广东粮储集团机械化浅圆仓自动化控制系统研究

（河南教育学院，河南 郑州 450000）

1 引言

目前，位于广东省内的粮食储备管理集团有四座浅圆仓，每座仓外径均为26m，顶高度为25m，仓内能容纳6 680t的粮食，共有9种不同种类的设备在浅圆仓的生产工作流程中发挥作用。仓顶设有粮食的入口，地下一层设有粮食出口，整个过程由多种设备共同完成。浅圆仓的重点作业是对设备进行监控及控制，在整个生产流程中应考虑各种设备运行的安全性及差异性，系统中各类设备运行情况的控制、监控及相互制约性。通过PLC控制模式按顺序对诸多开关进行控制，以一定的逻辑关系完成顺序动作，同时按一定的顺序采集诸多离散数据及完成连锁保护程序。使用PLC控制模式并行工作，完成同步进出粮食的流程；在线对配电设备的工作情况进行实时监控；少数设备对关键程序进行安全可靠的控制，其余均采用自动化控制；实现配电相关设备的状态、速度等各种相关数据的综合分析处理。

2 自动化控制系统

自动化控制系统可从以下三个方面进行概述：设备层、控制层及信息层。设备层为最底层，组成为各类执行工具、阀门开关、模拟离散传感器及现场电机；中间为控制网，主要起控制作用，完成I/O控制、输送信息及连锁；最高层为信息层，其构成为10M以太网，主要作用为采集相关数据及维护系统程序。微机及网络服务器共同构成的上位控制系统，对集散及网络控制系统进行集成，共同完成了整个系统的构成。上位系统为WINDOWS2000系统，包括2台工控机及多台PC机等，系统结构类型为C/S，通过TCP/IP协议完成信息的互换，对实时的现场信息进行集成及使用。数据库平台的系统在服务器的基础上运行，平台的相关组态软件及所呈现的用户界面均在PC工控机的控制下运行，实现系统管理、操作、控制于一体。

自动化系统使用SLC-5/05操作系统、IFIX组态软件及NB-2B应用工控软件，对机械化浅圆仓生产作业的整个过程进行控制以完成各项工序。SLC-5/05操作系统的处理问题能力及I/O容量更强，在组态系统时表现得更为灵活。它可根据需求对控制系统进行设计及创建，内存最大为64KB，可由多种不同类型的网络对控制系统进行连接，完成与分布处理、计算机及分布形式I/O之间的相互连接。PLC控制模式采用13槽及10槽框架，通过互连电缆传输控制信息及框架的互连；通过1746-IV32输入模块完成现场相关设备、传感器及开关到输入模块终端处的输入；通过1746-OW16输出模块完成现场相关设备与输出模块终端的连接。PLC控制模式的配置硬件和控制系统关系如图1、2所示。

图1 硬件配置图

图2 控制系统各部分关系图

3 软件设计

控制系统的重心是软件的开发设计，其对系统的各方面性能产生重要影响。通过系统RSLOGIX500编程对软件进行编制。

3.1 系统工艺

机械化浅圆仓是一种专业装卸散粮的仓型，接卸效率可达200t/h。系统SLC是控制程序。机械化浅圆仓流程有：倒仓（翻仓等）、车到仓（卸货）、仓到车（装货）、仓到船到车、船到车到仓五种流程。机械化浅圆仓主要有大型设备（斗提机、皮带机及刮板机等相关大装备）、闸阀及除尘器三种设备。粮食传输中为了避免粮食堆积、粮食堵塞等问题发生，流程控制的基本要求是：启动顺序为逆料流；停止顺序为顺料流；如果某一种设备在运行过程中出现问题，上游相关设备则应启动紧急停止程序，而继续使下游相关设备运行，以防止堵塞物流的情况发生，从而导致损坏设备及撒漏粮食的情况发生；当问题解决后，相关设备的再次启动顺序为逆料流。

在传送物料的过程中会有较多粉尘出现，为了避免由此导致的安全事故，将除尘器安装在连接大型传送设备的位置。在程序开始运行的前5min就开始运行除尘器，当程序停止后继续使除尘器工作5min。除尘器在流程运行及启动中若出现问题，则应马上停止所有与其有关系的设备，同时立即停止上游相关设备。除尘器的控制特点为：一种设备可对唯一除尘器的开启停止进行控制。需要进行控制的闸阀有开关阀、三通阀及有关于除尘系统的电动、气功阀门。控制闸阀的规律为：启动或停止闸阀的方向可由除尘器或两个上下游设备来确定。

3.2 控制作业

在整个流程中，全部控制方式均以唯一一个以流程为主的大型设备的运作模式来对流程运作模式进行自定义，就是传输粮食的路线。根据在设备周围设置的LC箱按钮来对现场进行控制，此控制方式通常在设备调试及检修的情况下使用。PC的操作有手动及自动两种方式，以唯一一种设备的操作方式进行手动控制，各个设备间不存在相互关系，对流程进行自定义。而自动操作方式根据输送粮食的路线，对粮食输送的整条路径上的相关设备进行自动控制。基于工艺流程的要求，流程控制有：选取、启动、运行、停止及处理故障等主要操作。通过各主要操作，各个设备的控制部分均包括启动、运行、停止及处理故等，各个设备在自动控制模式中都由相关上下游设备完成几个主要操作的控制，其控制功能图如图3所示。

图3 控制功能图

在流程整个过程中，首要工作就是流程的选取，只有完成了对所需流程的选取，才能依照生产工艺运行相关的设备。根据生产工艺路线较少，流程中相关设备不多，相关设备唯一性的特征，基于设备系统的利用率及简单便捷的流程操作路线，选取方式采用向导式。多个流程中的大型相关设备（气垫皮带机、提升机等）根据料流的相关排列顺序安置，同时把不能在流程中共同使用的工艺流程与设备绑定。流程程序将对流程中间设备进行自动选取，保证只有一种设备及流程选取方式，而且把设备及流程选取结果信息传输到人机操作的界面，以达到提醒工作人员的目的。

多种大型设备在工艺流程中发挥着输送粮食的作用，如提升机、皮带机及刮板机等，以保证工艺流程的顺利完成。流程选中某一种设备都将会有一种标志，其标志与其相关上下游设备的标志相比较，选中标志相同的设备共用同一种工艺流程。通过启动下游相关设备的情况对设备完成顺序启动，通过停止上游相关设备的情况对设备完成顺序停止，而且通过下游相关设备的故障情况对本设备及同流程中上游相关设备进行停止处理。在处理控制问题上设备都有启动、故障、停止及运行等几个部分，同时将设备控制的方式及状态信息传输到操作界面上。

4 结论

浅圆仓控制自动化技术集合了网络、控制、图形显示及计算机等技术，实现了生产工艺流程的管理及控制自动化。现场实时信息应用及采集归功于网络功能的强大，实现了管理、控制及监视集中化，管理层次更为系统和整体化。通过在现场使用的检验，获知其具有较为稳定的性能，同时依据实际生产需求还可进行方便快捷的扩展。对程序流程稍加更改即可满足不同的要求。使得储备粮食仓库的安全生产和综合管理能力、工作效率、自动化及信息化水平得到了极大地提高。

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