基于無線傳輸技術(shù)的倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控與信息化系統(tǒng)

陳瑛　馮德海

【摘 要】文章對(duì)倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控技術(shù)進(jìn)行了研究，并采用自動(dòng)檢測(cè)及控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫濕度工藝精準(zhǔn)測(cè)控，運(yùn)用無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)一步測(cè)試了系統(tǒng)改造前后溫濕度采集精度、產(chǎn)品醇化質(zhì)量等性能指標(biāo)參數(shù)，比較人工勞動(dòng)成本。結(jié)果表明：基于無線傳輸技術(shù)的倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，通過合理布局溫濕度傳感器，采用巡檢儀實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通過PLC實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)后依靠無線交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，將倉庫溫濕度數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到中控室，實(shí)時(shí)顯示在中控室電腦屏幕上，并能生成數(shù)據(jù)報(bào)表，保證監(jiān)控人員能夠全面地了解倉庫的情況。倉儲(chǔ)中通過實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與信息化管理，在作業(yè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制改造，可以減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升產(chǎn)品醇化水平和質(zhì)量，最大限度地滿足工藝要求，保證產(chǎn)品高品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】倉儲(chǔ)；無線傳輸；測(cè)控；信息化

【中圖分類號(hào)】TP311.52 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）04-0079-04

企業(yè)中的倉儲(chǔ)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響很大，氣候變化是影響倉儲(chǔ)環(huán)境的直接原因，所以需要有效地控制倉庫中的溫濕度在產(chǎn)品存儲(chǔ)要求范圍內(nèi)。在實(shí)際倉儲(chǔ)過程中，倉儲(chǔ)人工監(jiān)管存在許多難以避免的失誤，難以保證溫濕度測(cè)量數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

本文根據(jù)產(chǎn)品存儲(chǔ)和醇化的工藝要求[6]，研發(fā)了產(chǎn)品存儲(chǔ)過程的恒溫恒濕工序的自動(dòng)控制方法，采用計(jì)算機(jī)、觸摸屏、PLC系統(tǒng)對(duì)除濕機(jī)、空調(diào)機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造，采用無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品存儲(chǔ)過程溫濕度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與信息化管理，測(cè)量數(shù)據(jù)能定時(shí)在中控室系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，保證監(jiān)控人員能夠全面地了解倉庫的情況。倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控與信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的醇化過程準(zhǔn)備了第一手環(huán)境資料，為研究醇化規(guī)律和醇化預(yù)測(cè)模型提供了大量信息，為提高產(chǎn)品醇化質(zhì)量提供合理的生產(chǎn)建議。

1 產(chǎn)品倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方法

倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控與信息化系統(tǒng)，將溫濕度傳感器合理布局，巡檢儀設(shè)備與PLC設(shè)備及無線傳輸設(shè)備構(gòu)建數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)量倉庫各處的溫濕度并通過無線交換機(jī)將數(shù)據(jù)及時(shí)傳送給中控室，測(cè)量數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控室的電腦屏幕上，保證監(jiān)控人員能夠全面地了解倉庫的情況。系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定溫濕度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)采集到的溫濕度數(shù)值超過預(yù)定設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，定位庫房具體位置，并自動(dòng)控制庫房除濕機(jī)進(jìn)行通風(fēng)除濕等生產(chǎn)操作，可以有效預(yù)防因溫度、濕度變化引起的產(chǎn)品變質(zhì)等各種事件發(fā)生。產(chǎn)品倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控結(jié)構(gòu)如圖1所示。

作業(yè)方法：產(chǎn)品溫度傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集→采集完成→本地PLC傳輸?shù)奖镜赜|摸屏實(shí)時(shí)顯示→無線傳輸?shù)街锌厥覍?shí)時(shí)顯示→溫濕度超過設(shè)定上限→啟動(dòng)除濕機(jī)，溫濕度達(dá)到設(shè)定值→關(guān)除濕機(jī)。

2 基于無線傳輸技術(shù)的產(chǎn)品倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括PLC控制器、開關(guān)量和模擬量的輸入輸出、人機(jī)界面、無線交換機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

3 產(chǎn)品倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

通過對(duì)溫濕度檢測(cè)巡檢儀系統(tǒng)、除濕機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、PROFINET以太網(wǎng)構(gòu)建系統(tǒng)、無線傳輸控制系統(tǒng)、中控室上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、后臺(tái)質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研發(fā)，實(shí)現(xiàn)庫區(qū)產(chǎn)品溫濕度和庫區(qū)環(huán)境溫濕度的精準(zhǔn)控制，最大限度地滿足工藝需求。

3.1 溫濕度檢測(cè)巡檢儀系統(tǒng)

根據(jù)產(chǎn)品發(fā)酵庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局特點(diǎn)，在發(fā)酵庫內(nèi)設(shè)置4個(gè)產(chǎn)品溫度和2個(gè)環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。溫濕度巡檢儀站主要負(fù)責(zé)采集溫濕度巡檢儀的數(shù)據(jù)及該庫區(qū)所有除濕機(jī)的本地啟停等操作，然后傳送給中控室PLC主機(jī)。

3.2 PROFINET以太網(wǎng)構(gòu)建和無線傳輸控制系統(tǒng)

PROFINET以太網(wǎng)構(gòu)建和無線傳輸控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的主體框架部分（如圖3所示）。

該系統(tǒng)采用升級(jí)后的PROFINET以太網(wǎng)，即中控室上位機(jī)、中控室主機(jī)、巡檢儀站、除濕機(jī)站、除濕機(jī)觸摸屏等設(shè)備全部升級(jí)成以太網(wǎng)。在中控室設(shè)置1個(gè)無線收發(fā)器，每個(gè)庫區(qū)再單獨(dú)設(shè)置1個(gè)無線收發(fā)器，庫區(qū)內(nèi)PLC站與倉庫樓頂?shù)臒o線交換機(jī)建立以太網(wǎng)通信，將溫濕度參數(shù)和除濕機(jī)狀態(tài)等參數(shù)以數(shù)據(jù)包的方式傳輸給無線收發(fā)器。中控室PLC站與中控室樓頂?shù)臒o線交換機(jī)建立以太網(wǎng)通信，將溫濕度參數(shù)和除濕機(jī)狀態(tài)等參數(shù)以數(shù)據(jù)包的方式傳輸給無線收發(fā)器。庫區(qū)無線收發(fā)器與中控室樓頂無線收發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)包相互實(shí)時(shí)傳輸，無線收發(fā)器將無線信號(hào)轉(zhuǎn)為有線信號(hào)后接入光纖交換機(jī)，光纖交換機(jī)通過光纖收發(fā)器連接到巡檢儀站PLC、除濕機(jī)站PLC、除濕機(jī)站觸摸屏，實(shí)現(xiàn)了中控室和庫區(qū)之間的無線通信。所有設(shè)備都有一個(gè)單獨(dú)的IP地址，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成、監(jiān)控及后期維護(hù)。

3.3 中控室上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

中控室上位機(jī)使用西門子WinCC組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)，提供了一個(gè)中控室平臺(tái)。中控室交換機(jī)連接中控室無線收發(fā)器，把溫濕度數(shù)據(jù)由中控室“西門子”1500PLC進(jìn)行集中收集，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥译娔X上。上位機(jī)軟件將分散于多個(gè)庫區(qū)的溫度、濕度數(shù)據(jù)和除濕機(jī)狀態(tài)進(jìn)行集中顯示，方便工作人員隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，做到及時(shí)調(diào)整除濕機(jī)運(yùn)行，確保各個(gè)倉庫的環(huán)境溫濕度保持在一個(gè)合適的范圍（如圖4所示）。

3.4 后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)客戶機(jī)與服務(wù)器，在后臺(tái)建立Microsoft SQL Server大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，將系統(tǒng)采集的溫濕度數(shù)據(jù)及時(shí)記錄，設(shè)計(jì)工藝專家系統(tǒng)及數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表和月報(bào)表。用戶可以根據(jù)需求選擇輸出報(bào)表，打印溫濕度變化的記錄數(shù)據(jù)和曲線。后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為用戶提供實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)圖，將庫區(qū)的溫濕度數(shù)據(jù)變化用曲線顯示在屏幕上，供生產(chǎn)管理使用。庫區(qū)報(bào)表查詢?nèi)鐖D5所示。

4 系統(tǒng)控制程序

PLC程序按照實(shí)際工作要求，實(shí)時(shí)讀取巡檢儀數(shù)據(jù)，按照系統(tǒng)控制要求進(jìn)行編程，保證倉庫溫濕度保持在合理范圍。工作過程中，用戶在上位機(jī)軟件中設(shè)定好倉儲(chǔ)溫濕度參數(shù)，正常啟動(dòng)系統(tǒng)，即可進(jìn)行倉儲(chǔ)溫濕度自動(dòng)控制，庫區(qū)溫濕度保持在設(shè)定值的范圍。PLC部分控制程序如圖6所示。

5 結(jié)語

企業(yè)以倉庫儲(chǔ)存產(chǎn)品作為原料基礎(chǔ)，產(chǎn)品倉儲(chǔ)、管理工作質(zhì)量決定了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和成本，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過基于無線傳輸技術(shù)的產(chǎn)品倉儲(chǔ)溫濕度測(cè)控與信息化系統(tǒng)的投入使用，結(jié)果表明：基于當(dāng)前產(chǎn)品倉儲(chǔ)方面的傳感器技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、無線傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用，建立溫濕度網(wǎng)絡(luò)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為用戶提供準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品的儲(chǔ)存與產(chǎn)品工藝方面提供有利的數(shù)據(jù)支持，以便企業(yè)可以提高產(chǎn)品工藝品質(zhì)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]