简单实用的实现工业泵自动化控制

水泵作为最常见的通用机电设备在各行各业应用广泛，水泵的分类、型号和工况非常繁杂，特别是工业泵，一般都要求实现一定的工艺或流程，不仅仅是控制水泵电机的启停，包括对启泵条件、运行模式的判断、选择、实现和监测，如各种传感器（温度、振动、电流电压、液位、流量等等）；以及对相应执行机构的协调、管理和控制，如各种电动阀门、变频软启等等；同时需解决设备间的通讯、就地与上位机、大数据平台的通讯，以及融入物联网；因此，对工业泵的控制因此变得复杂和个性化。

实现工业泵的自动化控制一般有四种选择：

一、继电器模式：在恒压供水和潜水泵控制系统里，采用热继电器和接触器的方式比较普遍。前端设置压力传感控制器或液位传感控制器，达到一定的设定值点或时间设置点时，通过继电器接通/切断电源来实现控制。适用于控制条件单一、控制逻辑单一、水泵电机功率不大的系统，同时弱化保护、诊断、联网等功能需求。具有一定自动化基础的个人或单位都可以简单实现这种控制。

二、PLC可编程控制器：基于西门子、AB等稳定而强大的系列PLC和丰富选型的功能模块，可以完整的实现工业泵的复杂功能，能适应工业泵的复杂工况，所以目前被最广泛采用。

系统现场设备层（包括模拟量数字量采集）、逻辑控制层（包括执行器的控制）、管理通讯层（包括分析/显示、通讯接口）三大部分组成，根据系统控制要求选用相应的CPU和功能模块，设置温度、振动、电流电压、液位、流量等各种传感器、连接电机、阀门、引水装置等执行机构，按照工艺要求编辑PLC下位机程序，实现自动监测/报警/保护、自动运行/分析/显示/数据传输，通过以太网/总线或标准通讯协议，实现就地与上位机组态、数据平台或者物联网平台进行数据交互。

模块化设计、二次开发和稳定性是PLC控制的突出特点；但个性化太强和成本偏高。大部分的自动化公司、系统成套公司均采用这种方式。

三、专用控制器：一般民用泵（如潜水泵）早已实现专业控制器，复杂的工业泵是近几年才出现专业控制器，这也是水泵控制的专业化发展到一定程度后的必然选择。工业泵专业控制器采用STM32的主芯片，将工业泵控制中通用部分进行标准化设计，多路模拟量和多路数字量（采集温度、振动、正压/负压、电流电压、液位、流量、缺流、轴位移）采集，以及对主设备如电机变频器软启、多路开关量的输出（电动闸阀/蝶阀/球阀的电气回路控制），统一集中到一块主板上；根据工业泵的各种运行模式，开发相应的软件版本对应；针对工业泵的电压、高温/高湿/粉尘/防爆等特殊应用环境，可按照本安电路、防爆3C，IP67等原理进行设计和生产。同时具备以太网、RS485、CAN等数据通讯。

专用控制器的主要特点是：高度专业化、标准化、成本低，但目前在这个领域里专业的公司还不多，长沙昌佳自动化设备有限公司的本安型水泵控制器处于技术领先。

四、DCS就地单元：DCS集散控制系统在大型工业领域应用越来越广泛，分散控制集中管理，其中，对工业泵的控制可作为一个分级子系统，主要由电气回路、专用控制单元/卡件组成，在功能实现方面大型PLC和DCS都差不多，但DCS更具有开放性和多冗余设计， 特别适用于多变量控制的如煤、电、化这些行业，以过程控制为主的如对水泵的控制还是普遍采用PLC。另一方面，采用DCS控制水泵，现场操作站的卡件其实就是单片机，工作原理与专用控制器一样，只有专业性和集中度的差别；DCS强大的上位机软件可以从结构的最高层面来把握每个子系统，所以，把水泵控制器作为DCS就地控制单元，上位机强大、下位机专业，成为一种最优的选择。