本发明属于探头清洗技术领域。针对人工清理污水中的仪表探头，效率低，现有自动清洗方案的清洗效果不理想的问题，本发明提供一种水下仪表探头自动清洗装置及方法，通过可升降的清洗支架、空气吹洗及刮板能够有效清除探头表面的污染物，且不损伤探头，可以实现定时清洗和触发清洗，自动化程度高，使用寿命长。
1.一种水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，包括导轨、清洗支架，电机驱动机构、空压机及PLC控制系统，
所述清洗支架的中部设有清洗通道，清洗支架的底部设置高压喷头，高压喷头与空压机连接，空压机上设置气体压力变送器，高压喷头与空压机之间设置电磁阀，高压喷头至少为两个，其喷射方向朝向清洗通道，所述清洗支架内固定设置若干刮板，刮板整体或者至少刮板上的刮片为橡胶材料，所述刮板沿清洗通道周向布置，刮片在清洗通道处形成清扫圈；
所述导轨的上下两端分别设置上限位开关和下限位开关，所述电机驱动机构包括驱动电机和减速器，所述PLC控制系统包括PLC，PLC与仪表、电机驱动机构、空压机、空压机电磁阀、压力变送器连接；PLC根据设定的清洗间隔时间启动驱动电机，或者PLC根据接收到的仪表探头的信号超出限制值启动驱动电机，驱动电机驱动清洗支架下降，同时电磁阀打开，清洗支架达到下限位时，驱动电机停止转动，并按照设定时间停留，高压喷头吹洗探头窗口，再次启动驱动电机反向转动，清洗支架到达上限位时，驱动电机停止转动，电磁阀关闭，完成一个清洗周期；PLC根据收到的气体压力变送器的信号超出限制值，启动空压机；
所述PLC控制系统还包括接触器、热继电器、中间继电器、指示灯及接线端子；
仪表的输出信号接至PLC的AI1通道；PLC的DO1输出通道接接触器线圈，接触器下端接热继电器，热继电器出线接空压机电机电源，取一组接触器的常开触点接至PLC的DI1通道作为空压机运行信号，再取一组常开触点接空压机运行指示灯；压力变送器的输出信号连接PLC的AI2通道；PLC的DO2连接至中间继电器线圈，继电器的常开触点接电磁阀控制电磁阀的开关，取继电器一组常开触点接控制箱电磁阀开关指示灯和电磁阀开关信号DI2；PLC的DO4通道接接触器控制驱动电机正转，PLC的DO5接通另一组接触器控制驱动电机反转，下限位接PLC的DI4通道，上限位接PLC的DI5通道；当导轨运行到下限位DI4时，PLC停止输出DO4，PLC的DO5输出，电机反转向上运行，当DI5接收到信号时默认为完成一个往复行程，PLC进入待机状态。
2.根据权利要求1所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述仪表探头的电流信号接入PLC中，通过模拟/数字转换程序将电流信号转换成测量值，设置一个测量值的限制值，当仪表的测量值超出限制值时，自动启动一个清洗周期。
3.根据权利要求1所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述气体压力变送器的电流信号接入PLC中，在PLC中设定气体压力变送器的上限值和下限值，当压力低于下限值时开启空压机，高于上限值时关闭空压机。
4.根据权利要求3所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述上限值为
5.根据权利要求4所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述PLC控制系统还包括故障指示灯、故障指示灯的信号取自热继电器的常开触点。
6.根据权利要求4所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述PLC控制系统还包括急停按钮，急停按钮采用常闭触点接入控制回路。
7.根据权利要求4所述的水下仪表探头自动清洗装置，其特征在于，所述PLC控制系统还包括就地开关和远程开关，就地远程信号通过中间继电器接入PLC的DI3，当就地控制时，按下启动按钮驱动电机运行，电磁阀打开，停止按钮驱动电机停止，电磁阀关闭；远程控制时，由中控室进行启停、时间设定、测量值触发设置的操作。
8.一种水下仪表探头自动清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1所述的水下仪表探头自动清洗装置安装到仪表探头位置，导轨设置在水面以上，清洗支架设置在探头的上方，清扫圈正对探头，清洗支架下降到下限位时，高压喷头在水面以下对准测量窗口；清洗支架上升到上限位时，清洗支架位于水面以上；
PLC根据设定的清洗间隔时间启动驱动电机，或者PLC根据接收到的仪表探头的信号超出限制值启动驱动电机，驱动电机驱动清洗支架下降，高压喷头与空压机之间的电磁阀打开，刮板在探头表面缓慢移动，刮除探头表面的污染物，同时高压喷头吹洗探头表面，当清洗支架达到下限位时，驱动电机停止转动，并按照设定时间停留，高压喷头吹洗探头窗口，再次启动驱动电机反向转动，刮板在探头表面反方向缓慢移动，二次刮除探头表面的污染物，同时高压喷头二次吹洗探头表面，当清洗支架到达上限位时，驱动电机停止转动，电磁阀关闭，完成一个清洗周期；清洗过程中，PLC根据接收到的气体压力变送器的信号，控制空压机，使压力稳定在最佳范围内。
水下仪表探头自动清洗装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于探头清洗技术领域，具体涉及一种水下仪表探头自动清洗装置及方法。
背景技术
[0002] 城市污水厂中安装有大量的各种类型的仪表，有些仪表的探头常年浸泡在污水中，探头表面非常容易被污染物覆盖或者污染，导致测量结果不准确。为了保证仪表的正常使用，需要定期对探头进行清理。目前一般采用人工清理的方式，由巡检人员将探头从水中取出，进行人工清理，然后再安装回去，一般一个探头需要两个人花费2个小时的时间才能完成清理工作，不仅耗费了大量人工，频繁的拆装还导致探头的使用寿命缩短。
[0003] 为了提高探头清理的自动化程度，有人研究了在水下设置清洗管路，通过压缩空气进行清洗。这种清洗方案，存在清洗管路容易被腐蚀，清理不够彻底的问题。
发明内容
[0004] 针对人工清理污水中的仪表探头，效率低，现有自动清洗方案的清洗效果不理想的上述问题，本发明提供一种水下仪表探头自动清洗装置及方法，通过可升降的清洗支架、空气吹洗及刮板能够有效清除探头表面的污染物，且不损伤探头，可以实现定时清洗和触发清洗，自动化程度高，使用寿命长。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种水下仪表探头自动清洗装置，包括导轨、清洗支架，电机驱动机构、空气压缩机(空压机)及PLC控制系统，
[0007] 所述清洗支架的中部设有清洗通道，清洗支架的底部设置高压喷头，高压喷头与空压机连接，空压机上设置气体压力变送器，高压喷头与空压机之间设置电磁阀，高压喷头至少为两个，其喷射方向朝向清洗通道，所述清洗支架内固定设置若干刮板，刮板整体或者至少刮板上的刮片为橡胶材料，所述刮板沿清洗通道周向布置，刮片在清洗通道处形成清扫圈；
[0008] 所述导轨的上下两端分别设置上限位开关和下限位开关，所述电机驱动机构包括驱动电机和减速器，所述PLC控制系统包括PLC，PLC与仪表、电机驱动机构、空压机、空压机电磁阀、压力变送器连接；PLC根据设定的清洗间隔时间启动驱动电机，或者PLC根据接收到的仪表探头的信号超出限制值启动驱动电机，驱动电机驱动清洗支架下降，同时电磁阀打开，清洗支架达到下限位时，驱动电机停止转动，并按照设定时间停留，高压喷头吹洗探头窗口，再次启动驱动电机反向转动，清洗支架到达上限位时，驱动电机停止转动，电磁阀关闭，完成一个清洗周期；PLC根据收到的气体压力变送器的信号超出限制值，启动空压机。
[0009] 进一步的，所述仪表探头的电流信号接入PLC中，通过模拟/数字转换程序将电流信号转换成测量值，设置一个测量值的限制值，当仪表的测量值超出限制值时，自动启动一个清洗周期。
[0010] 进一步的，所述测量值为4～20mA。
[0011] 进一步的，所述气体压力变送器的电流信号接入PLC中，在PLC中设定气体压力变送器的上限值和下限值，当压力低于下限值时开启空压机，高于上限值时关闭空压机。
[0012] 进一步的，所述上限值为0.6MPa，所述下限值为0.8MPa。
[0013] 进一步的，所述PLC控制系统还包括接触器、热继电器、中间继电器、指示灯及接线端子。
[0014] 进一步的，所述PLC控制系统包括：仪表的输出信号接至PLC的AI1通道；PLC的DO1输出通道接接触器线圈，接触器下端接热继电器，热继电器出线接空压机电机电源，取一组接触器的常开触点接至PLC的DI1通道作为空压机运行信号，再取一组常开触点接空压机运行指示灯；压力变送器的输出信号连接PLC的AI2通道；PLC的DO2连接至中间继电器线圈，继电器的常开触点接电磁阀控制电磁阀的开关，取继电器一组常开触点接控制箱电磁阀开关指示灯和电磁阀开关信号DI2；PLC的DO4通道接接触器控制驱动电机正转，PLC的DO5接通另一组接触器控制驱动电机反转，下限位接PLC的DI4通道，上限位接PLC的DI5通道；当导轨运行到下限位DI4时，PLC停止输出DO4，PLC的DO5输出，电机反转向上运行，当DI5接收到信号时默认为完成一个往复行程，PLC进入待机状态。
[0015] 进一步的，所述PLC控制系统还包括故障指示灯、故障指示灯的信号取自热继电器的常开触点。
[0016] 进一步的，所述PLC控制系统还包括急停按钮，急停按钮采用常闭触点接入控制回路。
[0017] 进一步的，所述PLC控制系统还包括就地开关和远程开关，就地远程信号通过中间继电器接入PLC的DI3，当就地控制时，按下启动按钮驱动电机运行，电磁阀打开，停止按钮驱动电机停止，电磁阀关闭；远程控制时，由中控室进行启停、时间设定、测量值触发设置的操作。
[0018] 一种水下仪表探头自动清洗方法，包括以下步骤：将以上所述的水下仪表探头自动清洗装置安装到仪表探头位置，导轨设置在水面以上，清洗支架设置在探头的上方，清扫圈正对探头，清洗支架下降到下限位时，高压喷头在水面以下对准测量窗口；清洗支架上升到上限位时，清洗支架位于水面以上；
[0019] PLC根据设定的清洗间隔时间启动驱动电机，或者PLC根据接收到的仪表探头的信号超出限制值启动驱动电机，驱动电机驱动清洗支架下降，高压喷头与空压机之间的电磁阀打开，刮板在探头表面缓慢移动，刮除探头表面的污染物，同时高压喷头吹洗探头表面，当清洗支架达到下限位时，驱动电机停止转动，并按照设定时间停留，高压喷头吹洗探头窗口，再次启动驱动电机反向转动，刮板在探头表面反方向缓慢移动，二次刮除探头表面的污染物，同时高压喷头二次吹洗探头表面，当清洗支架到达上限位时，驱动电机停止转动，电磁阀关闭，完成一个清洗周期；清洗过程中，PLC根据接收到的气体压力变送器的信号控制空压机的启停，确保压力稳定在最佳范围内，确保高压喷头的吹洗效果。
[0020] 本发明具有以下有益效果：
[0021] 本发明可以有效清除缠绕在探头表面的异物，在不伤害探头的前提下通过刮板刮除和空气吹洗将探头表面附着的沉淀物清除干净，克服了机械清洗容易误伤探头的难点，同时解决了异物缠绕无法达到清洗效果的问题。
[0022] 本发明能够实现定时清洗和触发清洗，自动化程度稿，优化了清洗时机的选择，确保仪表探头的在长期内稳定工作；本发明同时保留本地操作和远程操作，灵活方便。
[0023] 本发明的装置，只有在吹洗时，清洗支架的一部分入水，其他时间，清洗支架位于水面以上，大大减低了装置的腐蚀和老化，提高了使用寿命。
附图说明
[0024] 图1为实施例水下仪表探头自动清洗装置的结构示意图；
[0025] 图2为实施例水下仪表探头自动清洗装置的清洗支架的俯视图；
[0026] 图3为实施例水下仪表探头自动清洗装置的清洗支架的仰视图；
[0027] 图4为实施例水下仪表探头自动清洗装置控制原理图。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。
[0029] 实施例
[0030] 一种水下仪表探头自动清洗装置，如图1‑3所示，包括清洗支架1、导轨2、高压喷头3、橡胶刮板4、上限位5、下限位6、空压机7、驱动机构8、及控制箱9。
[0031] 清洗支架1用于安装橡胶刮板4和高压喷头3。清洗支架1优选由中空的不锈钢管焊而成。清洗支架1设置在探头的上方，其中部设有清洗通道，用于探头的清洗，清洗支架1的底部设置高压喷头3，高压喷头3有两种方式与空压机7连接，第一种是高压喷头分别通过空气管路与空压机7连接，第二种是高压喷头3与清洗支架内的管道连接，然后清洗支架的管道与空压机7连接。采用第二种方式，能够使装置机构紧凑。高压喷头3与空压机7之间设置电磁阀。高压喷头3最好为多个，可以从不同角度对探头11进行吹洗，优选为四个，均布在清洗通道的外围，其喷射方向朝向清洗通道。清洗支架1上固定设置若干橡胶刮板4，橡胶刮板4沿清洗通道周向布置，橡胶刮板4的刮片在清洗通道处形成清扫圈，清扫圈的直径略小于探头的直径。橡胶材质的刮片较柔软，不容易损伤探头，并且耐腐蚀，耐老化。
[0032] 导轨2的上下两端分别设置上限位5和下限位6，上限位5和下限位6之间设有限位触点10。驱动机构9包括驱动电机和减速器。清洗支架1在驱动机构的带动下能够沿导轨2上下移动。因为污水中有大量腐蚀性液体，即使不锈钢材质的清洗支架常年泡在水中也会产生腐蚀生锈，将清洗支架设计成可以升降的构造，平时清洗支架1位于水面以上，清洗的时候自动下降至水下，缩短了清洗支架浸泡在水中的时间，大大延长了支架的使用寿命。
[0033] PLC控制系统设置在控制箱9内，包括可编程逻辑控制器(PLC)，还包括、电磁阀、接触器、热继电器、中间继电器、急停按钮、指示灯、就地开关、远程开关、接线端子等。PLC与仪表、电机驱动机构、空压机、空压机电磁阀、压力变送器连接。PLC根据设定的清洗间隔时间启动驱动电机，或者PLC根据接收到的仪表探头的信号超出限制值启动驱动电机，驱动电机驱动清洗支架下降，同时电磁阀打开，清洗支架达到下限位时，驱动电机停止转动，并按照设定时间停留，高压喷头吹洗探头窗口，再次启动驱动电机反向转动，清洗支架到达上限位时，驱动电机停止转动，电磁阀关闭，完成一个清洗周期；PLC根据收到的气体压力变送器的信号超出限制值，启动空压机。
[0034] 定时清洗和触发清洗可以分别应用，也可以同时应用，互为补充，能够最大限度的保证探头的及时清理，同时节省人工。
[0035] PLC优选西门子1200系列控制器。将仪表的4‑20mA输出信号接至PLC的AI1通道，PLC的DO1输出通道接接触器线圈，接触器下端接热继电器用于保护电机过载，热继电器出线接380V空压机电机电源，取一组接触器的常开触点接至PLC的DI1通道作为空压机运行信号，再取一组常开触点接控制箱空压机运行指示灯；空压机配备一块压力变送器，取4‑20mA信号连接至AI2通道，在程序中设置压力值0.6Mpa‑0.8Mpa，低于0.6Mpa开空压机，高于0.8Mpa停止空压机；PLC的DO2连接至24V中间继电器线圈，继电器的常开触点接电磁阀控制电磁阀的开关，取继电器一组常开触点接控制箱电磁阀开关指示灯和电磁阀开关信号DI2。
[0036] 驱动电机通过减速器减速后带动清洗支架在导轨上运动，PLC的DO4通道接接触器控制电机正转，当导轨运行到下限位DI4时，PLC停止输出DO4，停止一定时间进行探头吹洗，当吹洗完成，PLC的DO5输出，并且接通另一组接触器，电机反转向上运行，上限位接PLC的DI5通道，当DI5接收到信号时默认为完成一个往复行程，PLC通过计算完成1次行程为一个周期再次进入待机状态。
[0037] 接触器下端接热继电器用于保护电机过载，当PLC接收到热继电器的故障信号时立即停止驱动电机并报警。
[0038] 控制箱设计有故障指示灯，信号取自热继电器的常开触点；急停按钮采用常闭触点接入控制回路；就地远程信号通过中间继电器接入PLC的DI3，当就地控制时，按下启动按钮驱动电机运行，电磁阀打开，停止按钮驱动电机停止，电磁阀关闭；远程控制时，由中控室进行启停、时间设定、测量值触发设置等操作。
[0039] 整个系统由PLC控制，预留以太网通讯接口，具有远程监控、报警、启停的功能。
[0040] PLC编程由TIA完成，控制程序包括清洗装置的自动往复运动，电磁阀与清洗支架的联动控制，两组4‑20mA模拟量的处理，设备的手动运行程序，仪表测量值触发与清洗支架的联动程序，现场设备与中控室的以太网通讯程序。
[0041] 中控室画面及功能主要通过TIA‑wincc实现，在中控室做出空压机、电磁阀、清洗支架、探头等画面，添加运行及故障指示灯，增加控制画面，包括启动、停止、间隔时间设置、仪表测量值触发设置等，中控室要具有故障报警功能，当测量值异常或者空压机、电机故障时提供声音报警。
[0042] 此系统能够满足绝大部分市政污水厂仪表探头的自动清洗要求，节省人力物力，自动化程度高，空压机及清洗装置自动运行，多种清洗模式可切换。
[0043] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
