廣東糧儲集團機械化淺圓倉自動化控制系統(tǒng)研究

（河南教育學院，河南 鄭州 450000）

1 引言

目前，位于廣東省內(nèi)的糧食儲備管理集團有四座淺圓倉，每座倉外徑均為26m，頂高度為25m，倉內(nèi)能容納6 680t的糧食，共有9種不同種類的設備在淺圓倉的生產(chǎn)工作流程中發(fā)揮作用。倉頂設有糧食的入口，地下一層設有糧食出口，整個過程由多種設備共同完成。淺圓倉的重點作業(yè)是對設備進行監(jiān)控及控制，在整個生產(chǎn)流程中應考慮各種設備運行的安全性及差異性，系統(tǒng)中各類設備運行情況的控制、監(jiān)控及相互制約性。通過PLC控制模式按順序?qū)χT多開關進行控制，以一定的邏輯關系完成順序動作，同時按一定的順序采集諸多離散數(shù)據(jù)及完成連鎖保護程序。使用PLC控制模式并行工作，完成同步進出糧食的流程；在線對配電設備的工作情況進行實時監(jiān)控；少數(shù)設備對關鍵程序進行安全可靠的控制，其余均采用自動化控制；實現(xiàn)配電相關設備的狀態(tài)、速度等各種相關數(shù)據(jù)的綜合分析處理。

2 自動化控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)可從以下三個方面進行概述：設備層、控制層及信息層。設備層為最底層，組成為各類執(zhí)行工具、閥門開關、模擬離散傳感器及現(xiàn)場電機；中間為控制網(wǎng)，主要起控制作用，完成I/O控制、輸送信息及連鎖；最高層為信息層，其構成為10M以太網(wǎng)，主要作用為采集相關數(shù)據(jù)及維護系統(tǒng)程序。微機及網(wǎng)絡服務器共同構成的上位控制系統(tǒng)，對集散及網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行集成，共同完成了整個系統(tǒng)的構成。上位系統(tǒng)為WINDOWS2000系統(tǒng)，包括2臺工控機及多臺PC機等，系統(tǒng)結構類型為C/S，通過TCP/IP協(xié)議完成信息的互換，對實時的現(xiàn)場信息進行集成及使用。數(shù)據(jù)庫平臺的系統(tǒng)在服務器的基礎上運行，平臺的相關組態(tài)軟件及所呈現(xiàn)的用戶界面均在PC工控機的控制下運行，實現(xiàn)系統(tǒng)管理、操作、控制于一體。

自動化系統(tǒng)使用SLC-5/05操作系統(tǒng)、IFIX組態(tài)軟件及NB-2B應用工控軟件，對機械化淺圓倉生產(chǎn)作業(yè)的整個過程進行控制以完成各項工序。SLC-5/05操作系統(tǒng)的處理問題能力及I/O容量更強，在組態(tài)系統(tǒng)時表現(xiàn)得更為靈活。它可根據(jù)需求對控制系統(tǒng)進行設計及創(chuàng)建，內(nèi)存最大為64KB，可由多種不同類型的網(wǎng)絡對控制系統(tǒng)進行連接，完成與分布處理、計算機及分布形式I/O之間的相互連接。PLC控制模式采用13槽及10槽框架，通過互連電纜傳輸控制信息及框架的互連；通過1746-IV32輸入模塊完成現(xiàn)場相關設備、傳感器及開關到輸入模塊終端處的輸入；通過1746-OW16輸出模塊完成現(xiàn)場相關設備與輸出模塊終端的連接。PLC控制模式的配置硬件和控制系統(tǒng)關系如圖1、2所示。

圖1 硬件配置圖

圖2 控制系統(tǒng)各部分關系圖

3 軟件設計

控制系統(tǒng)的重心是軟件的開發(fā)設計，其對系統(tǒng)的各方面性能產(chǎn)生重要影響。通過系統(tǒng)RSLOGIX500編程對軟件進行編制。

3.1 系統(tǒng)工藝

機械化淺圓倉是一種專業(yè)裝卸散糧的倉型，接卸效率可達200t/h。系統(tǒng)SLC是控制程序。機械化淺圓倉流程有：倒倉（翻倉等）、車到倉（卸貨）、倉到車（裝貨）、倉到船到車、船到車到倉五種流程。機械化淺圓倉主要有大型設備（斗提機、皮帶機及刮板機等相關大裝備）、閘閥及除塵器三種設備。糧食傳輸中為了避免糧食堆積、糧食堵塞等問題發(fā)生，流程控制的基本要求是：啟動順序為逆料流；停止順序為順料流；如果某一種設備在運行過程中出現(xiàn)問題，上游相關設備則應啟動緊急停止程序，而繼續(xù)使下游相關設備運行，以防止堵塞物流的情況發(fā)生，從而導致?lián)p壞設備及撒漏糧食的情況發(fā)生；當問題解決后，相關設備的再次啟動順序為逆料流。

在傳送物料的過程中會有較多粉塵出現(xiàn)，為了避免由此導致的安全事故，將除塵器安裝在連接大型傳送設備的位置。在程序開始運行的前5min就開始運行除塵器，當程序停止后繼續(xù)使除塵器工作5min。除塵器在流程運行及啟動中若出現(xiàn)問題，則應馬上停止所有與其有關系的設備，同時立即停止上游相關設備。除塵器的控制特點為：一種設備可對唯一除塵器的開啟停止進行控制。需要進行控制的閘閥有開關閥、三通閥及有關于除塵系統(tǒng)的電動、氣功閥門?？刂崎l閥的規(guī)律為：啟動或停止閘閥的方向可由除塵器或兩個上下游設備來確定。

3.2 控制作業(yè)

在整個流程中，全部控制方式均以唯一一個以流程為主的大型設備的運作模式來對流程運作模式進行自定義，就是傳輸糧食的路線。根據(jù)在設備周圍設置的LC箱按鈕來對現(xiàn)場進行控制，此控制方式通常在設備調(diào)試及檢修的情況下使用。PC的操作有手動及自動兩種方式，以唯一一種設備的操作方式進行手動控制，各個設備間不存在相互關系，對流程進行自定義。而自動操作方式根據(jù)輸送糧食的路線，對糧食輸送的整條路徑上的相關設備進行自動控制?；诠に嚵鞒痰囊?，流程控制有：選取、啟動、運行、停止及處理故障等主要操作。通過各主要操作，各個設備的控制部分均包括啟動、運行、停止及處理故等，各個設備在自動控制模式中都由相關上下游設備完成幾個主要操作的控制，其控制功能圖如圖3所示。

圖3 控制功能圖

在流程整個過程中，首要工作就是流程的選取，只有完成了對所需流程的選取，才能依照生產(chǎn)工藝運行相關的設備。根據(jù)生產(chǎn)工藝路線較少，流程中相關設備不多，相關設備唯一性的特征，基于設備系統(tǒng)的利用率及簡單便捷的流程操作路線，選取方式采用向?qū)?。多個流程中的大型相關設備（氣墊皮帶機、提升機等）根據(jù)料流的相關排列順序安置，同時把不能在流程中共同使用的工藝流程與設備綁定。流程程序?qū)α鞒讨虚g設備進行自動選取，保證只有一種設備及流程選取方式，而且把設備及流程選取結果信息傳輸?shù)饺藱C操作的界面，以達到提醒工作人員的目的。

多種大型設備在工藝流程中發(fā)揮著輸送糧食的作用，如提升機、皮帶機及刮板機等，以保證工藝流程的順利完成。流程選中某一種設備都將會有一種標志，其標志與其相關上下游設備的標志相比較，選中標志相同的設備共用同一種工藝流程。通過啟動下游相關設備的情況對設備完成順序啟動，通過停止上游相關設備的情況對設備完成順序停止，而且通過下游相關設備的故障情況對本設備及同流程中上游相關設備進行停止處理。在處理控制問題上設備都有啟動、故障、停止及運行等幾個部分，同時將設備控制的方式及狀態(tài)信息傳輸?shù)讲僮鹘缑嫔稀?/p>

4 結論

淺圓倉控制自動化技術集合了網(wǎng)絡、控制、圖形顯示及計算機等技術，實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝流程的管理及控制自動化?，F(xiàn)場實時信息應用及采集歸功于網(wǎng)絡功能的強大，實現(xiàn)了管理、控制及監(jiān)視集中化，管理層次更為系統(tǒng)和整體化。通過在現(xiàn)場使用的檢驗，獲知其具有較為穩(wěn)定的性能，同時依據(jù)實際生產(chǎn)需求還可進行方便快捷的擴展。對程序流程稍加更改即可滿足不同的要求。使得儲備糧食倉庫的安全生產(chǎn)和綜合管理能力、工作效率、自動化及信息化水平得到了極大地提高。

[1]李子伯,賈曉航,王萬君.基于Internet的東北糧食物流管理信息系統(tǒng)研究[J].物流技術,2008,（9）:114-116.

[2]王薇.糧食倉房的保溫隔熱、氣密性技術措施研究及應用[D].天津大學,2009.

[3]鄭芳.我國糧食物流發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].武漢:武漢理工大學,2008.

[4]汪福友，劉強，鄭男.淺圓倉出入糧工藝及設備管理探討[J].糧食加工,2009,（2）:81-84.

[5]吳建民,何志瑾,李蘭芳,等.淺圓倉安全儲糧探析[J].糧油倉儲科技通訊,2014,（3）:25-27.