廣東糧儲集團(tuán)機(jī)械化淺圓倉自動化控制系統(tǒng)研究

（河南教育學(xué)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(tuán)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(shè)備在淺圓倉的生產(chǎn)工作流程中發(fā)揮作用。倉頂設(shè)有糧食的入口，地下一層設(shè)有糧食出口，整個(gè)過程由多種設(shè)備共同完成。淺圓倉的重點(diǎn)作業(yè)是對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控及控制，在整個(gè)生產(chǎn)流程中應(yīng)考慮各種設(shè)備運(yùn)行的安全性及差異性，系統(tǒng)中各類設(shè)備運(yùn)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(guān)進(jìn)行控制，以一定的邏輯關(guān)系完成順序動作，同時(shí)按一定的順序采集諸多離散數(shù)據(jù)及完成連鎖保護(hù)程序。使用PLC控制模式并行工作，完成同步進(jìn)出糧食的流程；在線對配電設(shè)備的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；少數(shù)設(shè)備對關(guān)鍵程序進(jìn)行安全可靠的控制，其余均采用自動化控制；實(shí)現(xiàn)配電相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)、速度等各種相關(guān)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(gè)方面進(jìn)行概述：設(shè)備層、控制層及信息層。設(shè)備層為最底層，組成為各類執(zhí)行工具、閥門開關(guān)、模擬離散傳感器及現(xiàn)場電機(jī)；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(gòu)成為10M以太網(wǎng)，主要作用為采集相關(guān)數(shù)據(jù)及維護(hù)系統(tǒng)程序。微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器共同構(gòu)成的上位控制系統(tǒng)，對集散及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，共同完成了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成。上位系統(tǒng)為WINDOWS2000系統(tǒng)，包括2臺工控機(jī)及多臺PC機(jī)等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型為C/S，通過TCP/IP協(xié)議完成信息的互換，對實(shí)時(shí)的現(xiàn)場信息進(jìn)行集成及使用。數(shù)據(jù)庫平臺的系統(tǒng)在服務(wù)器的基礎(chǔ)上運(yùn)行，平臺的相關(guān)組態(tài)軟件及所呈現(xiàn)的用戶界面均在PC工控機(jī)的控制下運(yùn)行，實(shí)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(yīng)用工控軟件，對機(jī)械化淺圓倉生產(chǎn)作業(yè)的整個(gè)過程進(jìn)行控制以完成各項(xiàng)工序。SLC-5/05操作系統(tǒng)的處理問題能力及I/O容量更強(qiáng)，在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)表現(xiàn)得更為靈活。它可根據(jù)需求對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及創(chuàng)建，內(nèi)存最大為64KB，可由多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)對控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，完成與分布處理、計(jì)算機(jī)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(guān)設(shè)備、傳感器及開關(guān)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(guān)設(shè)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(guān)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(guān)系圖

3 軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的重心是軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)，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(jìn)行編制。

3.1 系統(tǒng)工藝

機(jī)械化淺圓倉是一種專業(yè)裝卸散糧的倉型，接卸效率可達(dá)200t/h。系統(tǒng)SLC是控制程序。機(jī)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(jī)械化淺圓倉主要有大型設(shè)備（斗提機(jī)、皮帶機(jī)及刮板機(jī)等相關(guān)大裝備）、閘閥及除塵器三種設(shè)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?yàn)槟媪狭鳎煌Ｖ鬼樞驗(yàn)轫樍狭鳎蝗绻骋环N設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，上游相關(guān)設(shè)備則應(yīng)啟動緊急停止程序，而繼續(xù)使下游相關(guān)設(shè)備運(yùn)行，以防止堵塞物流的情況發(fā)生，從而導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備及撒漏糧食的情況發(fā)生；當(dāng)問題解決后，相關(guān)設(shè)備的再次啟動順序?yàn)槟媪狭鳌?/p>

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(dǎo)致的安全事故，將除塵器安裝在連接大型傳送設(shè)備的位置。在程序開始運(yùn)行的前5min就開始運(yùn)行除塵器，當(dāng)程序停止后繼續(xù)使除塵器工作5min。除塵器在流程運(yùn)行及啟動中若出現(xiàn)問題，則應(yīng)馬上停止所有與其有關(guān)系的設(shè)備，同時(shí)立即停止上游相關(guān)設(shè)備。除塵器的控制特點(diǎn)為：一種設(shè)備可對唯一除塵器的開啟停止進(jìn)行控制。需要進(jìn)行控制的閘閥有開關(guān)閥、三通閥及有關(guān)于除塵系統(tǒng)的電動、氣功閥門。控制閘閥的規(guī)律為：啟動或停止閘閥的方向可由除塵器或兩個(gè)上下游設(shè)備來確定。

3.2 控制作業(yè)

在整個(gè)流程中，全部控制方式均以唯一一個(gè)以流程為主的大型設(shè)備的運(yùn)作模式來對流程運(yùn)作模式進(jìn)行自定義，就是傳輸糧食的路線。根據(jù)在設(shè)備周圍設(shè)置的LC箱按鈕來對現(xiàn)場進(jìn)行控制，此控制方式通常在設(shè)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(shè)備的操作方式進(jìn)行手動控制，各個(gè)設(shè)備間不存在相互關(guān)系，對流程進(jìn)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(guān)設(shè)備進(jìn)行自動控制。基于工藝流程的要求，流程控制有：選取、啟動、運(yùn)行、停止及處理故障等主要操作。通過各主要操作，各個(gè)設(shè)備的控制部分均包括啟動、運(yùn)行、停止及處理故等，各個(gè)設(shè)備在自動控制模式中都由相關(guān)上下游設(shè)備完成幾個(gè)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(gè)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(yùn)行相關(guān)的設(shè)備。根據(jù)生產(chǎn)工藝路線較少，流程中相關(guān)設(shè)備不多，相關(guān)設(shè)備唯一性的特征，基于設(shè)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)健６鄠€(gè)流程中的大型相關(guān)設(shè)備（氣墊皮帶機(jī)、提升機(jī)等）根據(jù)料流的相關(guān)排列順序安置，同時(shí)把不能在流程中共同使用的工藝流程與設(shè)備綁定。流程程序?qū)α鞒讨虚g設(shè)備進(jìn)行自動選取，保證只有一種設(shè)備及流程選取方式，而且把設(shè)備及流程選取結(jié)果信息傳輸?shù)饺藱C(jī)操作的界面，以達(dá)到提醒工作人員的目的。

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

4 結(jié)論

淺圓倉控制自動化技術(shù)集合了網(wǎng)絡(luò)、控制、圖形顯示及計(jì)算機(jī)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝流程的管理及控制自動化。現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息應(yīng)用及采集歸功于網(wǎng)絡(luò)功能的強(qiáng)大，實(shí)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(yàn)，獲知其具有較為穩(wěn)定的性能，同時(shí)依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求還可進(jìn)行方便快捷的擴(kuò)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。

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