立筒倉信息化系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

吳 剛，王繼武，孔令鋮，趙域?qū)?，?鶴，陳 杰

1.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035) 2.中糧東海糧油工業(yè)(張家港)有限公司 (張家港 215600) 3.中儲糧鎮(zhèn)江糧油有限公司 (鎮(zhèn)江 212006)

在我國大多數(shù)糧食筒倉和碼頭筒倉企業(yè)，在生產(chǎn)過程中只關(guān)注設(shè)備的簡單啟停操作，筒倉進出糧數(shù)量還是靠著繁瑣的人工統(tǒng)計形成簡單的EXCEL報表，但是隨著社會信息化手段的不斷進步，5G時代的到來，傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)方式即將被淘汰，迎來的將是以信息化生產(chǎn)為主導(dǎo)的全新生產(chǎn)方式。本文以立筒倉生產(chǎn)作業(yè)為例，對信息化系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用就行探討。

1 信息化系統(tǒng)內(nèi)容

1.1 立筒倉生產(chǎn)作業(yè)流程

(1)操作員確認來車糧食品種后，然后根據(jù)倉容信息篩選立筒倉，完成后操作員通知司機開往相應(yīng)卸糧坑。

(2)控制室的操作員檢查入倉設(shè)備是否正常，在電腦的控制系統(tǒng)上會查看相關(guān)設(shè)備運行狀態(tài)是否處于聯(lián)鎖狀態(tài)，如果手動狀態(tài)則將切換成聯(lián)鎖狀態(tài)。

(3)所有前期準備工作確認無誤后，在電腦系統(tǒng)上開啟流程，等流程上所有設(shè)備全部正常開啟后，通知司機卸糧。

(4)一般選倉的時候會選擇一個主選倉和一個備選倉，當主選倉滿了上料位信號會產(chǎn)生報警，然后系統(tǒng)會依次開啟備選倉的流程設(shè)備，等備選倉的設(shè)備完全開啟后，系統(tǒng)自動把主選倉的流程設(shè)備全部關(guān)閉。

(5)在系統(tǒng)運行中，系統(tǒng)會自動顯示設(shè)備的電流和設(shè)備的軸溫，并且能提供趨勢圖。進糧的時候，糧食會經(jīng)過散糧秤計量入倉，所以系統(tǒng)會對筒倉里的糧食數(shù)量進行自動計算和更新，并生成每秤數(shù)量的歷史數(shù)據(jù)。

(6)如果設(shè)備產(chǎn)生故障，系統(tǒng)會自動進行語音報警和聲光報警，系統(tǒng)會對報警信息(設(shè)備名稱、編號、設(shè)備報警信息的描述)進行記錄，以方便追溯相關(guān)設(shè)備。

(7)當進糧結(jié)束后，操作員在系統(tǒng)上點擊流程結(jié)束按鈕，系統(tǒng)會對設(shè)備進行依次關(guān)閉，然后系統(tǒng)會自動生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息表。

1.2 系統(tǒng)界面和生產(chǎn)報表

系統(tǒng)顯示的畫面信息包含：流程選擇、系統(tǒng)設(shè)定、操作按鈕及提示、工藝設(shè)備的基本信息，如啟停狀態(tài)、傳感器(測速、跑偏、防堵)動作報警狀態(tài)、料位空滿狀態(tài)等、操作員管理等?；谝暣暗膱D形化操作界面，人性化的設(shè)計，將下位PLC與上位工控機聯(lián)系起來。體現(xiàn)了強大控制功能和美觀實用性的結(jié)合。

系統(tǒng)將生成生產(chǎn)報表，主要有能耗報表、設(shè)備報表、生產(chǎn)報表。其中：能耗報表，包含每日、每月、每年各個班次在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的電能數(shù)據(jù)；設(shè)備報表，包含設(shè)備報警信息和設(shè)備運行情況；生產(chǎn)報表，包含各個時間段每個班次所所生產(chǎn)的產(chǎn)量明細和匯總。

2 信息化系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)集成層

系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成層負責(zé)所有數(shù)據(jù)采集、處理、通訊和計算功能。數(shù)據(jù)集成層的核心服務(wù)是整個系統(tǒng)的基石，其主要功能包括：電能計量裝置和設(shè)備的通訊接口；電能數(shù)據(jù)采集；GE PLC自動化系統(tǒng)通訊接口；GE PLC自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集；設(shè)備信息數(shù)據(jù)采集(設(shè)備報警信息、設(shè)備運行時間)；托利多散糧秤數(shù)據(jù)采集；小麥立筒倉信息化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存儲及追溯；小麥立筒倉信息化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理與計算；系統(tǒng)對設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，設(shè)備報警信息的發(fā)布；內(nèi)部數(shù)據(jù)交換。

2.2 應(yīng)用服務(wù)層

系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)層包含各項管理應(yīng)用功能模塊，以及實現(xiàn)其功能的應(yīng)用服務(wù)和存儲其應(yīng)用信息的不同功能數(shù)據(jù)庫。其主要功能包括：各種系統(tǒng)應(yīng)用模塊包括電能、生產(chǎn)、物流、倉儲、設(shè)備、綜合展示等；應(yīng)用模塊和客戶端交互Web 服務(wù)，操作員終端和客戶端以及報表查詢客戶端在后臺的數(shù)據(jù)操作均可以通過標準的系統(tǒng)服務(wù)Web Service 進行。存儲應(yīng)用模塊信息的數(shù)據(jù)庫，包含三類功能不同的數(shù)據(jù)庫：歷史數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、配置數(shù)據(jù)庫。

2.3 可視化層

系統(tǒng)可視化層負責(zé)整個系統(tǒng)信息展現(xiàn)，支持各種類型客戶端界面?？蛻艚缑娉绦虬凑疹愋涂梢苑譃檎{(diào)度客戶端、系統(tǒng)管理員客戶端和組態(tài)建模工具客戶端。組態(tài)建?？蛻舳?，指應(yīng)用模型和系統(tǒng)的組態(tài)界面；調(diào)度員客戶端，具備常規(guī)信息分析管理工具、圖表的客戶端，日常的分析和信息查詢工作均通過該調(diào)度員客戶端進行；系統(tǒng)管理員客戶端，系統(tǒng)管理人員使用的界面，可以通過其進行系統(tǒng)服務(wù)的管理、診斷、配置等工作。

2.4 信息集成層

系統(tǒng)信息集成層管理系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互(信息相互采用了webapi協(xié)議)。信息集成層集成各類管理系統(tǒng)信息，確保信息完整化、實時化、可視化。

信息集成層支持各類工業(yè)系統(tǒng)接口標準如ISA-95，B2MML and ESB。實現(xiàn)系統(tǒng)的主數(shù)據(jù)管理與其它管理系統(tǒng)保持一致。

2.5 系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)

應(yīng)用實施將是基于國際先進信息化平臺的二次應(yīng)用開發(fā)，將依托于目前最新的開發(fā)手段，開發(fā)中用到的技術(shù)基于以下基本原則：系統(tǒng)整體開發(fā)建立在微軟最新的NET 4.5平臺上；系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境為 Visual Studio 2019、Cimplicity；系統(tǒng)服務(wù)和系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境的編程采用 C# 、Cimplicity；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作采用 C# 調(diào)用存儲過程共同完成；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2014；系統(tǒng)信息交互以及對用戶應(yīng)用接口采用Web Service 標準模式。

3 系統(tǒng)模塊主要實現(xiàn)的功能

3.1 數(shù)據(jù)采集功能

主要采集秤數(shù)，電耗，電流等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使用了c#和Cimplicity兩者交互采集，這樣可以更好發(fā)揮兩者ORM編程方式，取長補短，增加了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為使用者提供高效，可靠的數(shù)據(jù)來源。

3.2 物料品種維護功能

主要對小麥筒倉里的糧食品種進行管理和歸類。

3.3 倉容管理功能

主要顯示和計算實時筒倉儲糧數(shù)量和儲糧的糧食類別以及及時顯示立筒倉里的糧食溫度，使生產(chǎn)者能及時準確的了解各個立筒倉里的詳細情況，為生產(chǎn)提供安全的保駕護航。

3.4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)控制管理功能

可動態(tài)顯示生產(chǎn)工藝流程，實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，并且具備系統(tǒng)自診斷功能，系統(tǒng)自動運行判斷，以提示操作人員需進行適當?shù)牟僮?。其作用為對整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制操作。通過局域網(wǎng)，也可以設(shè)置有權(quán)限的工作站實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。

生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫管理中心采集相關(guān)的計量秤、打包秤、電度表等計量儀表的信號，如原料量、流量、產(chǎn)量、庫存量、生產(chǎn)電耗等生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計匯編，形成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行監(jiān)視，按生產(chǎn)管理的要求制作各類生產(chǎn)報表，協(xié)助業(yè)主對整個生產(chǎn)過程進行精確、有效的數(shù)據(jù)管理和分析。

3.5 設(shè)備管理功能

主要是對生產(chǎn)設(shè)備進行統(tǒng)一在線管理，系統(tǒng)實時顯示設(shè)備的運行時間，還有設(shè)備在生產(chǎn)過程中的報警次數(shù)及報警信息，并且系統(tǒng)會生成相關(guān)報表。

3.6 閥門操作記錄功能

該功能記錄了生產(chǎn)過程中閥門的開關(guān)情況，包括開啟和關(guān)閉的指令來源、開關(guān)閥門的時間，提供了準確可靠的歷史追溯信息

3.7 電耗功能

電耗管理模塊可監(jiān)測整個糧食儲運和加工生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)電能的使用與消耗情況，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中設(shè)備所用的電能進行有效管理，并通過能源計量考核，降低作業(yè)能耗。電耗管理的主要參數(shù)信息包括：電力消耗、功率因數(shù)、千瓦小時補償、能源設(shè)備停機時間。

4 結(jié)束語

糧油加工企業(yè)中控室操作人員通過系統(tǒng)能實時了解每個立筒倉存放糧食品種和數(shù)量，在生產(chǎn)過程中能及時做出正確的生產(chǎn)指令，并正確指導(dǎo)生產(chǎn)，實現(xiàn)真正意義上的信息化生產(chǎn)。