自動化技術(shù)在糧庫中的應(yīng)用

崔延峰

摘 要：本文以自動化技術(shù)為核心，重點介紹了經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生和發(fā)展、自動化技術(shù)在糧庫中的應(yīng)用，以及自動化技術(shù)未來的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】自動化技術(shù) 控制理論 糧庫

我國作為一個糧食生產(chǎn)/消費大國，糧食儲備的安全性是我國政府必須考慮的重點之一。糧食安全問題關(guān)乎國計民生、社會和諧穩(wěn)定以及能否建成小康社會、實現(xiàn)中國夢的宏偉目標(biāo)。改革開放至本世紀(jì)初，我國大部分地區(qū)的糧食儲備庫（糧庫）還是沿用傳統(tǒng)的人工方式監(jiān)控、管理糧庫。這樣不但工作量大，而且不能及時、準(zhǔn)確獲得糧食儲存狀況，造成經(jīng)濟損失和政府決策失誤。

伴隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感技術(shù)、電子信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動化管理和控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用到了糧庫的日常生產(chǎn)中。這大大提高了工作效率、減輕管理人員的勞動強度，保證了糧食儲備的安全。同時，能及時準(zhǔn)確地向相關(guān)部門提供糧情信息，給相關(guān)部門制定國家糧食政策提供了決策依據(jù)。因此，自動化技術(shù)在糧庫中的應(yīng)用得到了各級政府的高度重視。

1 自動控制理論的產(chǎn)生、發(fā)展

早期經(jīng)典控制理論，其把傳遞函數(shù)作為基礎(chǔ)分析手段。在頻域空間對單輸入—輸出模型展開分析研究。主要通過人工計算和一些圖表的描述，如伯德（Bode）圖、奈奎斯特（Nyquist）圖、尼柯爾斯（Nichols）圖以及M圓等，這一時期的控制理論稱為經(jīng)典控制理論（包括線性控制理論、采樣控制理論、非線性控制理論三個部分）。主要研究系統(tǒng)運動的穩(wěn)定性、時間域和頻率域中系統(tǒng)的運動特性。

隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度也隨之提高。早期以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的單輸入—輸出模型，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜系統(tǒng)。因此，我們采用狀態(tài)空間描述法取代之前的傳遞函數(shù)，在時間域直接對系統(tǒng)進行分析。通過在狀態(tài)空間的分析，我們提出了系統(tǒng)能控性與能觀性等相關(guān)概念，從而在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上形成了現(xiàn)代控制理論。現(xiàn)代控制系統(tǒng)的特點是多輸入—多輸出模型，其輸出參數(shù)可以為線性或非線性；可以為定常參量或時變參量；可以為單變量或多變量；可以是連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)。從而使現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問題要廣泛得多。

同時，自動控制理論也在社會需求的推動下急劇地發(fā)展。其主要發(fā)展方向有：穩(wěn)定性、最優(yōu)化、定性結(jié)構(gòu)、計算機與控制。當(dāng)前，自動控制系統(tǒng)的發(fā)展還朝著更縱深、更廣闊的空間發(fā)展，其在數(shù)學(xué)運算、理論研究、算法設(shè)計上都有了飛躍的進展。其往電子信息與控制科學(xué)的研究中注入了蓬勃的活力，并開闊了研究者的思維空間，引導(dǎo)著我們向自然界更為深刻的運動機理探討，推動著人類社會的向前發(fā)展。

2 自動化技術(shù)在糧庫的應(yīng)用

2.1 PROFINET 技術(shù)的應(yīng)用

把PROFINET技術(shù)應(yīng)用到糧庫的分散性作業(yè)中，提高了系統(tǒng)架構(gòu)的合理性，保證了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，同時設(shè)備維護也很輕便。如今隨著現(xiàn)場設(shè)備智能化的提高，自動化控制系統(tǒng)逐漸分散了，加劇了處理信息的難度。因此，基于組件的自動化成為當(dāng)下的新趨勢，而作為全新的自動化總線標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET技術(shù)應(yīng)運而生。各組件間通過模塊化這一理念，使用PROFINET連接，簡化了系統(tǒng)的配置時間和上線調(diào)試時間?；赑ROFINET技術(shù)，糧庫管理在實時監(jiān)控、運動測試、分布管理、故障以及網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域有了一套完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，也能完全兼容跨供應(yīng)商的技術(shù)，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行擴展也很方便，大大提高了工作的效率。同時能夠?qū)崟r傳輸數(shù)據(jù)與全面的TCP/IP信息，完成從現(xiàn)場級到管理層的縱向集成通信。通過運用專業(yè)的信息安全模塊，我們完成了對現(xiàn)場和控制數(shù)據(jù)、PROFINET、自動化控制系統(tǒng)的安全，并且極大的降低了自動化通信網(wǎng)絡(luò)的安全風(fēng)險。

2.2 多個DS18B20在糧庫測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國不但是糧食消費大國，而且也是一個生產(chǎn)大國。而我國地域遼闊、氣候差異較大，所以糧食安全的儲存是一項艱巨的任務(wù)。在糧庫中糧食的自動化監(jiān)測包括對糧食濕度、溫度、蟲害等問題，其中溫度監(jiān)測是最重要的測試因素。目前，我國大部分糧庫采用模擬式熱敏電阻組成的溫度傳感器，這種測溫電路雖然比較復(fù)雜，但其具有良好的測溫精度。由于糧食在熏蒸時會產(chǎn)生磷化氫氣體，該氣體會腐蝕上述模擬測溫電路，因此增加了糧食存儲成本。鑒于上述狀況，文獻采用LPC932單片機，該款單片機具有低功耗、高性能等優(yōu)點。由上述單片機組成的DS18B20測溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠大大降低系統(tǒng)成本、易于維護、極大提高系統(tǒng)運行的可靠性。

2.3 CAN總線在糧庫濕度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

糧庫濕度監(jiān)控是糧食儲存的另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)濕度監(jiān)控DDC（直接數(shù)字控制系統(tǒng)）對糧庫濕度實時監(jiān)控。但是其具有以下缺點：布線較長浪費資源、施工量大、系統(tǒng)實時通信性與可靠性都不高。

采用CAN總線解決上述缺點，其為一種面向工業(yè)控制的現(xiàn)場總線，集數(shù)字通信、智能儀表、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，突破了“點對點”的模擬—數(shù)字控制的限制，基本能夠?qū)崿F(xiàn)對分散系統(tǒng)的集中控制，利于集中控制管理。從實際應(yīng)用情況來看，該系統(tǒng)不僅在信息傳輸?shù)陌踩?、?zhǔn)確性和實時性方面均能滿足控制的要求，而且具有很高的可靠性。

3 結(jié)束語

以自動化技術(shù)為核心，建立一個支持對分布在全國各地的各級別糧食儲備庫進行實時的監(jiān)控和管理的系統(tǒng)是非常重要的。上述建立在全國各地的糧庫系統(tǒng)能夠通過互聯(lián)網(wǎng)實時連接，除了在本地進行訪問，還能通過網(wǎng)絡(luò)在遠程異地進行訪問。通過該糧庫監(jiān)控系統(tǒng)，本地管理部門能夠有效的對各個糧庫進行管理，上級主管部門也能夠?qū)Ω鞯丶Z庫儲備狀況進行查看。例如，能夠?qū)崟r調(diào)取各地糧庫監(jiān)控系統(tǒng)情況、糧食儲藏狀況，包括倉庫濕度信息、通風(fēng)信息等參數(shù)是否正常。只有這樣，糧食主管部門才能及時掌控糧食儲存信息，并根據(jù)反饋信息快速做出管理決策。

參考文獻

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[3]王冬，曹立文，劉向東.CAN總線在糧庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].測量與控制，2006.

作者單位

廣東中人集團建設(shè)有限公司 廣東省廣州市 510515