黃林志

摘要：組態(tài)主要是使用組態(tài)軟件制作人機(jī)界面及控制方案，通過(guò)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。文章介紹了大米生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)控制系統(tǒng)的作用，闡述了大米加工生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)工程主要功能的設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布方法，以期達(dá)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(dòng)化控制；組態(tài)控制技術(shù)；大米加工

中圖分類(lèi)號(hào)：TS212.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guó)是世界上最大的大米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，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(guó)技術(shù)裝備水平的迅速提升、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用、人工成本持續(xù)上升的推動(dòng)和人們對(duì)大米質(zhì)量要求的提高，近年來(lái)我國(guó)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(chǎng)的電氣控制采用常規(guī)控制電路，即通過(guò)按鈕、電氣開(kāi)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(chǎng)運(yùn)行狀況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)加工設(shè)備的實(shí)時(shí)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(guó)內(nèi)外糧食加工裝備存在的共性問(wèn)題[3]。

組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)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(dòng)，能夠?yàn)橛脩?hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過(guò)編寫(xiě)程序（如使用BASIC、C等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫(xiě)程序工作量大，專(zhuān)業(yè)要求高，需要針對(duì)不同的設(shè)備專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)，周期長(zhǎng)且易出錯(cuò)。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于過(guò)去需要幾個(gè)月的工作，通過(guò)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(shí)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(xiàn)上應(yīng)用組態(tài)控制技術(shù)，能夠提高對(duì)大米生產(chǎn)線(xiàn)的監(jiān)控管理，提升其加工效率。為方便操作人員對(duì)大米生產(chǎn)線(xiàn)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的了解和控制，本文擬將實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、故障報(bào)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(xiàn)的組成

大米加工生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)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(jī)中）、觸模屏、可編程控制器（PLC）、檢測(cè)傳感器、低壓成套電控柜等組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可與單位的局域網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享[5]。

用戶(hù)在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫(xiě)控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為“.mcg”的工程文件，又稱(chēng)為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)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(xiàn)上的應(yīng)用

2.1 大米加工生產(chǎn)線(xiàn)工藝及要求

本文研究的大米加工生產(chǎn)線(xiàn)的工藝流程如圖1所示。

該大米生產(chǎn)線(xiàn)日處理稻谷250 t?？刂埔螅簩?duì)生產(chǎn)過(guò)程中的故障及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄并產(chǎn)生報(bào)警輸出。報(bào)警信息包含報(bào)警時(shí)間、設(shè)備安裝位置、電氣回路安裝位置、電氣編號(hào)等相關(guān)信息。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)倉(cāng)容，設(shè)備故障報(bào)警實(shí)時(shí)提示，靈活切換手動(dòng)、自動(dòng)模式，歷史倉(cāng)容查詢(xún)。

2.2 大米加工生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)工程功能的設(shè)計(jì)

圖2為大米生產(chǎn)線(xiàn)組態(tài)工程中糙米段控制界面。該大米生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)組態(tài)工程主要設(shè)計(jì)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、發(fā)送操作指令和操作數(shù)據(jù)、故障報(bào)警提示和故障處理、統(tǒng)計(jì)各存儲(chǔ)倉(cāng)的實(shí)時(shí)倉(cāng)容、計(jì)算相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及生成數(shù)據(jù)報(bào)表功能。

2.2.1 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的故障及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將各設(shè)備狀態(tài)在計(jì)算機(jī)顯示器中顯示，通過(guò)不同顏色和狀態(tài)來(lái)反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)小圓圈；使用綠色表示設(shè)備正在運(yùn)行，黑色表示設(shè)備停止，紅色表示設(shè)備故障。碾米機(jī)、拋光機(jī)等大電流設(shè)備宜增加電流監(jiān)控。通過(guò)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(duì)應(yīng)地址讀取相應(yīng)信息，并可在適當(dāng)位置顯示該電流讀數(shù)。組態(tài)程序還可通過(guò)通訊連接流量稱(chēng)，收集流量稱(chēng)工作狀態(tài)、累計(jì)流量、實(shí)時(shí)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(xiàn)大致可分為5個(gè)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(cāng)清理去除大雜、輕雜的過(guò)程；糙米段是指稻谷去殼成為糙米的過(guò)程；普米段是指將糙米去除油糠成為普米的過(guò)程；精米段是指普米經(jīng)過(guò)拋光去除表面糠粉的過(guò)程；打包段是指將米打包裝袋的過(guò)程。

可通過(guò)控制界面進(jìn)行生產(chǎn)操作。在自動(dòng)模式下，選擇好入倉(cāng)倉(cāng)號(hào)及原糧倉(cāng)倉(cāng)號(hào)后，按某段的運(yùn)行按鈕即可啟動(dòng)該段設(shè)備，設(shè)備將依次啟動(dòng)。設(shè)備啟動(dòng)后，畫(huà)面對(duì)應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)也出現(xiàn)相應(yīng)提示。也可通過(guò)設(shè)備對(duì)應(yīng)的按鈕，來(lái)手動(dòng)單獨(dú)啟動(dòng)和停止某一臺(tái)設(shè)備。先將模式切換到手動(dòng)，再按下設(shè)備對(duì)應(yīng)的按鈕，即可停止或者啟動(dòng)該設(shè)備。如需調(diào)整產(chǎn)量，修改出料閘門(mén)開(kāi)口大小即可。如更換原糧后需要跳過(guò)某些設(shè)備，也可開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)三通如圖3，來(lái)調(diào)整對(duì)應(yīng)加工工藝。當(dāng)三通（ST4A）開(kāi)啟后，自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，將跳過(guò)拋光機(jī)3的啟動(dòng)，而啟動(dòng)提升機(jī)23設(shè)備（啟動(dòng)順序由后至前）。

2.2.3 故障報(bào)警提示和故障處理

記錄并產(chǎn)生報(bào)警輸出。生產(chǎn)過(guò)程中，某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，如過(guò)載停機(jī)。該設(shè)備對(duì)應(yīng)的按鈕將顯示為紅色，并彈出報(bào)警窗口，報(bào)警窗口中包含該臺(tái)設(shè)備名稱(chēng)、報(bào)警類(lèi)型、報(bào)警時(shí)間等信息。精準(zhǔn)定位報(bào)警位置和故障設(shè)備。報(bào)警后如需停止某些設(shè)備，也可通過(guò)PLC程序控制，停止相關(guān)設(shè)備，如料滿(mǎn)報(bào)警則停止對(duì)應(yīng)下料閘門(mén)等。

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

2.2.4 統(tǒng)計(jì)各存儲(chǔ)倉(cāng)的實(shí)時(shí)倉(cāng)容

倉(cāng)容實(shí)時(shí)顯示界面如圖4所示。并且每次加工結(jié)束時(shí)，還可以顯示本次入倉(cāng)量和出倉(cāng)量，以及入倉(cāng)倉(cāng)號(hào)和出倉(cāng)倉(cāng)號(hào)，并配有料滿(mǎn)指示燈，該指示燈采集阻旋料位器的信號(hào)，阻旋料位信號(hào)持續(xù)5 s以上，則認(rèn)為該倉(cāng)已經(jīng)料滿(mǎn)。料滿(mǎn)時(shí)報(bào)警蜂鳴器開(kāi)啟，并關(guān)閉對(duì)應(yīng)下料閘門(mén)，防止倉(cāng)滿(mǎn)溢出。

2.2.5 相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理

通過(guò)對(duì)各流量秤、打包秤、智能電表等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，計(jì)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(cāng)容統(tǒng)計(jì)功能、數(shù)據(jù)報(bào)表等提供原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)化。流量稱(chēng)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(jī)進(jìn)行通訊。目標(biāo)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(bào)表

生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)處理后集中顯示在報(bào)表中。通過(guò)組態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，可以實(shí)時(shí)查看各成品倉(cāng)的倉(cāng)容、溫度等整條生產(chǎn)線(xiàn)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(guò)程中的報(bào)表可以保存在PC端相應(yīng)位置，保存方式可以手動(dòng)保存，也可設(shè)置自動(dòng)保存（如每天固定時(shí)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(duì)應(yīng)報(bào)表。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布

通過(guò)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(yuǎn)程監(jiān)控。頁(yè)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(gè)或者幾個(gè)界面，統(tǒng)一發(fā)布至網(wǎng)站，以實(shí)現(xiàn)管理人員遠(yuǎn)程通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)查看所需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本研究將組態(tài)控制技術(shù)應(yīng)用于大米加工生產(chǎn)線(xiàn)，設(shè)計(jì)的組態(tài)工程界面簡(jiǎn)潔明了，工藝路線(xiàn)清晰，可以方便用戶(hù)理解整條生產(chǎn)線(xiàn)的加工工藝。其故障報(bào)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(shí)間，提高了生產(chǎn)效率、管理效率以及管理精準(zhǔn)度。

參 考 文 獻(xiàn)

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