1引言

气力输送系统是一种以气体为承载介质，将物料从管道中的一处（或几处）输送到另一处（或几处）的设备。由于其输送效率高、占地少、成本低、无污染、易于全系统集中自动控制等特点，广泛应用于港口装卸、石油化工、建材、机械生产中的原料输送、电力冶金中的工艺物料输送以及废物回收等领域。

20世纪80年代以来，随着技术的发展，PLC的数据采集和处理能力、计算能力、人机界面和网络通信能力大大增强，PLC和DCS逐渐融合和互联（也得益于DCS的开放发展）。PLC不断渗透和侵蚀DCS的一些应用领域。由于其多功能性、高可靠性、易用性和高性价比，PLC在工业加药机系统市场中继续保持上升趋势。

工业监控组态软件是自动给料机监控级的软件平台和开发环境，它为用户提供了一个通用级的软件工具，利用灵活的组态方法快速构建工业自动配料系统的监控功能。组态软件因其开发时间短、效率高、可靠性高、开放性、可扩展性、一致性和可维护性而得到广泛应用。

由于投料系统规模(组成)的多变性、辅助设备的多样性和分散性以及PLC和工业监控组态软件的优良特性，气力输送监控系统大多采用PC)+PLC的SCADA模式。介绍正压气力输送系统的基本工艺、对监控系统的要求以及监控系统的选择和设计。

2工艺简介

典型的正压气力输送系统由四部分组成:提供输送气体的动力装置（气源）、将物料与输送气体混合并送入管道的装置、输送管道和弯头、气固分离装置和控制装置。其中提供气体输送的动力装置包括空气压缩机、罗茨风机等；有仓泵、螺杆泵、给料器等。将物料与输送气体混合并送入管道。气固分离装置是一种安装在料仓上的袋式除尘器等设备。此外还有气化空气系统和卸料设备等辅助系统和设备。

3气力输送机对监控系统的要求

气力输送机的设备主要有阀门、空压机、干燥机、风机、加热器、料仓设备等。

在电力系统有时亦将除尘器、除渣、石灰石等周遍设备和系统纳入气力输送监控系统组成灰网。

系统的检测仪表主要有：压力、物位、温度、到位等开关；压力、温度、电压、电流、连续料位计等变送器；称重模块、温度等传感器。

3.1配料系统信号类型及对象

3.1.1开关量输入(DI)：压力、物位、温度、到位、联锁等开关。

3.1.2开关量输出(DO)：电磁阀、电动执行器、变频器、接触器、故障输出等。

3.1.3模拟量输入(AI)：压力、温度、料位、重量、电机转速、阀门开度、电压、电流等。

3.1.4模拟量输出(AO)：电机转速、阀门开度等。

3.1.5温度传感器输入(RTD)：温度。

3.2监控系统基本要求

3.2.1对整个工艺系统进行集中监视、管理、调节控制和自动顺序控制以及报警。

3.2.2按照P&ID设计监控画面，被监控的信号能打印记录。

3.2.3系统设计时应考虑具备软、硬件结构模块化组态及修改的能力，并具有可扩展其功能的可能性。

3.2.4料仓距离较远时，应设置远程站控制料仓处的设备。

3.2.5应根据系统组成及与其它系统连接的需要考虑网络的类型与数量。

3.2.6具有自动、软手操、就地三种方式。

4硬件设计

4.1总体设计

气力输送监控系统典型的组成，具体到每个项目应根据喂料系统的规模、控制功能的要求、扩展性及网络互连的要求等来选取或增加系统的组成。

3.2.6具有自动、软手操、就地三种方式。

4硬件设计

4.1总体设计

气力输送监控系统具体到每个项目应根据系统的规模、控制功能的要求、扩展性及网络互连的要求等来选取或增加系统的组成。

4.2上位机的设计选型

4.2.1任务

上位机系统需要完成的任务主要包括:a)IO数据采集和控制。b)监控画面显示，包括工艺流程和测量参数、控制方式、顺序运行状态和控制对象状态的显示，可以分组显示参数、趋势显示、条形图显示和报警信息等。c)报警、登录、历史数据记录和网络等服务，d)程序开发、系统诊断和系统配置。

4.2.2配置

处理器(CPU):如果按照目前主流配置商用机主频的话，工控机主频配置低一个台阶。对于要求高的系统(或服务器配置)，每台PC可能需要配备双处理器甚至更多处理器。

内存:其容量应根据系统的规模、所提供的软件和其他要求而定(如SIEMENSWINCC或PCS7软件需要1G的内存容量)。

内存:一般可以选择共享内存。如果系统比较大，画面比较复杂(比如显示三维画面)，最好配置大容量独立显存和独立显卡。

硬盘:一般可以选择单个常规硬盘。要求更高的系统(或服务器配置)可能还需要配置双磁盘(甚至更多)磁盘阵列。此外，一些服务器(或PC)还要求SCSI硬盘具有高传输速率和高可靠性。

网卡:以太网卡或现场总线适配卡，如PROFIBUS-DP、ControlNet和MODBUS(485)应根据网络配置要求进行配置。如果是双网冗余系统，还应配置双网卡或双口网卡。

主板:根据上述配置选择支持所需性能和功能的主板。此外，还应考虑未来可能需要扩展的插槽数量（PCI或ISA卡），一般不考虑升级配置。

光驱、软驱、键盘、鼠标和其他设备（包括UPS、打印机和其他外围设备）:根据实际需求。

4.3PLC(下位机)的设计选型

每个PLC制造商都有一个或几个系列的产品，这些产品在结构、计算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能、容量（IO和内存）、指令系统、处理速度、价格等方面各有特点，其适用场合也各有侧重。因此合理选择PLC对提高PLC系统的技术经济指标具有重要作用。

PLC机型的选择

4.3.1PLC容量

PLC的容量包括两个方面:一是I/O点数，二是用户内存的容量。

(1)I/O点的估算:总点数按照被控对象的10个信号分类汇总，加上10-20%的备用容量。需要根据厂家PLC的产品特点对输入输出点进行四舍五入。

(2)对用户内存容量的估算:用户的应用占用多少内存与很多因素有关(如10点数、控制要求、计算能力、程序结构等。).估算记忆的记忆容量没有固定的公式，很多文献给出了不同的公式。在实际项目中，可以根据经验对每个产品的估算公式进行调整。

此外，对于中大型PLC，加载内存的容量也要考虑。加载内存存储用户程序、标签数据(符号表)、配置信息等数据，一般容量应考虑为用户程序容量的两倍。

4.3.2开关量输入输出模块

开关输入模块用于检测压力开关、液位开关、温度开关、到位开关等信号。其工作电压应根据信号的远近来选择，24VDC模块在气力输送配料系统中最常见。考虑到耐冲击和更换维护方便，一般采用晶体管外置中间继电器的输出方式。

4.3.3模拟量输入输出模块

模拟量输入输出模块有接口量程、信号形式、通道数、分辨率的差别，还有是否隔离、是否带诊断功能等不同规格，应根据所接设备信号规格和其它要求加以选择。

4.3.4通信模块

一般PLC的处理器(CPU)模块已集成数量不等、类型不同的通讯口，但许多时候不能满足网络连接的需要，这时就要根据网络连接的要求扩展一定数量和类型的通讯适配模块，如，以太网模块及PROFIBUS、ControlNet、DeviceNet等通讯适配模块。

4.3.5冗余配置

在需要高可靠性的时候，PLC系统的重要部件如CPU、电源、通讯模块、网络、机架等可选择1：1冗余配置。气力输送监控系统大多采用双电源、双CPU、双网络的热备冗余系统。

4.4网络设计

气力输送监控系统采用多层结构，最上层是由以太网(TCP/IP)组成的监控层，与其他系统(如DCS、MIS等)相连。).第二层是控制层(如PROFIBUS/MODBUS/CONTROLNET)。第三层是设备层(比如FF/DEVICENET，或者直接控制电缆连接)。根据具体情况，可以选择三层结构中的一层或几层。

由于气动配料系统设备分散，一般采用分布式控制网络结构，大量使用现场总线进行分布式控制。当现场总线距离较远时，还应配置一台中继器。无论是以太网还是现场总线超过一定距离，都需要使用光纤连接，配置光纤适配器。当要求高可靠性时，应采用双网冗余配置。PROFIBUS和CONTROLNET广泛应用于气力输送监控系统。

5软件设计

监控系统的软件包含二部分：PLC软件和上位机软件。

5.1PLC软件

在PLC应用程序中，包含投料系统所监控的所有设备的控制程序，而其中仓泵的控制是气力上料系统控制的核心，每台仓泵都是一个独立体，既可单机运行，也能多台组成系统运行。每输送一泵物料即为一个工作循环，每个循环分四个阶段：1、进料阶段；2、加压流化阶段；3.输送阶段；4、吹扫阶段。

5.2上位机软件

上位机根据系统需要完成的各种任务配置各类软件，主要有下列几类：

5.2.1操作系统及辅助软件

这部分软件配置和普通PC没有什么差别，主要有操作系统(含服务器版)、文字及数据处理软件、杀毒软件等。对于数据量大、要求较高的系统还需配置SOLServer或ORACLE等数据库软件，对实时性要求高时还应配置InSQLServer或iHirstorian等实时数据库。

5.2.2编程软件

编程软件（环境）的主要功能是:建立和管理项目，为硬件和通信分配配置和参数，管理符号，创建程序，将程序下载和上传到控制器/PC，测试系统以及诊断设备故障。

通常制造商提供的编程软件包括一种或几种编程语言。例如，Modicon公司的Modsoft编程软件仅使用梯形图（984梯形）的一种编程语言，而另一种概念编程软件可以使用五种编程语言。同一编程软件下的编程语言大多可以互换，一般选择自己熟悉的编程语言。

各种PLC制造商的编程软件在风格、接口、应用平台、灵活性和适应性方面存在差异。很多厂商都有标准版、专业版等不同功能的版本或选装包，以满足不同的功能需求。在具体项目中，应根据系统的组成和功能选择不同版本或不同功能的选件包。

5.2.3监控组态软件

SCADA由许多任务组成，每个任务完成一个特定的功能。监控组态软件的生产厂家很多，大多可以采用分布式C/S结构和冗余配置，支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA等标准，具有图形开发、过程报警、历史存储、脚本语言（VBA、类BASIC、类C）、IO驱动程序、软PLC等功能。气力输送监控系统中常用的几种组态软件有:InTouch；iFixWinCCRSView32组态王。

6结束语

气力输送系统监控系统的设计和选择应根据工艺系统的组成、设备布局和操作要求，从系统规模、控制功能要求、网络互联、可靠性、可扩展性和性价比等方面确定监控系统的配置。