立式金属储罐自动装卸一体化控制系统

曹旭升

（东营华泰化工集团有限公司，山东 东营 257000）

在现代化的工业生产中，为了让生产装置更方便的运行，不断完善化工原材料和产品的运输和储存能力，各个企业纷纷建立其大型的立式金属储罐设备以及大型装卸平台。传统的装卸控制管理主要依靠人力进行，这样做的结果会造成控制的精准度降低，并且随时有可能产生爆炸的危险或有毒气体的泄露，对工作人员的生命安全造成威胁[1]。但随着自动化技术的引入，在工业生产车间，成品及原材料的装卸控制系统得到了更多的应用，不仅提高了控制的精度，也保证了工作人员的人身安全。

1 立式金属储罐自动装卸一体化控制系统硬件设计

图1 自动装卸一体化控制系统硬件配置图

本文设计的立式金属储罐自动装卸一体化控制系统硬件配置可分为两部分，一部分为现场总线，一部分为系统总线中的两层结构，现场总线中包含了罐车的装车数量控制器、卸车数量控制器以及串口服务器三部分组成。上位机主要负责利用串口服务器对生产现场的总线上的所有硬件设备进行管理和控制。总线上的装车数量控制器用来实现固定数量的装车功能以及相关的一系列控制，卸车数量控制器负责对整个生产过程的卸车自动控制和数量的统计。图1为立式金属储罐自动装卸一体化控制系统硬件配置图。

（1）装车数量控制器。本文设计的控制系统采用的装车数量控制器没有传统意义上的单片机控制设备，利用PLC控制设备代替原有单片机控制，能够有效提高系统整体的稳定性。装车数量控制器的流量输入信号本文采用MODBUS总线，该设备可以直接对数据进行读取，不需要将其转换为标准的信号，省去了不必要的环节，从而获取到更精确的质量流量、密度、温度等数据信息。

（2）卸车数量控制器。本文设计的控制系统采用的卸车数量控制器与上文的装车数量控制器相同，内部配置了PLC控制器设备，并将其安装在卸罐的现场，用以完成对卸车过程中的设备控制、物料计量等数据的上传工作。中间罐中的物料低于事先设定的位置时，启动报警装置，停止卸车，同时将数据进行采集并传输给上位机。在整个过程中，该控制器设备始终进行对防静电联锁信号的采集，一旦信号消失则立即停止卸车，以确保工作人员的生命安全。

（3）输送泵设计。输送泵是本文设计的控制系统中物料提供输送动力的设备，为了防止在装卸的过程中，输送泵出现空转的现象导致危害的发生，在输送泵上加装电流保护设备，该保护设备可以用于对电流值的检测，根据事先设定的电流值停止输送泵的运转，防止空转现象。由变频器控制整个输送泵设备，配合控制系统中的切断阀门从而控制装卸车的流量。

2 立式金属储罐自动装卸一体化控制系统软件设计

（1）数据采集及处理。数据采集的主要信息包括模拟量、数字量以及报警信号。

模拟量是指装卸现场管道中的介质流量、立式金属储罐内的物料液位、储罐内压力以及温度等。数字量主要包括装卸过程中的状态量以及开关情况。报警信号指的是以事件的形式将装卸过程中的运行状况报告给系统。

（2）界面功能设计。本文设计的控制系统中界面主要包括页面导航、菜单栏、报警栏、数据库界面等等。页面导航主要是用于当系统启动时，控制系统的界面自动跳转到主页上，在主页上显示四个导航图标，分别为立式金属储罐的导航图标、装卸现场导航图标、装车导航图标、卸车导航图标。当用户点击不同的菜单，系统将会显示不同的画面。在系统界面的最下方建立警报栏，当装卸现场出现报警情况时，警报栏会出现闪烁的红灯，同时将报警的相关信息列举出来，报警栏中主要包括确认栏、装卸开始时间、装卸结束时间、节点等。

（3）报警模块设计。报警模块中主要包括低级报警、中级报警以及高级报警，通过数据采集系统提供的报警数据与系统界面当中的图素进行动态地衔接，从而方便实现控制系统的动态报警、语音报警，并将相关的数据信息进行记录并保存。

3 对比实验

为了验证本文设计的立式金属储罐自动装卸一体化控制系统是否可以使物料装卸控制的精准度提高，建立了如下的对比实验：选取6组结构相同、物料相同的储罐，随机选择其中三组利用传统装卸方法对立式金属储罐进行装卸并将其设为对照组，另外三组利用本文设计的控制系统对物料进行装卸并将其设为实验组，将两种方法的精准度结果进行比较。表1为两种控制方法的精准度对比。

表1 实验组与对照组精准度对比

从表1可以看出，实验组的控制方法精准度明显高于对照组，因此可以说明本文设计的立式金属储罐自动装卸一体化控制系统具有良好的控制能力，并且在操作时稳定性更高，可以有效的减轻工作人员的劳动强度，避免事故的发生。控制系统的可靠性能够保证装卸操作的稳定、安全运行，提升总体的工作效率，为操作和管理带来更大的便利，提升企业整体的经济和社会效益。

4 结语

立式金属储罐的装卸工作是一项灵活而又复杂的作业过程，尤其是对于整个流程的监控部分，更需要考虑到现场多个设备的运作情况，例如能源的类别、消耗、输送泵的功率等。本文设计的立式金属储罐自动装卸一体化控制系统实现了对物料装卸的自动化控制。加入了先进技术的控制系统可以有效提高工业生产的现代化管理水平。在日后的研究中还将对储罐的生产运行方式进行更加全面的优化，以消除人为的不确定因素在控制管理当中差生的影响，保证工业自动化生产的平稳高效运行。