自動化技術在糧庫中的應用

崔延峰

摘 要：本文以自動化技術為核心，重點介紹了經典控制理論、現代控制理論的產生和發展、自動化技術在糧庫中的應用，以及自動化技術未來的發展。

【關鍵詞】自動化技術 控制理論 糧庫

我國作為一個糧食生產/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。糧食安全問題關乎國計民生、社會和諧穩定以及能否建成小康社會、實現中國夢的宏偉目標。改革開放至本世紀初，我國大部分地區的糧食儲備庫（糧庫）還是沿用傳統的人工方式監控、管理糧庫。這樣不但工作量大，而且不能及時、準確獲得糧食儲存狀況，造成經濟損失和政府決策失誤。

伴隨著現代通信技術、傳感技術、電子信息和網絡技術的發展，自動化管理和控制技術已廣泛應用到了糧庫的日常生產中。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，能及時準確地向相關部門提供糧情信息，給相關部門制定國家糧食政策提供了決策依據。因此，自動化技術在糧庫中的應用得到了各級政府的高度重視。

1 自動控制理論的產生、發展

早期經典控制理論，其把傳遞函數作為基礎分析手段。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）。主要研究系統運動的穩定性、時間域和頻率域中系統的運動特性。

隨著現代控制理論的發展，控制系統的復雜程度也隨之提高。早期以傳遞函數為基礎的單輸入—輸出模型，已經不能適應當前復雜系統。因此，我們采用狀態空間描述法取代之前的傳遞函數，在時間域直接對系統進行分析。通過在狀態空間的分析，我們提出了系統能控性與能觀性等相關概念，從而在經典控制理論的基礎上形成了現代控制理論?，F代控制系統的特點是多輸入—多輸出模型，其輸出參數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；可以是連續系統或離散系統。從而使現代控制理論比經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展。其主要發展方向有：穩定性、最優化、定性結構、計算機與控制。當前，自動控制系統的發展還朝著更縱深、更廣闊的空間發展，其在數學運算、理論研究、算法設計上都有了飛躍的進展。其往電子信息與控制科學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展。

2 自動化技術在糧庫的應用

2.1 PROFINET 技術的應用

把PROFINET技術應用到糧庫的分散性作業中，提高了系統架構的合理性，保證了穩定的數據傳輸，同時設備維護也很輕便。如今隨著現場設備智能化的提高，自動化控制系統逐漸分散了，加劇了處理信息的難度。因此，基于組件的自動化成為當下的新趨勢，而作為全新的自動化總線標準，PROFINET技術應運而生。各組件間通過模塊化這一理念，使用PROFINET連接，簡化了系統的配置時間和上線調試時間?；赑ROFINET技術，糧庫管理在實時監控、運動測試、分布管理、故障以及網絡安全等領域有了一套完整的網絡解決方案，也能完全兼容跨供應商的技術，對現有系統進行擴展也很方便，大大提高了工作的效率。同時能夠實時傳輸數據與全面的TCP/IP信息，完成從現場級到管理層的縱向集成通信。通過運用專業的信息安全模塊，我們完成了對現場和控制數據、PROFINET、自動化控制系統的安全，并且極大的降低了自動化通信網絡的安全風險。

2.2 多個DS18B20在糧庫測溫系統中的應用

我國不但是糧食消費大國，而且也是一個生產大國。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。在糧庫中糧食的自動化監測包括對糧食濕度、溫度、蟲害等問題，其中溫度監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雜，但其具有良好的測溫精度。由于糧食在熏蒸時會產生磷化氫氣體，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、高性能等優點。由上述單片機組成的DS18B20測溫系統，該系統能夠大大降低系統成本、易于維護、極大提高系統運行的可靠性。

2.3 CAN總線在糧庫濕度監控系統中的應用

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

采用CAN總線解決上述缺點，其為一種面向工業控制的現場總線，集數字通信、智能儀表、計算機網絡技術于一身，突破了“點對點”的模擬—數字控制的限制，基本能夠實現對分散系統的集中控制，利于集中控制管理。從實際應用情況來看，該系統不僅在信息傳輸的安全性、準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 結束語

以自動化技術為核心，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控和管理的系統是非常重要的。上述建立在全國各地的糧庫系統能夠通過互聯網實時連接，除了在本地進行訪問，還能通過網絡在遠程異地進行訪問。通過該糧庫監控系統，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對各地糧庫儲備狀況進行查看。例如，能夠實時調取各地糧庫監控系統情況、糧食儲藏狀況，包括倉庫濕度信息、通風信息等參數是否正常。只有這樣，糧食主管部門才能及時掌控糧食儲存信息，并根據反饋信息快速做出管理決策。

參考文獻

[1]許青.PROFINE技術在糧庫分散型作業中的應用[J].糧油裝備與自動控制，2013.

[2]鄭長征，毛哲，謝兆鴻.多個DS18B20在糧庫測溫系統中的應用[J].自動化技術與應用，2006.

[3]王冬，曹立文，劉向東.CAN總線在糧庫溫濕度監控系統中的應用[J].測量與控制，2006.

作者單位

廣東中人集團建設有限公司 廣東省廣州市 510515