曹旭升

（東營(yíng)華泰化工集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，為了讓生產(chǎn)裝置更方便的運(yùn)行，不斷完善化工原材料和產(chǎn)品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存能力，各個(gè)企業(yè)紛紛建立其大型的立式金屬儲(chǔ)罐設(shè)備以及大型裝卸平臺(tái)。傳統(tǒng)的裝卸控制管理主要依靠人力進(jìn)行，這樣做的結(jié)果會(huì)造成控制的精準(zhǔn)度降低，并且隨時(shí)有可能產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)或有毒氣體的泄露，對(duì)工作人員的生命安全造成威脅[1]。但隨著自動(dòng)化技術(shù)的引入，在工業(yè)生產(chǎn)車間，成品及原材料的裝卸控制系統(tǒng)得到了更多的應(yīng)用，不僅提高了控制的精度，也保證了工作人員的人身安全。

1 立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖1 自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)硬件配置圖

本文設(shè)計(jì)的立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)硬件配置可分為兩部分，一部分為現(xiàn)場(chǎng)總線，一部分為系統(tǒng)總線中的兩層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線中包含了罐車的裝車數(shù)量控制器、卸車數(shù)量控制器以及串口服務(wù)器三部分組成。上位機(jī)主要負(fù)責(zé)利用串口服務(wù)器對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的總線上的所有硬件設(shè)備進(jìn)行管理和控制?？偩€上的裝車數(shù)量控制器用來實(shí)現(xiàn)固定數(shù)量的裝車功能以及相關(guān)的一系列控制，卸車數(shù)量控制器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的卸車自動(dòng)控制和數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。圖1為立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)硬件配置圖。

（1）裝車數(shù)量控制器。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用的裝車數(shù)量控制器沒有傳統(tǒng)意義上的單片機(jī)控制設(shè)備，利用PLC控制設(shè)備代替原有單片機(jī)控制，能夠有效提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。裝車數(shù)量控制器的流量輸入信號(hào)本文采用MODBUS總線，該設(shè)備可以直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，不需要將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，省去了不必要的環(huán)節(jié)，從而獲取到更精確的質(zhì)量流量、密度、溫度等數(shù)據(jù)信息。

（2）卸車數(shù)量控制器。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用的卸車數(shù)量控制器與上文的裝車數(shù)量控制器相同，內(nèi)部配置了PLC控制器設(shè)備，并將其安裝在卸罐的現(xiàn)場(chǎng)，用以完成對(duì)卸車過程中的設(shè)備控制、物料計(jì)量等數(shù)據(jù)的上傳工作。中間罐中的物料低于事先設(shè)定的位置時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置，停止卸車，同時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并傳輸給上位機(jī)。在整個(gè)過程中，該控制器設(shè)備始終進(jìn)行對(duì)防靜電聯(lián)鎖信號(hào)的采集，一旦信號(hào)消失則立即停止卸車，以確保工作人員的生命安全。

（3）輸送泵設(shè)計(jì)。輸送泵是本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中物料提供輸送動(dòng)力的設(shè)備，為了防止在裝卸的過程中，輸送泵出現(xiàn)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象導(dǎo)致危害的發(fā)生，在輸送泵上加裝電流保護(hù)設(shè)備，該保護(hù)設(shè)備可以用于對(duì)電流值的檢測(cè)，根據(jù)事先設(shè)定的電流值停止輸送泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，防止空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由變頻器控制整個(gè)輸送泵設(shè)備，配合控制系統(tǒng)中的切斷閥門從而控制裝卸車的流量。

2 立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集及處理。數(shù)據(jù)采集的主要信息包括模擬量、數(shù)字量以及報(bào)警信號(hào)。

模擬量是指裝卸現(xiàn)場(chǎng)管道中的介質(zhì)流量、立式金屬儲(chǔ)罐內(nèi)的物料液位、儲(chǔ)罐內(nèi)壓力以及溫度等。數(shù)字量主要包括裝卸過程中的狀態(tài)量以及開關(guān)情況。報(bào)警信號(hào)指的是以事件的形式將裝卸過程中的運(yùn)行狀況報(bào)告給系統(tǒng)。

（2）界面功能設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中界面主要包括頁(yè)面導(dǎo)航、菜單欄、報(bào)警欄、數(shù)據(jù)庫(kù)界面等等。頁(yè)面導(dǎo)航主要是用于當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)的界面自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到主頁(yè)上，在主頁(yè)上顯示四個(gè)導(dǎo)航圖標(biāo)，分別為立式金屬儲(chǔ)罐的導(dǎo)航圖標(biāo)、裝卸現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)航圖標(biāo)、裝車導(dǎo)航圖標(biāo)、卸車導(dǎo)航圖標(biāo)。當(dāng)用戶點(diǎn)擊不同的菜單，系統(tǒng)將會(huì)顯示不同的畫面。在系統(tǒng)界面的最下方建立警報(bào)欄，當(dāng)裝卸現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)報(bào)警情況時(shí)，警報(bào)欄會(huì)出現(xiàn)閃爍的紅燈，同時(shí)將報(bào)警的相關(guān)信息列舉出來，報(bào)警欄中主要包括確認(rèn)欄、裝卸開始時(shí)間、裝卸結(jié)束時(shí)間、節(jié)點(diǎn)等。

（3）報(bào)警模塊設(shè)計(jì)。報(bào)警模塊中主要包括低級(jí)報(bào)警、中級(jí)報(bào)警以及高級(jí)報(bào)警，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供的報(bào)警數(shù)據(jù)與系統(tǒng)界面當(dāng)中的圖素進(jìn)行動(dòng)態(tài)地銜接，從而方便實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄并保存。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)是否可以使物料裝卸控制的精準(zhǔn)度提高，建立了如下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：選取6組結(jié)構(gòu)相同、物料相同的儲(chǔ)罐，隨機(jī)選擇其中三組利用傳統(tǒng)裝卸方法對(duì)立式金屬儲(chǔ)罐進(jìn)行裝卸并將其設(shè)為對(duì)照組，另外三組利用本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)對(duì)物料進(jìn)行裝卸并將其設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，將兩種方法的精準(zhǔn)度結(jié)果進(jìn)行比較。表1為兩種控制方法的精準(zhǔn)度對(duì)比。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組精準(zhǔn)度對(duì)比

從表1可以看出，實(shí)驗(yàn)組的控制方法精準(zhǔn)度明顯高于對(duì)照組，因此可以說明本文設(shè)計(jì)的立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)具有良好的控制能力，并且在操作時(shí)穩(wěn)定性更高，可以有效的減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免事故的發(fā)生?？刂葡到y(tǒng)的可靠性能夠保證裝卸操作的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，提升總體的工作效率，為操作和管理帶來更大的便利，提升企業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

立式金屬儲(chǔ)罐的裝卸工作是一項(xiàng)靈活而又復(fù)雜的作業(yè)過程，尤其是對(duì)于整個(gè)流程的監(jiān)控部分，更需要考慮到現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)設(shè)備的運(yùn)作情況，例如能源的類別、消耗、輸送泵的功率等。本文設(shè)計(jì)的立式金屬儲(chǔ)罐自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料裝卸的自動(dòng)化控制。加入了先進(jìn)技術(shù)的控制系統(tǒng)可以有效提高工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理水平。在日后的研究中還將對(duì)儲(chǔ)罐的生產(chǎn)運(yùn)行方式進(jìn)行更加全面的優(yōu)化，以消除人為的不確定因素在控制管理當(dāng)中差生的影響，保證工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的平穩(wěn)高效運(yùn)行。