基于4G網絡技術的水泵遠程控制概論

潘紹飛

樂山職業技術學院 機電工程系 四川 樂山 614000

引言

伴隨著工業互聯網技術的發展和中國制造2025計劃的推進，綠色智能的發展理念進一步增強，中小企業創新發展，提高自動化程度是一種必然趨勢，但是我國很多中小企業自動程度仍然非常低。本文基于某企業實際控制需求，設計了一種基于4G網絡技術的工廠水泵遠程控制方案，能夠實現水泵遠程啟停及運行狀態監測。

1 項目需求概述

某企業循環水泵房建設在距離工廠較遠的河邊，目前水泵啟停還需要兩位工人通過電話聯系才能實現，這種控制方式既增加了人力成本，也制約了企業生產效率；企業希望能夠通過簡單的技術改造，在不更換水泵房現有主要設備的前提下，將循環水泵控制升級為無人自動控制。具體控制要求：能夠遠程實現工業水泵及飲用水泵的啟停控制，能夠根據降溫水池水位的高低自動啟停遠程工業水泵，能夠檢測水泵進水池及降溫水池的溫度，當溫度過高時自動向水池抽水，能夠實現手機遠程控制。

2 項目實施方案簡介

本項目為升級改造項目，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程自動控制方式及手機遠程監控；為了避免因為網絡中斷等不可預料原因造成遠程控制失效，系統方案保留的人工控制方案，當自動控制失效時工人可以采用手動控制方式實現水泵工作。循環水泵簡易控制方案拓撲圖如圖1所示。

項目總體實施：以兩塊支持4G網絡傳輸的STM32開發板為控制核心，一塊開發板作為主機布置在工廠，一塊開發板作為從機布置在河邊水泵房，通過移動4G網絡實現兩塊開發板之間的數據通信[1]，同時針對企業個性化的控制要求定制開發簡易手機遠程控制APP。

在河邊水泵房增加自動控制從機控制柜，控制柜主要由STM32開發板、直流控制電源、信號處理模塊、中間繼電器及相關傳感器等構成。原有水泵房采用的是傳統繼電接觸器控制方案，本方案在設計的過程中為了不影響原有控制方案，主要采用在水泵啟動按鈕常開觸點并聯中間繼電器常開觸點和在停止按鈕常閉觸點串聯中間繼電器常閉觸點的方法實現自動控制，這種改造方法的優點是不用對原來的控制做大的改動，只需要將串并聯的電線引出到新增加的自動控制柜即可，中間繼電器布置在自動控制柜中，受到STM32開發板從機的控制。在每一臺水泵控制主電路中增加電流檢測傳感器，根據電流數據及時判斷水泵的運行狀態；在水泵進水口出布置液位檢測傳感器，及時檢測河中水位是否達到最低水位要求，如果水位過低及時停止水泵。從機開發板根據主機開發板發送的控制需求及時向水泵發出控制指令，同時主動向主機發送水泵的運行及故障狀態。

在工廠循環水池增加自動控制主機控制柜。主機控制柜以STM32開發板為控制核心，以組態屏液晶模塊作為循環水泵自動控制系統控制輸入及運行故障狀態顯示，在循環水池增加溫度檢測傳感器和液位檢測傳感器，及時檢測循環水池內的溫度狀態和液位高度。當現場工人啟動自動控制系統并選擇自動模式時，STM32開發板根據循環水池溫度、液位信息及從機發送的反饋信息自動控制水泵啟停，當循環水池內液位高度過高或者水泵出現故障時及時停止水泵，當循環水池內液位過低或者溫度過高時及時啟動水泵。當現場工人選擇手動控制模式時，可以通過主機控制柜遠程手動控制每一臺水泵的啟停。水泵房所有水泵都處于正常狀態時，系統設置了每十天輪換一臺水泵，當水泵房中有某一臺水泵出現故障時系統能夠自動更換正常水泵繼續工作。同時系統能夠實現電機故障報警，水池水位異常報警，水池溫度過高報警[2-4]。

3 結束語

本方案在升級改造的過程中只需要在循環水池和水泵房增加自動控制柜和相應傳感器，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的資金投入，通過簡單升級改造可以實現水泵房無人值守，降低了人力投入。隨著企業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需要提高自動化程度；利用工業互聯網技術，基于現有設備的升級改造方案能夠滿足企業的需求，在不需要過多成本投入的前提下提高自動程度和生產效率。