元312可接收并保存这些设置。

[0055] 控制单元314会按以上设置的参数控制补水执行器320动作。补水执行器320在循环周期Tc内有Toff时间关闭(Toff＝Tc×R/100)，Ton时间开启(Ton＝Tc-Toff)。

[0056] 图5示出装置300的节水控制流程400，参照图5所示，其包括设定单元312接收循环周期、节水率及基础补水流量的设定401，以及控制单元314根据节水率确定循环周期Tc内的开启时间Ton和关闭时间Toff，且在开启时间Ton内控制补水执行器320向漂洗槽2补充新鲜水，在关闭时间内控制补水执行器320向漂洗槽2停止补充新鲜水402。

[0057] 控制器310还可进一步包括统计单元318，根据节水率R和基础补水流量V可以计算出在一个循环周期Tc内的节水量Qc(Qc＝V×Toff/60或Qc＝V×Tc/60×R/100)，从而获得一个统计周期T内的节水量Q(Q＝T/Tc×Qc)。

[0058] 根据时间型节水控制器的原理，节水率R越高(Toff越大，Ton越小)清洗效果越差，因此不能求节水率而牺牲清洗效果。循环周期Tc的长短取决于镀件清洗的频率。可以理解的是，Tc应该接近两批镀件清洗的间隔时间Tr，尽可能使镀件清洗时清洗水处于流动状态。Tc过大可能造成某些批次的镀件得不到有效清洗，而某些批次的镀件清洗用水过量，Tc过小(远小于Tr)则补水执行器动作过于频繁，影响使用寿命。节水率相同，Tc设置不恰当会引起不良的清洗效果。可以通过多次实验来获得相对合理的Tc。

[0059] 本实施例的一个应用例如下：某电镀生产线使用时间型节水控制器，两批镀件清洗的时间间隔Tr为6分钟，设置循环周期Tc为5分钟，预设节水率R为30％，统计周期3
T为8小时(480分钟)，补水基础流量V等于1.0m/h。在生产过程中每5分钟有1.5分钟(5分钟的30％)补水执行器关闭，其余3.5分钟开启，在此循环周期内节水量为Qc为
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0.025m(Qc＝V×Toff/60＝1×1.5/60)，在一个统计周期内节水总量为2.4m(Q＝T/Tc×Qc＝480/5×0.025)。经过一段时间运行后操作人员觉得镀件清洗质量正常，还有节水余地，通过控制器操作界面将节水率提高到35％，继续观察镀件清洗效果，发现清洗镀件表面有部位未洗清，为保证清洗质量又将节水率调回到30％。在镀件形状以及镀件频率基本相同的情况下，设置30％的节水率是合适的。节水率的设定原则是，在保证镀件清洗质量前提下提高节水率，但又须留有余地，防止工况变化影响清洗质量。

[0060] 需要指出的是，本发明的另一实施例还可将水质检测和时间控制结合起来，从而根据不同的情况选用不同的控制模式。图6示出本实施例的节水控制装置的控制器结构图。其中节水控制装置的结构与图1A类似，包括水质传感器、控制器420及补水执行器。在图1B所示实施例的基础上，控制器420除包含第一设定单元122、比较单元124、显示单元126、统计单元128外，还包含第二设定单元312和控制单元314。参照图7所示，在传感器正常时，由第一设定单元122、比较单元124工作在水质模式下，执行流程200或200a；在传感器不正常时，由第二设定单元312和控制单元314工作在时间模式下，执行流程400。

[0061] 本发明上述实施例的节水控制装置，为电镀漂洗用水的控制和节约提供一种科学、简便、有效的技术手段，在满足产品质量前提下实现用水量的最小化，而这种节水效果依靠人工操作管理是无法达到的。

[0062] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。