組態(tài)控制技術(shù)在大米加工生產(chǎn)線中的應(yīng)用

黃林志

摘要：組態(tài)主要是使用組態(tài)軟件制作人機界面及控制方案，通過開發(fā)驅(qū)動接口和一些控制系統(tǒng)相連，并與相應(yīng)的硬件設(shè)備連接通訊。組態(tài)軟件內(nèi)部集成了市面上大部分產(chǎn)品的驅(qū)動，能夠為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。文章介紹了大米生產(chǎn)線組態(tài)控制系統(tǒng)的作用，闡述了大米加工生產(chǎn)線組態(tài)工程主要功能的設(shè)計與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布方法，以期達到生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)化和提高生產(chǎn)效率的目的。

關(guān)鍵詞：自動化控制；組態(tài)控制技術(shù)；大米加工

中圖分類號：TS212.3 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220427

Application of Configuration Control Technology in Rice Processing Line Huang Linzhi

（ Hunan Chenzhou grain and Oil Machinery Co.， Ltd.， Chenzhou， Hunan 423000 ）

Abstract： Configuration mainly uses configuration software to make Human and Machine Interface and control scheme， connects with some control systems through the development of drive interface， and connects and communicates with the corresponding hardware equipment. The configuration software integrates the drivers of most products in the market， and can provide users with a monitoring function of quickly building an industrial automatic control system. This paper introduces the function of the configuration control system of rice production line， and expounds the design of the main functions of the configuration engineering of rice processing production line and the publishing method of Internet data， to achieve the purpose of digitalization of production management and improvement of production efficiency.

Key word： automatic control， configuration control technology， rice processing

我國是世界上最大的大米生產(chǎn)國和消費國，2020年大米產(chǎn)量1.47億t，占全球大米產(chǎn)量的29%[1]。隨著我國技術(shù)裝備水平的迅速提升、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用、人工成本持續(xù)上升的推動和人們對大米質(zhì)量要求的提高，近年來我國稻米加工業(yè)逐漸從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向“智能化”方向發(fā)展。

目前，大多數(shù)糧食加工廠的電氣控制采用常規(guī)控制電路，即通過按鈕、電氣開關(guān)、常規(guī)儀表控制各設(shè)備。由于各設(shè)備的信息并未全方位地反饋給操作者，操作人員很難全面了解各設(shè)備的現(xiàn)場運行狀況，無法實現(xiàn)對加工設(shè)備的實時控制[2]?！皳p耗大、效率低、可靠性差，缺少模塊化、智能化、信息化”是目前國內(nèi)外糧食加工裝備存在的共性問題[3]。

組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，具有靈活的組態(tài)方式，內(nèi)部集成了市面上大部分產(chǎn)品的驅(qū)動，能夠為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC、C等）來實現(xiàn)的。編寫程序工作量大，專業(yè)要求高，需要針對不同的設(shè)備專門編寫，周期長且易出錯。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)軟件幾天就可以完成。目前應(yīng)用較為成熟的組態(tài)王、MCGS等組態(tài)軟件為各種工控設(shè)備和控制系統(tǒng)的通訊提供支持，實現(xiàn)了連接各種控制設(shè)備及控制系統(tǒng)的綜合上位監(jiān)控[4]。

在大米生產(chǎn)線上應(yīng)用組態(tài)控制技術(shù)，能夠提高對大米生產(chǎn)線的監(jiān)控管理，提升其加工效率。為方便操作人員對大米生產(chǎn)線各設(shè)備運行狀態(tài)的了解和控制，本文擬將實時狀態(tài)顯示、故障報警、數(shù)據(jù)記錄等組態(tài)控制技術(shù)應(yīng)用于大米加工的糙米段、普米段、精米段、打包段。

1 大米加工生產(chǎn)線的組成

大米加工生產(chǎn)線自動監(jiān)控及管理系統(tǒng)由大米加工生產(chǎn)組態(tài)控制系統(tǒng)（軟件安裝于PC機中）、觸模屏、可編程控制器（PLC）、檢測傳感器、低壓成套電控柜等組成。監(jiān)控計算機可與單位的局域網(wǎng)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享[5]。

用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為“.mcg”的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”[6]，即組態(tài)工程。

2 組態(tài)控制技術(shù)在大米生產(chǎn)線上的應(yīng)用

2.1 大米加工生產(chǎn)線工藝及要求

本文研究的大米加工生產(chǎn)線的工藝流程如圖1所示。

該大米生產(chǎn)線日處理稻谷250 t?？刂埔螅簩ιa(chǎn)過程中的故障及現(xiàn)場檢測裝置的狀態(tài)進行實時檢測、記錄并產(chǎn)生報警輸出。報警信息包含報警時間、設(shè)備安裝位置、電氣回路安裝位置、電氣編號等相關(guān)信息。自動統(tǒng)計倉容，設(shè)備故障報警實時提示，靈活切換手動、自動模式，歷史倉容查詢。

2.2 大米加工生產(chǎn)線組態(tài)工程功能的設(shè)計

圖2為大米生產(chǎn)線組態(tài)工程中糙米段控制界面。該大米生產(chǎn)線組態(tài)工程由北京亞控科技發(fā)展有限公司的軟件組態(tài)王6.60版制作。大米加工生產(chǎn)線組態(tài)工程主要設(shè)計了設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、發(fā)送操作指令和操作數(shù)據(jù)、故障報警提示和故障處理、統(tǒng)計各存儲倉的實時倉容、計算相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及生成數(shù)據(jù)報表功能。

2.2.1 設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控

對生產(chǎn)過程中的故障及現(xiàn)場檢測裝置的狀態(tài)進行實時檢測，并將各設(shè)備狀態(tài)在計算機顯示器中顯示，通過不同顏色和狀態(tài)來反映設(shè)備的運行狀態(tài)。每個設(shè)備對應(yīng)一個小圓圈；使用綠色表示設(shè)備正在運行，黑色表示設(shè)備停止，紅色表示設(shè)備故障。碾米機、拋光機等大電流設(shè)備宜增加電流監(jiān)控。通過互感器和模擬輸入模塊，將設(shè)備電流信息傳入可編程邏輯控制器（PLC），組態(tài)工程從PLC對應(yīng)地址讀取相應(yīng)信息，并可在適當位置顯示該電流讀數(shù)。組態(tài)程序還可通過通訊連接流量稱，收集流量稱工作狀態(tài)、累計流量、實時流量等信息。

2.2.2 發(fā)送操作指令和操作數(shù)據(jù)

大米生產(chǎn)線大致可分為5個生產(chǎn)段：原糧段、糙米段、普米段、精米段、打包段。原糧段是指稻谷入倉清理去除大雜、輕雜的過程；糙米段是指稻谷去殼成為糙米的過程；普米段是指將糙米去除油糠成為普米的過程；精米段是指普米經(jīng)過拋光去除表面糠粉的過程；打包段是指將米打包裝袋的過程。

可通過控制界面進行生產(chǎn)操作。在自動模式下，選擇好入倉倉號及原糧倉倉號后，按某段的運行按鈕即可啟動該段設(shè)備，設(shè)備將依次啟動。設(shè)備啟動后，畫面對應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)也出現(xiàn)相應(yīng)提示。也可通過設(shè)備對應(yīng)的按鈕，來手動單獨啟動和停止某一臺設(shè)備。先將模式切換到手動，再按下設(shè)備對應(yīng)的按鈕，即可停止或者啟動該設(shè)備。如需調(diào)整產(chǎn)量，修改出料閘門開口大小即可。如更換原糧后需要跳過某些設(shè)備，也可開啟對應(yīng)的氣動三通如圖3，來調(diào)整對應(yīng)加工工藝。當三通（ST4A）開啟后，自動啟動時，將跳過拋光機3的啟動，而啟動提升機23設(shè)備（啟動順序由后至前）。

2.2.3 故障報警提示和故障處理

記錄并產(chǎn)生報警輸出。生產(chǎn)過程中，某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，如過載停機。該設(shè)備對應(yīng)的按鈕將顯示為紅色，并彈出報警窗口，報警窗口中包含該臺設(shè)備名稱、報警類型、報警時間等信息。精準定位報警位置和故障設(shè)備。報警后如需停止某些設(shè)備，也可通過PLC程序控制，停止相關(guān)設(shè)備，如料滿報警則停止對應(yīng)下料閘門等。

在歷史報警窗口還可以查看歷史報警故障信息，包含報警時間、設(shè)備安裝位置、電氣回路安裝位置、電氣編號等。在產(chǎn)生報警的同時，也會將數(shù)據(jù)記錄到鏈接好的對應(yīng)數(shù)據(jù)庫文件中。系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)庫軟件有：Microsoft Access、MySQL等。

2.2.4 統(tǒng)計各存儲倉的實時倉容

倉容實時顯示界面如圖4所示。并且每次加工結(jié)束時，還可以顯示本次入倉量和出倉量，以及入倉倉號和出倉倉號，并配有料滿指示燈，該指示燈采集阻旋料位器的信號，阻旋料位信號持續(xù)5 s以上，則認為該倉已經(jīng)料滿。料滿時報警蜂鳴器開啟，并關(guān)閉對應(yīng)下料閘門，防止倉滿溢出。

2.2.5 相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理

通過對各流量秤、打包秤、智能電表等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，計算出本次加工的出糙率和普米率等相關(guān)生產(chǎn)信息，為倉容統(tǒng)計功能、數(shù)據(jù)報表等提供原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可顯示在組態(tài)控制界面上，便于操作人員掌握各生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)，實現(xiàn)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)化。流量稱數(shù)據(jù)采集主要使用485通訊方式，使用USB-485轉(zhuǎn)換器，與工控機進行通訊。目標設(shè)備（流量秤、打包秤、智能電表等）串口的通訊參數(shù)設(shè)置界面如圖5所示。

2.2.6 成數(shù)據(jù)報表

生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過對應(yīng)處理后集中顯示在報表中。通過組態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報表，可以實時查看各成品倉的倉容、溫度等整條生產(chǎn)線的各相關(guān)數(shù)據(jù)資料，并設(shè)置有保存和打印功能。

生產(chǎn)過程中的報表可以保存在PC端相應(yīng)位置，保存方式可以手動保存，也可設(shè)置自動保存（如每天固定時間保存，或者每加工一次糧食后保存）。依據(jù)保存的目錄位置查看對應(yīng)報表。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布

通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)發(fā)布至網(wǎng)站，方便管理者遠程監(jiān)控。頁面發(fā)布設(shè)置如圖6所示。將需要發(fā)布的數(shù)據(jù)信息都集中在一個或者幾個界面，統(tǒng)一發(fā)布至網(wǎng)站，以實現(xiàn)管理人員遠程通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時查看所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語

本研究將組態(tài)控制技術(shù)應(yīng)用于大米加工生產(chǎn)線，設(shè)計的組態(tài)工程界面簡潔明了，工藝路線清晰，可以方便用戶理解整條生產(chǎn)線的加工工藝。其故障報警提示功能，十分明了地顯示了故障位置，方便維修人員處理，減少了故障排查的時間，提高了生產(chǎn)效率、管理效率以及管理精準度。

參 考 文 獻

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