立筒倉信息化系統的設計及應用

吳 剛，王繼武，孔令鋮，趙域寬，陳 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)

在我國大多數糧食筒倉和碼頭筒倉企業(yè)，在生產過程中只關注設備的簡單啟停操作，筒倉進出糧數量還是靠著繁瑣的人工統計形成簡單的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，傳統的企業(yè)生產方式即將被淘汰，迎來的將是以信息化生產為主導的全新生產方式。本文以立筒倉生產作業(yè)為例，對信息化系統的設計及應用就行探討。

1 信息化系統內容

1.1 立筒倉生產作業(yè)流程

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

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

(3)所有前期準備工作確認無誤后，在電腦系統上開啟流程，等流程上所有設備全部正常開啟后，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生報警，然后系統會依次開啟備選倉的流程設備，等備選倉的設備完全開啟后，系統自動把主選倉的流程設備全部關閉。

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

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

(7)當進糧結束后，操作員在系統上點擊流程結束按鈕，系統會對設備進行依次關閉，然后系統會自動生成生產數據信息表。

1.2 系統界面和生產報表

系統顯示的畫面信息包含：流程選擇、系統設定、操作按鈕及提示、工藝設備的基本信息，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。基于視窗的圖形化操作界面，人性化的設計，將下位PLC與上位工控機聯系起來。體現了強大控制功能和美觀實用性的結合。

系統將生成生產報表，主要有能耗報表、設備報表、生產報表。其中：能耗報表，包含每日、每月、每年各個班次在生產中所產生的電能數據；設備報表，包含設備報警信息和設備運行情況；生產報表，包含各個時間段每個班次所所生產的產量明細和匯總。

2 信息化系統設計架構

2.1 數據集成層

系統數據集成層負責所有數據采集、處理、通訊和計算功能。數據集成層的核心服務是整個系統的基石，其主要功能包括：電能計量裝置和設備的通訊接口；電能數據采集；GE PLC自動化系統通訊接口；GE PLC自動化系統數據采集；設備信息數據采集(設備報警信息、設備運行時間)；托利多散糧秤數據采集；小麥立筒倉信息化系統歷史數據存儲及追溯；小麥立筒倉信息化系統對數據處理與計算；系統對設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，設備報警信息的發(fā)布；內部數據交換。

2.2 應用服務層

系統應用服務層包含各項管理應用功能模塊，以及實現其功能的應用服務和存儲其應用信息的不同功能數據庫。其主要功能包括：各種系統應用模塊包括電能、生產、物流、倉儲、設備、綜合展示等；應用模塊和客戶端交互Web 服務，操作員終端和客戶端以及報表查詢客戶端在后臺的數據操作均可以通過標準的系統服務Web Service 進行。存儲應用模塊信息的數據庫，包含三類功能不同的數據庫：歷史數據庫、業(yè)務數據庫、配置數據庫。

2.3 可視化層

系統可視化層負責整個系統信息展現，支持各種類型客戶端界面。客戶界面程序按照類型可以分為調度客戶端、系統管理員客戶端和組態(tài)建模工具客戶端。組態(tài)建模客戶端，指應用模型和系統的組態(tài)界面；調度員客戶端，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度員客戶端進行；系統管理員客戶端，系統管理人員使用的界面，可以通過其進行系統服務的管理、診斷、配置等工作。

2.4 信息集成層

系統信息集成層管理系統與其它信息系統數據交互(信息相互采用了webapi協議)。信息集成層集成各類管理系統信息，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)系統接口標準如ISA-95，B2MML and ESB。實現系統的主數據管理與其它管理系統保持一致。

2.5 系統技術基礎

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

3 系統模塊主要實現的功能

3.1 數據采集功能

主要采集秤數，電耗，電流等生產數據，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，增加了系統數據的準確性和系統的穩(wěn)定性，為使用者提供高效，可靠的數據來源。

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，使生產者能及時準確的了解各個立筒倉里的詳細情況，為生產提供安全的保駕護航。

3.4 生產數據控制管理功能

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

生產管理數據庫管理中心采集相關的計量秤、打包秤、電度表等計量儀表的信號，如原料量、流量、產量、庫存量、生產電耗等生產管理數據，并進行統計匯編，形成數據庫系統進行監(jiān)視，按生產管理的要求制作各類生產報表，協助業(yè)主對整個生產過程進行精確、有效的數據管理和分析。

3.5 設備管理功能

主要是對生產設備進行統一在線管理，系統實時顯示設備的運行時間，還有設備在生產過程中的報警次數及報警信息，并且系統會生成相關報表。

3.6 閥門操作記錄功能

該功能記錄了生產過程中閥門的開關情況，包括開啟和關閉的指令來源、開關閥門的時間，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系統內電能的使用與消耗情況，實現對生產過程中設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信息包括：電力消耗、功率因數、千瓦小時補償、能源設備停機時間。

4 結束語

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