5G通信技术在阀门制造行业的数字化应用

5G通信技术在阀门制造行业的数字化应用

王晓，杨博，唐乐乐

浙江昌隆石化设备有限公司，浙江温州，325000

摘要：5G技术作为新一代通信技术，能够满足阀门制造企业在智能制造变革中对于无线网络技术的应用需求，其既覆盖了低时延、高带宽等传统应用场景，还能够支持当下工业生产环境中的远程交互与设备互联，助力阀门制造企业持续拓展智能化、数字化发展的广度与深度。本文首先结合阀门制造企业的生产管理现状强调了数字化发展的必要性，而后从应用可行性与应用方法两个角度分析了5G通信技术在当前阀门制造行业领域的应用情况，以期为阀门制造企业提高数字化管理水平提供通信技术应用思路。

关键词：5G通信技术；阀门制造行业；数字化

阀门是现代能源、建筑、工业等诸多领域的重要设备，具有较大的市场规模。随着全球城市化与工业化进程持续推进，水资源、能源等行业快速发展，阀门产品市场也展现出稳定增长的发展趋势。当前，工业自动化与智慧制造水平日益提升，阀门制造行业也形成了数字化与智能化的发展方向，自动化控制技术、远程控制系统、智能阀门、5G通信等技术为产品的自动化管理与智能发展水平提升提供了动力。现探讨5G通信技术在阀门制造领域数字化发展中的应用情况。

1 阀门制造行业的数字化发展必要性

阀门是流体系统中可对流体的流量、压力以及方向进行控制的工业装置，能够使设备与配管中的粉末、气体、液体等流体停止或者流动。阀门在管路流体运输系统中可以提供溢流卸压、分流、止回、节流、截止、导流等功能。随着新型材料、工艺、技术被引入到阀门制造领域中，阀门制造技术水平越来越高，产品应用领域也在持续扩大，同时产品质量标准要求也越来越严格。阀门制造行业步入快速创新的发展阶段后，不仅需要对产品进行推陈出新，还需要构建数字化、智慧化的管理系统。

不少阀门制造企业还属于劳动密集型生产企业，试压、焊接等关键工序还存在依靠工人进行手动操作的情况，对于参与者的技能水平与专业经验有较强的依赖性，不仅人工成本较高，还存在产品质量不稳定的问题，应当尽快拉近与发达国家领先制造企业之间的距离。因此，阀门制造企业需要在多种先进技术成果的支持下，尽快完成数字化转型与变革。通过将5G通信技术与生产系统进行融合有助于高效、全面地获取生产设备状态、技术参数、产品性能以及质量等数据，并使生产系统与管理系统实现数据共享与互通，以此打造流程标准、内容规范、过程高效与透明的阀门智能制造系统，促进关键生产工序形成更高的标准化程度，提高生产管理效率与质量，并满足降本增效的需求。

2 5G通信技术在阀门制造行业的数字化应用

2.1 可行性分析

2.1.1 5G传输

如果通过线缆直连的方案来采集数据，需要对更多的生产车间空间进行占用，施工量相对较大，同时对于生产安全也存在不可忽视的负面影响。依托5G网络来传输信息时，可利用厂区机房中部署的边缘计算以及5G室分，构建生产数据传送专用通道，满足实时回传数据的需求。边缘计算可避免生产数据被传送到厂区之外，以此可保护重要生产信息，防控信息安全风险。

2.1.2 数据采集与处理

阀门制造企业依托PLC来实现对生产过程的自动化控制，厂家的技术水平对于生产管理系统的数字化程度具有决定性的作用。PLC采用COM接口，因此可满足5G数据采集需求。当前阀门生产系统中所用的智能电表可对供电电流与电压等数据进行精准采集。智能电表与PLC为数字化建设中的数据采集提供了良好的技术条件。

阀门制造企业当前所用的ERP平台可实现对API接口的有效对接，以此可对采用C/S架构体系的智能化监控平台进行构建，进而实现对采集的生产信息的顺畅、高效处理。

2.2 方案设计

2.2.1 5G网络架构部署

确保工厂厂房能够提供充足的部署空间，完成对板状天线、馈线、RRU的部署任务，确保5G无线可实现对阀门制造厂房的全面覆盖，通过Qos、切片确保业务优先级。将边缘计算UPF部署到厂区机房中，借助入驻式的部署方式来为数据安全提供保障，并将传输时延降低，同时通过安装与运行防火墙来满足链路保护需求。

2.2.2数据采集

利用继电器对阀门试压台实施控制，借助机械指针来确认实时压力数值，难以满足直接获取试压台数据的需求。在不对设备原本的可靠性进行影响的前提下，增设压力变送器，该装置还配备了RS485通讯模块，可依托网络模块，使RS485有线通讯向无线通讯转换，以此可快速采集试压台处生成的数据，再使PLC与串口服务器进行直连，从而完成对PLC加工参数信息的采集，最后可借助网络模块来传送数据。通过机械式指针表来显示阀门焊接设备的实时电压电流数值，可增设电子式电度表，其能够对RS485通讯进行有效支持，采集数据时和PLC共用相同的模块。依托5G智能化网管盒子对设备联网模块进行连接。在5G网络的支持下，智能网关可直接向应用服务器传送数据。

2.2.3数据处理

制造企业可用的标准化生产过程执行系统可直接提供质量管理、作业管理、生产计划以及资源管理等多种功能，实现对全部生产流程与业务活动的覆盖。然而阀门焊接与阀门试压属于阀门产品试验过程中的核心工序，和标准化的MES产品之间的匹配度相对较低。另一方面，MES系统难以在生产制造期间联动生产设备，以自动化、智能化的方式判断作业操作是否符合标准。所以，可按照阀门焊接等核心流程中的关键参数，针对标准化MES系统展开开发，以此满足数据处理需求。在试压工序中，应着重关注保压时间与保压压力等关键参数；在焊接工序中，需要重点关注焊接电压、焊接电流以及焊接速度等关键参数。

3 结论

阀门制造企业可在智能制造与数字化转型发展战略实施过程中，依托5G通信技术、云平台、智能技术等，构建智能化阀门生产车间，全面连接工厂，运用智能化生产运营管理平台，使计划排产、检测检验、加工装配以及仓储配送等环节实现智能联动与协作，安全获取与利用生产数据，从而满足对阀门制造过程的动态优化、高效管理与精准控制。

参考文献

[1]何武,曹宜军,粟鹏.阀门行业智能制造的现状及趋势[J].自动化与仪器仪表,2023,(06):1-3+9.

[2]柳曦,夏鹏,夏阳.数字阀门定位器关键技术综述及中国制造思考[J].自动化仪表,2022,43(10):1-7.

[3]梁桂华.企业实施智能制造与信息化管理研究——以西派阀门有限公司为例[J].企业改革与管理,2022,(09):47-49.