立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統

曹旭升

（東營華泰化工集團有限公司，山東 東營 257000）

在現代化的工業生產中，為了讓生產裝置更方便的運行，不斷完善化工原材料和產品的運輸和儲存能力，各個企業紛紛建立其大型的立式金屬儲罐設備以及大型裝卸平臺。傳統的裝卸控制管理主要依靠人力進行，這樣做的結果會造成控制的精準度降低，并且隨時有可能產生爆炸的危險或有毒氣體的泄露，對工作人員的生命安全造成威脅[1]。但隨著自動化技術的引入，在工業生產車間，成品及原材料的裝卸控制系統得到了更多的應用，不僅提高了控制的精度，也保證了工作人員的人身安全。

1 立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統硬件設計

圖1 自動裝卸一體化控制系統硬件配置圖

本文設計的立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統硬件配置可分為兩部分，一部分為現場總線，一部分為系統總線中的兩層結構，現場總線中包含了罐車的裝車數量控制器、卸車數量控制器以及串口服務器三部分組成。上位機主要負責利用串口服務器對生產現場的總線上的所有硬件設備進行管理和控制。總線上的裝車數量控制器用來實現固定數量的裝車功能以及相關的一系列控制，卸車數量控制器負責對整個生產過程的卸車自動控制和數量的統計。圖1為立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統硬件配置圖。

（1）裝車數量控制器。本文設計的控制系統采用的裝車數量控制器沒有傳統意義上的單片機控制設備，利用PLC控制設備代替原有單片機控制，能夠有效提高系統整體的穩定性。裝車數量控制器的流量輸入信號本文采用MODBUS總線，該設備可以直接對數據進行讀取，不需要將其轉換為標準的信號，省去了不必要的環節，從而獲取到更精確的質量流量、密度、溫度等數據信息。

（2）卸車數量控制器。本文設計的控制系統采用的卸車數量控制器與上文的裝車數量控制器相同，內部配置了PLC控制器設備，并將其安裝在卸罐的現場，用以完成對卸車過程中的設備控制、物料計量等數據的上傳工作。中間罐中的物料低于事先設定的位置時，啟動報警裝置，停止卸車，同時將數據進行采集并傳輸給上位機。在整個過程中，該控制器設備始終進行對防靜電聯鎖信號的采集，一旦信號消失則立即停止卸車，以確保工作人員的生命安全。

（3）輸送泵設計。輸送泵是本文設計的控制系統中物料提供輸送動力的設備，為了防止在裝卸的過程中，輸送泵出現空轉的現象導致危害的發生，在輸送泵上加裝電流保護設備，該保護設備可以用于對電流值的檢測，根據事先設定的電流值停止輸送泵的運轉，防止空轉現象。由變頻器控制整個輸送泵設備，配合控制系統中的切斷閥門從而控制裝卸車的流量。

2 立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統軟件設計

（1）數據采集及處理。數據采集的主要信息包括模擬量、數字量以及報警信號。

模擬量是指裝卸現場管道中的介質流量、立式金屬儲罐內的物料液位、儲罐內壓力以及溫度等。數字量主要包括裝卸過程中的狀態量以及開關情況。報警信號指的是以事件的形式將裝卸過程中的運行狀況報告給系統。

（2）界面功能設計。本文設計的控制系統中界面主要包括頁面導航、菜單欄、報警欄、數據庫界面等等。頁面導航主要是用于當系統啟動時，控制系統的界面自動跳轉到主頁上，在主頁上顯示四個導航圖標，分別為立式金屬儲罐的導航圖標、裝卸現場導航圖標、裝車導航圖標、卸車導航圖標。當用戶點擊不同的菜單，系統將會顯示不同的畫面。在系統界面的最下方建立警報欄，當裝卸現場出現報警情況時，警報欄會出現閃爍的紅燈，同時將報警的相關信息列舉出來，報警欄中主要包括確認欄、裝卸開始時間、裝卸結束時間、節點等。

（3）報警模塊設計。報警模塊中主要包括低級報警、中級報警以及高級報警，通過數據采集系統提供的報警數據與系統界面當中的圖素進行動態地銜接，從而方便實現控制系統的動態報警、語音報警，并將相關的數據信息進行記錄并保存。

3 對比實驗

為了驗證本文設計的立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統是否可以使物料裝卸控制的精準度提高，建立了如下的對比實驗：選取6組結構相同、物料相同的儲罐，隨機選擇其中三組利用傳統裝卸方法對立式金屬儲罐進行裝卸并將其設為對照組，另外三組利用本文設計的控制系統對物料進行裝卸并將其設為實驗組，將兩種方法的精準度結果進行比較。表1為兩種控制方法的精準度對比。

表1 實驗組與對照組精準度對比

從表1可以看出，實驗組的控制方法精準度明顯高于對照組，因此可以說明本文設計的立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統具有良好的控制能力，并且在操作時穩定性更高，可以有效的減輕工作人員的勞動強度，避免事故的發生。控制系統的可靠性能夠保證裝卸操作的穩定、安全運行，提升總體的工作效率，為操作和管理帶來更大的便利，提升企業整體的經濟和社會效益。

4 結語

立式金屬儲罐的裝卸工作是一項靈活而又復雜的作業過程，尤其是對于整個流程的監控部分，更需要考慮到現場多個設備的運作情況，例如能源的類別、消耗、輸送泵的功率等。本文設計的立式金屬儲罐自動裝卸一體化控制系統實現了對物料裝卸的自動化控制。加入了先進技術的控制系統可以有效提高工業生產的現代化管理水平。在日后的研究中還將對儲罐的生產運行方式進行更加全面的優化，以消除人為的不確定因素在控制管理當中差生的影響，保證工業自動化生產的平穩高效運行。