0前言
目前国际上高效粮食物流体系主要以美国、加拿大、欧盟、澳大利亚等主要粮食出口国的粮食供应链为代表，经过近百年的发展，建立了从国内粮食产地集并至出口港口，进入国际市场的完善粮食出口物流体系，形成了收纳集并仓、机械化中转仓库和专用运输和装卸工具，仓储设施功能分工明确、设施配套的仓储体系.机械化、自动化作业系统以及信息技术的应用，进一步促进了粮食供应链的发展.粮食作为商品贸易交易,就需要快速准确计量其质量，实现贸易结算.目前,国内很多粮仓都是采用大型汽车衡来进行贸易结算的，但中间装卸环节缺乏计量，装多装少都需要二次装卸.为了准确计量发货或收货粮食的质量，避免重复卸车,降低生产成本，提高工作效率，针对粮仓管理设计开发了一套基于称重计量的粮食自动发货管理系统，随时监控粮食发货质量,最终达到自动发货的目的.
1系统总体方案设计
目前在粮仓入库和出库都有一整套自动输送系统⑴，最终通过汽车衡等进行称重计量，达到贸易结算.本系统是把称重计量装置嵌装到输送系统的末端,通过自动计量设备和PLC控制，采用上位机软件管理，实现自动在线称量，达到贸易结算标准实现自动发货目的.具体是在粮仓的输送系统末端安装两个称量斗（A、B）3,当需要发货的时候,把需要发货的质量输进称重管理软件中，启动自动发货出库流程，由PLC控制输送系统，提升机自动把粮食从粮仓里输送到称量斗（A、B）中，通过称量斗交替进行称量，把所需粮食不间断的输送到运输T.具（汽车、火车或者船）中，达到预定质量时,PLC自动关闭放料阀门，从而实现在线粮食自动发货⑷.系统结构如图1所示.

2系统工作原理
操作人员通过称重管理软件或者触摸屏⑴，把发货质量输入进去，PLC自动控制提升机把粮仓中粮食输送到称量斗（A或B）中，粮食质量作用在称量斗（A或B）上面的称重传感器，称重传感器输出质量信号，通过电缆传送到称重控制仪表中，该信号经A/D转换模块放大、滤波处理后，形成一定格式的编码，称重控制仪表通过485通讯的方式将粮食质量信息传送到PLC中，PLC将采集到的粮食质量信息与设定的质量信息比较,如果达到设定的信息，则自动切断放料阀，实现在线自动发货.在发货过程中，管理人员可以通过计算机远程控制，随时监控发货的工作状态，实时了解发货数据，实现远程管理.该系统工作原理如图2所示.

3系统电气原理（图3）

4系统工作流程分析
整个系统流程是由称重仪表的下位机软件实现计量，以及运行与自动计量过程中相关数据/信息的采集，同时通过通信模块将采集的信息进行归类，分别发送到PLC和计算机.计算机软件对数据作进一步处理，存入数据库并形成符合功能需求的报表，并进一步完成数据的外部接口，方便异地调取；PLC软件主要负责系统过程中控制进料/排料等动作的执行和监控，并实现控制信息的共享，将控制信息由通信接口下载到称重仪表，PLC软件旨在保证控制功能的可靠性，使控制流程可靠运转.为了提高系统的整体精度及保证系统可靠的运行，称重仪表和PLC的控制程序是整个系统的关键.称重控制功能主要分两个模式：一种是单称运行模式；另一种是双秤运行模式.单秤、双秤运行的流程分别如图4、图5所示.

为了更好地提高系统精度，针对单秤运行过程中几种状态进行分析并提升解决算法.
（1）空秤判断
在实际的运行中，存在物料堵塞情况，导致无法进行排料或者无法排净物料，可通过称重仪表对空秤状态进行检测,检测方法为：|AX|=ZP-Zn,式中：IAXI为排料流程完成后的剩料质量;夺为空料斗质量,kg;Zn为排料完毕后的剩料质量,kg.
定义丄为剩料允量（在一次排料流程完毕后，料罐内允许剩余的物料的量），当丨AX|>X]时，排料流程排料未空，判断为下料口堵塞；反之,正常.同时，称质量仪表对排料流程进行检测，检测方法为：丨直|=Trt-Tr2,
式中：lATl为排料流程运行时间，s.77,为启动排料的时刻；TV,为排料运行时刻.
设正常排料时间（正常流量情况下一次排料所需的时间），当|A7|>Tr时，排料流程超时，判断为下料口堵塞；反之，正常.
当没有发生堵塞情况时，称重仪表将自动进行空秤取皮质量动作，得到上次排料完毕后的皮质量|AX|.同时将称重仪表判断出来的空秤信息通过通信线路传输到PLC上.
（2）启动进料
当满足空秤状态（料斗排空）时，启动进料，同时PLC将目前发生的状态信息传输到称重仪表中.
（3）进料完成
启动进料流程后，称重仪表判断进料是否完成.检测方法为-Wx=Wg-|AX|,式中：Wx为当前累计进料质量，kg；Wg为当前毛质量，kg；|市X|为排料流程完成后的剩料质量,kg.
定义広设定的单次进料量，称重仪表检测一旦满足Wx>欧，立即发送进料完成信息到PLC,从而由PLC控制停止进料.同时在进料过程中，称重仪表通过检测进料流程的运行时间判断是否发生进料堵塞情况，检测方法为：
|A（|=trt-tr2,
式中：|A（|为进料流程运行时间，s；奶为启动进料的时刻；扩2为进料运行的时刻.
定义切正常进料时间（按正常流量情况下一次进料所需的时间)，当>切时，进料流程超时，判断为进料口堵塞；反之，正常.(4)启动排料
当完成进料流程后，PLC控制启动排料流程.
(5)排料完成
与空秤判断的情况类似，当|AX| 通过以上5个流程完成一次完整的单秤给料动作，在启动整套设备工作流程后,将按照双秤工作流程执行，提高了给料效率，同时保证计量精度，并完成数据的采集.此交替工作方式最大的优势在于冗余设计思想的考虑，当系统中任一子系统出错后，另一系统仍然满足使用，对不间断作业提供了有效保证.
5系统PLC控制程序
基于PLC电气控制方面的优势，系统自动控制功能通过PLC来完成.PLC接收称重仪表的计量数据，通过自身程序控制，完成对系统运行时各个状态的自动控制，并将程序运行的必要状态信息反馈到称重仪表,供称重仪表程序检测当前运行状态，记录各状态时相应的信息/数据.该系统PLC自身控制程序采用的是最常用的标准语言梯形图语言，该语言是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成"".PLC控制系统自动主程序局部如图6所示.
6系统触摸屏界面设计
随着PLC在工业现场的大量使用，触摸屏技术的应用也越来越广泛，触摸屏组态控制方式正在逐渐取代传统的电器回路控制方式⑻.本系统采用的就是目前最流行的触摸屏组态控制.系统触摸屏组态控制界面如图7所示.

7系统数据管理
该系统的数据处理需要完成对系统运行过程中计量数据的采集、存档和统计报表等，在软件设计上着重考虑数据安全性，同时考虑设备自动控制的可靠性.数据的存储釆用冗余设计思想，在运行过程中形成的毛质量、皮质量和净质量以及时间等信息，由称重仪表软件完成采集，在信息进行共享之前，称重仪表进行缓存，存储到称重仪表的内部大容量存储器，存储容量最大缓存的数据量至少满足(全天候运行情况)72h,此设计旨在防止由于通信故障情况下，数据无法传递到计算机时，导致的系统停机，增加此设计后，若出现类似情况，当故障排除后，称重仪表将自身缓存的数据重新上传到计算机，有效保证数据安全性.同时称重仪表具备USB接口，可通过U盘等存储媒体将数据以EXCEL表格形式导出，进行备份，有效提高数据安全性.
计算机的上位机软件设计，除具备对系统运行中计量数据的采集、处理功能外，还具备出库任务管理功能，根据现场具体的工艺定制任务单，并通过通信接口将任务信息下发到称重仪表，由称重仪表以符合PLC数据格式的要求将信息进行管理，实现可准确控制的定量、批量发货.
8总结
本套系统如果安装在各大粮仓中，可以很好地提高粮仓发货的生产效率，提高粮仓的发货作业效率，节约大量的人工成本和设备成本.同时该系统为粮食的贸易结算提供快速准确的原始数据，为粮食行业物联网提供很好的原始釆集数据.
 

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深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。