現代港口物流配送計算機監控系統的實現

摘要：
　　基于PLC控制技術、網絡技術和物流配送的特點，結合現代港口物流配送的工程實例從體系結構、采取手段、實現功能、安全保障等幾個方面詳細闡述了物流配送自動化的實現，指出物流配送自動化是現代港口物流信息化進程的關鍵環節。
　　1 前言
　　現代港口特別是大型樞紐港的地位越來越突出，港口碼頭的運作和管理逐漸與整個交通運輸和倉儲配送的大鏈條融合在一起。港口處于陸運和水運兩大基本運輸方式的聯結點，現代物流活動所要求的全過程、全方位系統跟蹤管理已成主要服務內容，涉及到口岸功能、多式聯運功能、貨物集散、中轉、倉儲功能、貨代和船代功能、集裝箱業務操作和業務管理功能，管理信息系統等方面。物流系統包括物流作業系統和物流信息系統兩部分，前者主要是包括運輸、倉儲、裝卸等一系列活動的系統，而后者則是對各種伴隨實物流動而產生的信息進行收集、加工、處理等活動的系統。
　　隨著計算機控制技術和網絡技術的發展，傳統行業的現代化生產自動監控和管理技術得到了突飛猛進的發展，生產過程監控和管理系統和企業資源計劃（ERP）管理系統的實現已非常普遍。
　　2 配送流程

圖1 散裝水泥站配送流程圖

　　招商港務（深圳）有限公司蛇口港散裝水泥站卸船能力為700噸/小時、儲備能力為4＊11000立方米，具有4個庫的卸船入庫系統、4條散裝出庫系統、4條裝船出庫系統和4條包裝出庫系統，如圖1。船裝水泥經過由卸船機、高速螺旋輸送機、高速螺旋提升機和氣動插板閥等構成的流程，輸送到4個水泥儲存庫中的任一個庫;庫中的水泥經過高速螺旋輸送機、高速螺旋提升機、溜槽和氣動插板閥等構成的流程可輸送到任意的包裝料倉、散料倉，水泥在溜槽中靠高壓空氣推動;再根據需要進行散料裝車出庫、袋包包裝出庫或散料裝船。在船舶、儲存庫、暫存倉、散料裝車機和包裝間范圍內形成一個順暢的、封閉的配送流程。
　　3 系統結構與配置
　　系統在結構設計上充分考慮了安全性、可靠性、穩定性和通用性、兼容性，設計成一分布式系統。現場設備信號級、控制級和中央操作管理級，通過工業以太網實現系統的通信。系統設置2臺中央操作管理站、互為冗余，2個控制站，系統通過預留的以太網接口還可與港口的管理系統實現通信，實現資源共享，系統網絡拓撲如圖2。

圖2 網絡拓撲圖

　　中央操作站選用高可靠性的工業PC機，設置在中央控制室。主要技術指標：CPU為PⅣ≥1GHz、≥30G硬盤、21’’彩色顯示器、標準鍵盤、256MB內存、3.5”1.44M軟驅、40XD-CDROM，雙以太網卡。完成系統的操作、監視、報警、記錄、存儲和報表生成等管理功能;其中一臺同時兼有工程師站的功能，完成對整個系統的編程、組態工作。配置兩臺打印機，分別完成生產報表和報警打印的功能。
　　控制站選用GE公司的90-30系列可編程序控制器（簡稱PLC），2個控制站分別實現對入庫和出庫配送流程中電氣設備和工藝參數的采集、處理和控制。控制站的主要配置由CPU模塊（IC693CPU351）、總線接口模塊GBC（IC693BEM331）、以太網模塊（IC693CMM321）、I/O模塊（IC693MDL645、IC693MDL940、IC693ALG223、IC693ALG392）和電源模塊（IC693PWR321）等組成。
　　工業以太網支持標準的TCP/IP和NetBEUI協議，通信速率10～100Mbps。
　　操作站的自動化軟件選用Wonderware公司的InTouch8.0，它包含大量的圖形化工具，允許用戶能快速直觀地建立監控過程的實時窗口，升級和維護快且方便，具有在線組態、實時和歷史趨勢、數據采集和處理、靈活的用戶定義報表、報警和管理、可擴展的組態向導等。操作系統軟件采用美國微軟Windows2000，工具軟件為Microsoft Excel 2000。
　　4 系統功能設計與實現
　　4.1配送流程設定
　　系統設置下列配送線路設定：
　　（1）卸船入庫配送系統庫的選定：根據水泥標號、生產管理的需要，選定1#～4#庫中的任意1個庫，才可進行卸船入庫配送系統的運行。
　　（2）出庫配送流程線路的選定：1～4#水泥庫出庫配送流程可選1～4#包裝倉中的任意1～4個倉、1～4#散裝倉中的任意1～ 2個倉、裝船配送流程線路。一次可選1～4個水泥庫中的幾個庫同時出庫，但所選擇的配送流程中包裝倉、散料倉和裝船流程必須是唯一的。
　　4.2監控功能
　　系數據采集/處理功能：系統采集的數字量信號有電氣設備的手/自動信號、運行信號、各種故障信號、電源信號和設備啟/停控制信號及工藝流程狀態信號等;模擬量信號主要有料位、電流等。
　　控制功能：實現現場手動控制、單臺遙控和自動控制三種控制方式。現場手動控制用于在自動系統停機或故障、電氣設備現場維護、現場處理緊急事故時。單臺遙控，其啟/停控制不影響其它任何設備的狀態，多用于單臺設備運行、試車、維修等工況，滿足生產及安全要求，在操作站上實現。自動控制，按工藝要求自動啟/停各電氣設備，自動“啟/停”各配倉系統、配送系統、包裝系統等，實現順序控制、聯鎖控制、故障聯鎖控制和過程控制等。
　　操作功能：具有操作方式切換、選擇操作、操作員登錄、“權限”和其它常規操作等。
　　監視功能：系統按工藝流程分1#～4#入庫系統、1#～4#出庫配倉系統、散料出庫系統、包裝出庫系統和配倉總流程共十二個配送流程畫面實時顯示和監視各流程的運行工況，通過動態、變色、閃爍、數字、棒圖及曲線的方式實時監視各電氣設備、工藝參數的工況，全中文界面。同時可調出以分畫面或彈出窗口的形式顯示的各設備信號狀態;如圖3，為系統流程監控畫面之一。

圖3 流程監控畫面

　　趨勢功能：對各倉的料位、主設備的電流等工藝參數設有實時/歷史趨勢功能。
　　記錄功能：對重要電氣設備的啟/停、重要操作、故障、緊急停機、參數超限等設有記錄功能。
　　報警功能：具有對各電氣設備故障、參數超限、緊急停機、系統故障、系統軟件故障等的報警，中文提示，并配合聲音報警。
　　歷史儲存：對數據趨勢、報警、記錄等可歷史儲存三個月。
　　報表功能：有報警報表、各種生產報表、趨勢記錄、歷史記錄報表等，實現定時、隨時和實時打印的功能。

　　4.3信息化管理

　　對現場的I/O信號及數據等實時信息，操作站建立實時數據庫，在此數據基礎上形成歷史數據庫、報警數據庫和安全信息數據庫。系統的操作、監視、趨勢、記錄、報警、歷史儲存和報表等信息是港口資源計劃管理的重要信息，是實現信息化管理的重要依據。運用這些數據，通過以太網與管理系統通信，實現如下十大管理功能：

　　配送流程管理：對1#～4#入庫系統、1#～4#出庫配倉系統、散料出庫系統、包裝出庫系統和配倉總流程共十二個配送流程的管理及優先權管理。
　　設備維護管理：包括各配送流程中的電氣設備、儀表等。
　　袋包管理：有效袋包數量、壞包數量。
　　調度管理：包括對卸船、散料裝車出庫、散料裝船、包裝出庫的協調。
　　決策管理：根據生產、市場、庫存量、裝車量、裝船量等，進行決策管理。
　　統計管理：完成對物流配送統計的管理，包括庫存及周轉率等。
　　市場信息管理：綜合市場信息，對全廠的生產進行指導。
　　商務計費管理：結合袋包裝車單據、散料裝車單據、袋包管理等進行計費管理。
　　船舶作業管理：結合港口碼頭運營特點，對卸料船和裝料船進行船舶作業管理。
　　車輛管理：結合對車輛進出口的管理、利用電子條碼技術實現此功能。

　　在這些管理功能基礎上與商務辦公系統結合實現后勤管理、人力資源管理、港區管理、電子商務平臺的各項管理。
　　利用InTouch組態軟件開發實現報警處理與存儲、數據的運算與處理、數據庫的冗余控制、I/O數據連接、圖形界面等。系統采集的數字量和模擬量點數2000多點，實時數據庫的數據量達5000多點。信息化管理基于Microsoft SQL數據庫實現。
　　5 結束語
　　利用PLC控制技術和網絡技術，是實現現代港口物流配送自動化、信息化的基本措施。可及時掌握和了解配送流程中各設備的運行工況、工藝參數的變化，優化配送流程，保證配送流程穩定、安全的運行，并降低配送成本，提高管理水平，使之長期正常穩定地運行、取得最佳效益。以最佳的路徑，最快的速度，準確地將物料從一個位置輸送到另一個位置，完成物料的時空轉移，以保證港口的高效率運轉。本系統自投入運行以來，安全穩定，取得了顯著的經濟效益。
　　本文作者創新點：根據需要、通過操作界面可以任意設定配送流程，將管理功能與控制功能結合;在實現過程控制的同時實現信息化管理，系統實現了實質上的管控一體化;將工業以太網與Genius I/O 總線結合實現了控制網絡的合理配置。