立筒仓信息化系统的设计及应用

吴 刚，王继武，孔令铖，赵域宽，陈 鹤，陈 杰

1.无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035) 2.中粮东海粮油工业(张家港)有限公司 (张家港 215600) 3.中储粮镇江粮油有限公司 (镇江 212006)

在我国大多数粮食筒仓和码头筒仓企业，在生产过程中只关注设备的简单启停操作，筒仓进出粮数量还是靠着繁琐的人工统计形成简单的EXCEL报表，但是随着社会信息化手段的不断进步，5G时代的到来，传统的企业生产方式即将被淘汰，迎来的将是以信息化生产为主导的全新生产方式。本文以立筒仓生产作业为例，对信息化系统的设计及应用就行探讨。

1 信息化系统内容

1.1 立筒仓生产作业流程

(1)操作员确认来车粮食品种后，然后根据仓容信息筛选立筒仓，完成后操作员通知司机开往相应卸粮坑。

(2)控制室的操作员检查入仓设备是否正常，在电脑的控制系统上会查看相关设备运行状态是否处于联锁状态，如果手动状态则将切换成联锁状态。

(3)所有前期准备工作确认无误后，在电脑系统上开启流程，等流程上所有设备全部正常开启后，通知司机卸粮。

(4)一般选仓的时候会选择一个主选仓和一个备选仓，当主选仓满了上料位信号会产生报警，然后系统会依次开启备选仓的流程设备，等备选仓的设备完全开启后，系统自动把主选仓的流程设备全部关闭。

(5)在系统运行中，系统会自动显示设备的电流和设备的轴温，并且能提供趋势图。进粮的时候，粮食会经过散粮秤计量入仓，所以系统会对筒仓里的粮食数量进行自动计算和更新，并生成每秤数量的历史数据。

(6)如果设备产生故障，系统会自动进行语音报警和声光报警，系统会对报警信息(设备名称、编号、设备报警信息的描述)进行记录，以方便追溯相关设备。

(7)当进粮结束后，操作员在系统上点击流程结束按钮，系统会对设备进行依次关闭，然后系统会自动生成生产数据信息表。

1.2 系统界面和生产报表

系统显示的画面信息包含：流程选择、系统设定、操作按钮及提示、工艺设备的基本信息，如启停状态、传感器(测速、跑偏、防堵)动作报警状态、料位空满状态等、操作员管理等。基于视窗的图形化操作界面，人性化的设计，将下位PLC与上位工控机联系起来。体现了强大控制功能和美观实用性的结合。

系统将生成生产报表，主要有能耗报表、设备报表、生产报表。其中：能耗报表，包含每日、每月、每年各个班次在生产中所产生的电能数据；设备报表，包含设备报警信息和设备运行情况；生产报表，包含各个时间段每个班次所所生产的产量明细和汇总。

2 信息化系统设计架构

2.1 数据集成层

系统数据集成层负责所有数据采集、处理、通讯和计算功能。数据集成层的核心服务是整个系统的基石，其主要功能包括：电能计量装置和设备的通讯接口；电能数据采集；GE PLC自动化系统通讯接口；GE PLC自动化系统数据采集；设备信息数据采集(设备报警信息、设备运行时间)；托利多散粮秤数据采集；小麦立筒仓信息化系统历史数据存储及追溯；小麦立筒仓信息化系统对数据处理与计算；系统对设备的运行状态进行实时监控，设备报警信息的发布；内部数据交换。

2.2 应用服务层

系统应用服务层包含各项管理应用功能模块，以及实现其功能的应用服务和存储其应用信息的不同功能数据库。其主要功能包括：各种系统应用模块包括电能、生产、物流、仓储、设备、综合展示等；应用模块和客户端交互Web 服务，操作员终端和客户端以及报表查询客户端在后台的数据操作均可以通过标准的系统服务Web Service 进行。存储应用模块信息的数据库，包含三类功能不同的数据库：历史数据库、业务数据库、配置数据库。

2.3 可视化层

系统可视化层负责整个系统信息展现，支持各种类型客户端界面。客户界面程序按照类型可以分为调度客户端、系统管理员客户端和组态建模工具客户端。组态建模客户端，指应用模型和系统的组态界面；调度员客户端，具备常规信息分析管理工具、图表的客户端，日常的分析和信息查询工作均通过该调度员客户端进行；系统管理员客户端，系统管理人员使用的界面，可以通过其进行系统服务的管理、诊断、配置等工作。

2.4 信息集成层

系统信息集成层管理系统与其它信息系统数据交互(信息相互采用了webapi协议)。信息集成层集成各类管理系统信息，确保信息完整化、实时化、可视化。

信息集成层支持各类工业系统接口标准如ISA-95，B2MML and ESB。实现系统的主数据管理与其它管理系统保持一致。

2.5 系统技术基础

应用实施将是基于国际先进信息化平台的二次应用开发，将依托于目前最新的开发手段，开发中用到的技术基于以下基本原则：系统整体开发建立在微软最新的NET 4.5平台上；系统开发环境为 Visual Studio 2019、Cimplicity；系统服务和系统组态环境的编程采用 C# 、Cimplicity；系统的数据库操作采用 C# 调用存储过程共同完成；系统数据库采用SQL Server 2014；系统信息交互以及对用户应用接口采用Web Service 标准模式。

3 系统模块主要实现的功能

3.1 数据采集功能

主要采集秤数，电耗，电流等生产数据，使用了c#和Cimplicity两者交互采集，这样可以更好发挥两者ORM编程方式，取长补短，增加了系统数据的准确性和系统的稳定性，为使用者提供高效，可靠的数据来源。

3.2 物料品种维护功能

主要对小麦筒仓里的粮食品种进行管理和归类。

3.3 仓容管理功能

主要显示和计算实时筒仓储粮数量和储粮的粮食类别以及及时显示立筒仓里的粮食温度，使生产者能及时准确的了解各个立筒仓里的详细情况，为生产提供安全的保驾护航。

3.4 生产数据控制管理功能

可动态显示生产工艺流程，实时监测设备运行状态，并且具备系统自诊断功能，系统自动运行判断，以提示操作人员需进行适当的操作。其作用为对整个生产过程的监视和控制操作。通过局域网，也可以设置有权限的工作站实现远程的监控。

生产管理数据库管理中心采集相关的计量秤、打包秤、电度表等计量仪表的信号，如原料量、流量、产量、库存量、生产电耗等生产管理数据，并进行统计汇编，形成数据库系统进行监视，按生产管理的要求制作各类生产报表，协助业主对整个生产过程进行精确、有效的数据管理和分析。

3.5 设备管理功能

主要是对生产设备进行统一在线管理，系统实时显示设备的运行时间，还有设备在生产过程中的报警次数及报警信息，并且系统会生成相关报表。

3.6 阀门操作记录功能

该功能记录了生产过程中阀门的开关情况，包括开启和关闭的指令来源、开关阀门的时间，提供了准确可靠的历史追溯信息

3.7 电耗功能

电耗管理模块可监测整个粮食储运和加工生产系统内电能的使用与消耗情况，实现对生产过程中设备所用的电能进行有效管理，并通过能源计量考核，降低作业能耗。电耗管理的主要参数信息包括：电力消耗、功率因数、千瓦小时补偿、能源设备停机时间。

4 结束语

粮油加工企业中控室操作人员通过系统能实时了解每个立筒仓存放粮食品种和数量，在生产过程中能及时做出正确的生产指令，并正确指导生产，实现真正意义上的信息化生产。