粮食工业生产自动化监控系统

作者：湖南省怀化面粉厂 张天堂

欢迎访问e展厅 展厅 9 粮油机械展厅 面粉机械, 精选机, 淀粉生产线, 选别机, 食用油加工设备, ... 基于监控计算机（PC）、可编程控制器(PLC)、人机界面（HMI）、智能仪表、工业通信网络DCS（分布式控制系统）和FCS（现场总线控制系统）的自动化，在国内外的现代化生产线已广泛应用。据有关部门统计 ：近年来全球PLC的运用行业，以最终用户分类：汽车占23%；粮食加工占16.4%；化工占14.6%；金属矿山占11.5%；造纸占11.3%；其他占23.2%。可见，PLC系统在粮食加工业的应用很广。 尤为引人注目的是PLC控制取代了继电器控制，计算机键盘取代了按钮开关，工艺流程的计算机终端动态显示取代了模拟屏显示，PC机与集散控制网络使整个生产线处于计算机控制和管理下。近年来，我们选用光洋SU-6M、SZ-4M PLC产品和Digital公司的GP570型触摸屏,先后设计了湖南省怀化面粉厂、湖南省裕华粉业公司、山西靳州面粉公司、湖南省天龙米业公司、湖北省沙洋凤池米业公司等15家新建项目的全套PLC自动控制系统，取得圆满成功。 自动监控及管理系统系统的组成 自动监控及管理系统由计算机、触模屏、可编程控制器 (PLC)、检测传感器、电机控制中心 (MCC) 组成。系统采用RS-485远程测控系统结合传统的分布测控系统特点，PC、触摸屏作上位机，PLC、电子流量计、称重模块作下位机。主机的RS-232串口经外插式RS-232/RS-485转换器变成RS-485数字信号总线，上位机和下位机通过RS-485数字信号总线进行串行通信，使整个生产线处于计算机控制和管理下。 控制方式 设计上从安全、可靠、方便、简洁的原则出发，系统控制分三个层次： ◆ 现场控制：每台设备设置机旁开关，该开关有三档位置： a、手头控制档：当置于手动位置时，集控中心交出该设备控制权，操作者可在机旁直接启动该设备。它主要用来单机设备的调试。 b、停止档：当置于停止位置时，该设备即不受集控中心控制，也不能手动启动。它主要在设备检修时用。 c、自动控制档：当置于自控档时，设备由集控中心自动控制。 ◆ 集控中心自动控制 ：该功能为系统的主流控制方式，生产过程的控制由操作员站和PLC控制系统自动完成。 ◆ 在触摸屏界面上设置有系统的自动—手动转换按钮，在手动状态时，只要触摸某台设备，即可启动该设备，该功能主要用来系统的调试。 生产操作界面 现场生产操作界面采用Proface公司的GP570 12.1英寸彩色触摸屏，负责处理现场与运行操作有关的人机界面，使操作员通过触摸屏实时了解现场运行状态，各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生，并可对工艺生产过程进行控制和调节。远程控制界面选择研华工控机(PC)。触摸屏的主要功能： ◆ 动态模拟显示各段工艺流程、生产报表、生产数据； ◆ 每幅画面都设置有操作按钮，如画面切换按钮、生产过程启/停控制按钮、报警按钮、紧急按钮等； ◆ 事件报警：生产中出现异常情况，自动报警并用文字显示故障类型，同时画面自动切换至故障所在的流程画面； ◆ 设备由静态到运行，画面模拟动画显示； ◆ 权限管理：操作员只有在开机时输入正确的登陆密码后，触摸屏才能进入运行状态。 ◆ 打印输出班报表、月报表。 触摸屏通过电缆连结到SZ-4M的第二通信口，通信距离为30m之内。 监控计算机 监控计算机通过R232/R485适配器及双绞线连结到SZ-4m的第一通信口，通信距离为1400m以内，软件采用组态王5.01。监控计算机的功能除了触摸屏全部功能外，还兼有工程师站的作用，它能对下位机(PLC)的程序进行修改、配置。为了管理的需要，充分发挥电脑的资源优势，该系统在监控计算机建立了如下两个数据库： ◆ 生产数据库：（产量、出品率、电量、吨谷电耗、流量）。 ◆ 设备故障数据库：(设备过载、溢流、失速、仓空、仓满、故障恢复）。下位机(PLC)的生产数据和设备故障都实时记录，并保存在监控计算机的数据库中，通过监控计算机，可以很方便查询某年某月某时某秒的生产数据，故障发生的时间及恢复时间，并能生成各种生产报表，进行打印输出。 监控计算机既可以远程监控，也可作为现场触摸屏的冗余设计来使用。监控计算机可与单位的局域网相联，实现数据共享。 PLC的配置 在大中型粮食加工厂，由于工艺流程复杂、设备多，为了使众多的设备协调一致地按工艺要求自动工作，达到最佳状态，单靠人的观察和操作远远不能所及。例如，对物料流量的控制、原粮及成品的料位控制、动态计量控制、生产数据的反馈、设备的安全保护、故障的显示报警、故障情况下设备的自动转换工作状态等，这些要靠PLC来完成。 控制功能 ◆ 工艺流程启动：工艺流程启动分工段进行，各工段可单独按工艺流程自动联锁启动，也可按工段由后向前自动联锁启动。各工段内工艺流程自动联锁启动，先启动相应的空压机，通风除尘系统，然后按物流逆向延时，逐台启动各工艺设备。 ◆ 工艺流程停止：工艺流程停止有三种方式： a、正常停止：首先关闭所有放料气动门，然后按工艺顺物流方向逐台延时自动联锁停车，最后停止除尘设备。 b、故障停止：当前端控制单元检测到设备故障时，如过载、失速，该段的放料气动门立即关闭防止堵塞，如果在3分钟内不能恢复故障，则自动停止该工段的其他设备。 c、紧急停止：系统出现紧急情况时，可通过操作界面的紧急按钮，立即停止所有运行中的设备，以保证系统和人员的安全。 ◆ 料位器与工艺流程联锁：比重去石机、砻谷机、重力筛设备正常工作状态需要适合的物流量配合，用料位器及气动门的开启实现这一目标。在一局部工段中，料仓料满（或者某一设备过载）时，该工段的放料门会立即关闭，工艺流程仍保持工作状态，如果在3分钟内仍保持这种状态，将停止该工段设备的运行。如果在3分钟内，料仓料满信号取消（或者过载设备恢复正常），则放料门重新打开，设备正常运行生产。由于工艺各工段基本是串联关系，所以，以上这种控制思路，在整个流程中需结合具体情况巧妙应用。 ◆ 生产数据采集：该系统通过二台HMP-22W流量计和二块DTM864-2脉冲电度表，将信号分别送到PLC的A/D模块和输入模块。然后通过编程将实时模拟量和脉冲量变为实时的数字量，通过累加积分运算得到如下的生产数据 ：物料流量(kg/h)、出品率%、班产量(吨)、月产量(吨)、班电量(kwh)、吨电耗(kwh/t)、月电量(kwh)。 ◆ 强电控制：强电控制由四块MCC柜、机旁开关、电缆、电缆桥架组成。低压电器均采用施耐德产品，对15kwh以上设备均采用Y/△降压启动。 结束语：经过多年实际运行证明，系统具有设计合理、运行可靠、界面友好、操作简单、监控方便、数据共享的特点。系统的投运，大大减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益和自动化管理水平。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/24/2005)