潘紹飛

樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系 四川 樂山 614000

引言

伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和中國制造2025計(jì)劃的推進(jìn)，綠色智能的發(fā)展理念進(jìn)一步增強(qiáng)，中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提高自動(dòng)化程度是一種必然趨勢，但是我國很多中小企業(yè)自動(dòng)程度仍然非常低。本文基于某企業(yè)實(shí)際控制需求，設(shè)計(jì)了一種基于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工廠水泵遠(yuǎn)程控制方案，能夠?qū)崿F(xiàn)水泵遠(yuǎn)程啟停及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。

1 項(xiàng)目需求概述

某企業(yè)循環(huán)水泵房建設(shè)在距離工廠較遠(yuǎn)的河邊，目前水泵啟停還需要兩位工人通過電話聯(lián)系才能實(shí)現(xiàn)，這種控制方式既增加了人力成本，也制約了企業(yè)生產(chǎn)效率；企業(yè)希望能夠通過簡單的技術(shù)改造，在不更換水泵房現(xiàn)有主要設(shè)備的前提下，將循環(huán)水泵控制升級為無人自動(dòng)控制。具體控制要求：能夠遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)工業(yè)水泵及飲用水泵的啟停控制，能夠根據(jù)降溫水池水位的高低自動(dòng)啟停遠(yuǎn)程工業(yè)水泵，能夠檢測水泵進(jìn)水池及降溫水池的溫度，當(dāng)溫度過高時(shí)自動(dòng)向水池抽水，能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程控制。

2 項(xiàng)目實(shí)施方案簡介

本項(xiàng)目為升級改造項(xiàng)目，不改變原有水泵電氣控制電路及控制邏輯的前提下增加遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方式及手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控；為了避免因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中斷等不可預(yù)料原因造成遠(yuǎn)程控制失效，系統(tǒng)方案保留的人工控制方案，當(dāng)自動(dòng)控制失效時(shí)工人可以采用手動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)水泵工作。循環(huán)水泵簡易控制方案拓?fù)鋱D如圖1所示。

項(xiàng)目總體實(shí)施：以兩塊支持4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腟TM32開發(fā)板為控制核心，一塊開發(fā)板作為主機(jī)布置在工廠，一塊開發(fā)板作為從機(jī)布置在河邊水泵房，通過移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兩塊開發(fā)板之間的數(shù)據(jù)通信[1]，同時(shí)針對企業(yè)個(gè)性化的控制要求定制開發(fā)簡易手機(jī)遠(yuǎn)程控制APP。

在河邊水泵房增加自動(dòng)控制從機(jī)控制柜，控制柜主要由STM32開發(fā)板、直流控制電源、信號處理模塊、中間繼電器及相關(guān)傳感器等構(gòu)成。原有水泵房采用的是傳統(tǒng)繼電接觸器控制方案，本方案在設(shè)計(jì)的過程中為了不影響原有控制方案，主要采用在水泵啟動(dòng)按鈕常開觸點(diǎn)并聯(lián)中間繼電器常開觸點(diǎn)和在停止按鈕常閉觸點(diǎn)串聯(lián)中間繼電器常閉觸點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，這種改造方法的優(yōu)點(diǎn)是不用對原來的控制做大的改動(dòng)，只需要將串并聯(lián)的電線引出到新增加的自動(dòng)控制柜即可，中間繼電器布置在自動(dòng)控制柜中，受到STM32開發(fā)板從機(jī)的控制。在每一臺水泵控制主電路中增加電流檢測傳感器，根據(jù)電流數(shù)據(jù)及時(shí)判斷水泵的運(yùn)行狀態(tài)；在水泵進(jìn)水口出布置液位檢測傳感器，及時(shí)檢測河中水位是否達(dá)到最低水位要求，如果水位過低及時(shí)停止水泵。從機(jī)開發(fā)板根據(jù)主機(jī)開發(fā)板發(fā)送的控制需求及時(shí)向水泵發(fā)出控制指令，同時(shí)主動(dòng)向主機(jī)發(fā)送水泵的運(yùn)行及故障狀態(tài)。

在工廠循環(huán)水池增加自動(dòng)控制主機(jī)控制柜。主機(jī)控制柜以STM32開發(fā)板為控制核心，以組態(tài)屏液晶模塊作為循環(huán)水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)控制輸入及運(yùn)行故障狀態(tài)顯示，在循環(huán)水池增加溫度檢測傳感器和液位檢測傳感器，及時(shí)檢測循環(huán)水池內(nèi)的溫度狀態(tài)和液位高度。當(dāng)現(xiàn)場工人啟動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)并選擇自動(dòng)模式時(shí)，STM32開發(fā)板根據(jù)循環(huán)水池溫度、液位信息及從機(jī)發(fā)送的反饋信息自動(dòng)控制水泵啟停，當(dāng)循環(huán)水池內(nèi)液位高度過高或者水泵出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)停止水泵，當(dāng)循環(huán)水池內(nèi)液位過低或者溫度過高時(shí)及時(shí)啟動(dòng)水泵。當(dāng)現(xiàn)場工人選擇手動(dòng)控制模式時(shí)，可以通過主機(jī)控制柜遠(yuǎn)程手動(dòng)控制每一臺水泵的啟停。水泵房所有水泵都處于正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置了每十天輪換一臺水泵，當(dāng)水泵房中有某一臺水泵出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)更換正常水泵繼續(xù)工作。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)故障報(bào)警，水池水位異常報(bào)警，水池溫度過高報(bào)警[2-4]。

3 結(jié)束語

本方案在升級改造的過程中只需要在循環(huán)水池和水泵房增加自動(dòng)控制柜和相應(yīng)傳感器，對于原有電氣控制電路和控制柜基本不做更改，最大限度地降低了企業(yè)的資金投入，通過簡單升級改造可以實(shí)現(xiàn)水泵房無人值守，降低了人力投入。隨著企業(yè)競爭加劇和人力成本的不斷提升，將會有越來越多的中小企業(yè)需要提高自動(dòng)化程度；利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于現(xiàn)有設(shè)備的升級改造方案能夠滿足企業(yè)的需求，在不需要過多成本投入的前提下提高自動(dòng)程度和生產(chǎn)效率。