潘绍飞

乐山职业技术学院 机电工程系 四川 乐山 614000

引言

伴随着工业互联网技术的发展和中国制造2025计划的推进，绿色智能的发展理念进一步增强，中小企业创新发展，提高自动化程度是一种必然趋势，但是我国很多中小企业自动程度仍然非常低。本文基于某企业实际控制需求，设计了一种基于4G网络技术的工厂水泵远程控制方案，能够实现水泵远程启停及运行状态监测。

1 项目需求概述

某企业循环水泵房建设在距离工厂较远的河边，目前水泵启停还需要两位工人通过电话联系才能实现，这种控制方式既增加了人力成本，也制约了企业生产效率；企业希望能够通过简单的技术改造，在不更换水泵房现有主要设备的前提下，将循环水泵控制升级为无人自动控制。具体控制要求：能够远程实现工业水泵及饮用水泵的启停控制，能够根据降温水池水位的高低自动启停远程工业水泵，能够检测水泵进水池及降温水池的温度，当温度过高时自动向水池抽水，能够实现手机远程控制。

2 项目实施方案简介

本项目为升级改造项目，不改变原有水泵电气控制电路及控制逻辑的前提下增加远程自动控制方式及手机远程监控；为了避免因为网络中断等不可预料原因造成远程控制失效，系统方案保留的人工控制方案，当自动控制失效时工人可以采用手动控制方式实现水泵工作。循环水泵简易控制方案拓扑图如图1所示。

项目总体实施：以两块支持4G网络传输的STM32开发板为控制核心，一块开发板作为主机布置在工厂，一块开发板作为从机布置在河边水泵房，通过移动4G网络实现两块开发板之间的数据通信[1]，同时针对企业个性化的控制要求定制开发简易手机远程控制APP。

在河边水泵房增加自动控制从机控制柜，控制柜主要由STM32开发板、直流控制电源、信号处理模块、中间继电器及相关传感器等构成。原有水泵房采用的是传统继电接触器控制方案，本方案在设计的过程中为了不影响原有控制方案，主要采用在水泵启动按钮常开触点并联中间继电器常开触点和在停止按钮常闭触点串联中间继电器常闭触点的方法实现自动控制，这种改造方法的优点是不用对原来的控制做大的改动，只需要将串并联的电线引出到新增加的自动控制柜即可，中间继电器布置在自动控制柜中，受到STM32开发板从机的控制。在每一台水泵控制主电路中增加电流检测传感器，根据电流数据及时判断水泵的运行状态；在水泵进水口出布置液位检测传感器，及时检测河中水位是否达到最低水位要求，如果水位过低及时停止水泵。从机开发板根据主机开发板发送的控制需求及时向水泵发出控制指令，同时主动向主机发送水泵的运行及故障状态。

在工厂循环水池增加自动控制主机控制柜。主机控制柜以STM32开发板为控制核心，以组态屏液晶模块作为循环水泵自动控制系统控制输入及运行故障状态显示，在循环水池增加温度检测传感器和液位检测传感器，及时检测循环水池内的温度状态和液位高度。当现场工人启动自动控制系统并选择自动模式时，STM32开发板根据循环水池温度、液位信息及从机发送的反馈信息自动控制水泵启停，当循环水池内液位高度过高或者水泵出现故障时及时停止水泵，当循环水池内液位过低或者温度过高时及时启动水泵。当现场工人选择手动控制模式时，可以通过主机控制柜远程手动控制每一台水泵的启停。水泵房所有水泵都处于正常状态时，系统设置了每十天轮换一台水泵，当水泵房中有某一台水泵出现故障时系统能够自动更换正常水泵继续工作。同时系统能够实现电机故障报警，水池水位异常报警，水池温度过高报警[2-4]。

3 结束语

本方案在升级改造的过程中只需要在循环水池和水泵房增加自动控制柜和相应传感器，对于原有电气控制电路和控制柜基本不做更改，最大限度地降低了企业的资金投入，通过简单升级改造可以实现水泵房无人值守，降低了人力投入。随着企业竞争加剧和人力成本的不断提升，将会有越来越多的中小企业需要提高自动化程度；利用工业互联网技术，基于现有设备的升级改造方案能够满足企业的需求，在不需要过多成本投入的前提下提高自动程度和生产效率。