1.工藝要求

為了能夠滿足多品種、高精度的快速生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝上給我們提出了如下的要求:
(1) 要在滿足灌裝精度高于0.5%的前提下能夠達到最快每分鐘80桶的灌裝速度;
(2) 整條生產(chǎn)線能夠適應(yīng)從1~5立升容積包裝的灌裝，并且可以單桶灌裝，使油品在切換時的損失降到最低;
(3) 要具有較高的機動性、適應(yīng)性，使設(shè)備換型的時間最短并且操作簡便;
(4) 要求具有根據(jù)產(chǎn)品溫度來自動調(diào)整灌裝量的功能，操作自動化程度高;
(5) 具有網(wǎng)絡(luò)功能，將生產(chǎn)線各臺設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后可進行集中監(jiān)控，并且可以與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行連接，以提高生產(chǎn)及設(shè)備的管理效率;
(6) 保證在油品灌裝過程中沒有泄漏和外濺的現(xiàn)象，符合HSE體系的環(huán)保要求。

2 控制系統(tǒng)的硬件組成

(1) 為達到工藝上提出的要求，在與機械設(shè)計配合的基礎(chǔ)上，我們對電氣及自控方面提出了如下的方案:

為了滿足灌裝精度和速度的要求，在灌裝部分，我們采用了以司服電機作為主電機的定容式灌裝設(shè)計，因為司服電機控制系統(tǒng)具有控制精度高、速度快、穩(wěn)定和調(diào)整設(shè)定方便等特點。而在容器灌裝前后的輸送部分采用了直線式設(shè)計;傳送帶部分采用了變頻調(diào)速控制;并且設(shè)計了一套自動的滑動分桶器，與傳動帶配合來達到將灌裝后的半成品與空容器快速分開并將其帶離灌裝機的目的。

采用直線定容式灌裝的設(shè)計，最大限度的節(jié)省了產(chǎn)品換型時間，提高了生產(chǎn)機動性和工作效率。

根據(jù)不同產(chǎn)品的溫度特性通過PLC程序模塊的設(shè)計和選擇，可以完成自動調(diào)容的要求。

對于環(huán)保的要求，我們是通過軟件和硬件的設(shè)計共同完成的，硬件上我們采用了司服電機控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速控制，與硬件相配合在軟件上我們設(shè)計了各種速度及灌裝過程中每個階段的加速度和減速度的分別調(diào)整，這樣我們就可以根據(jù)實際情況將設(shè)備調(diào)整到合適的狀態(tài)，杜絕濺油、冒油的現(xiàn)象。
為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)控制的要求，我們采用了具有網(wǎng)絡(luò)功能，并且穩(wěn)定性較好的西門子S7-300 PLC控制系統(tǒng)。

在操作方面我采用每臺設(shè)備可利用觸摸屏進行單獨操作，或者通過聯(lián)網(wǎng)的計算機系統(tǒng)進行集中控制和監(jiān)控，操作界面非常直觀，使操作更加簡便高效。

(2) 控制系統(tǒng)主要組成部分的選型

PLC系統(tǒng)的選擇:系統(tǒng)采用了SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300系列PLC，由1個CPU315-2DP模塊、2個接口模塊IM365、模擬量輸入／輸出模塊SM335和模擬量輸出模塊SM332、2個高速計數(shù)模塊FM350、4個數(shù)字量輸入模塊SM321、3個數(shù)字量輸出模塊SM322組成了雙層機架的硬件組態(tài)結(jié)構(gòu)。采用西門子的PLC系統(tǒng)是因為在CPU上同時集成了獨立的MPI和PROFIBUS-DP接口，不但可以方便的與人機設(shè)備相連，并且可以非常簡單的實現(xiàn)設(shè)備之間及設(shè)備與PC之間的聯(lián)網(wǎng)，具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能;另外西門子的PLC S7-300系統(tǒng)還具有各種功能強大的模塊可以選擇，使用穩(wěn)定。具有較高的性價比，非常適合在包裝機械上應(yīng)用。

灌裝主電機及其控制系統(tǒng):我們選擇了德國的SEW公司的MOVIDRIVE驅(qū)動器及帶編碼器反饋的電機系統(tǒng)，并采用電流矢量控制模式，通過豐富的參數(shù)設(shè)定來實現(xiàn)更高的控制精度和動態(tài)相應(yīng)。輸送系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制:我們采用了丹麥Danfoss公司的VLT5000型變頻器。因為他們都是相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的國際知名的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定的運行。

操作界面:西門子的觸摸屏TP170A
設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)采用了西門子的PROFIBUS-DP 系統(tǒng)，將整條生產(chǎn)線的四臺主要設(shè)備和工程師管理PC系統(tǒng)通過PROFIBUS電氣中繼器和無微處理器CP5611連接為一個完整的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了生產(chǎn)線的實時監(jiān)控和動態(tài)管理。

3.控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

(1) 西門子模塊化編程介紹

西門子S7-300 PLC 采用SETP7編程軟件，SETP 7為程序設(shè)計提供了三種方法:線形化編程、模塊化編程、結(jié)構(gòu)化編程。其中模塊化編程是把程序分成若干個程序塊，每個程序塊含有一些設(shè)備和任務(wù)的邏輯指令。在組織塊(OB1)中的指令決定控制程序的模塊的執(zhí)行。模塊化編程中的功能(FC)或功能塊(FB)控制著不同的過程任務(wù)，這些塊相當(dāng)于主循環(huán)程序的子程序。這種編程方法非常易于幾個人同時編程，并且易于程序的調(diào)試和故障的查找。另外每次循環(huán)中不是所有的塊都執(zhí)行，只有需要時才調(diào)用相關(guān)的程序塊，CPU得到了更有效的利用。因此我們在軟件編程時采用了模塊化編程方法，將大的任務(wù)分解成相對獨立的小任務(wù)先分開進行編寫和檢測，最后統(tǒng)一下載調(diào)試，大大的提高了程序編制和調(diào)試的速度。

(2) 軟件編程步驟
描述和分析控制過程的具體的任務(wù)，并分成多個簡單的小任務(wù);
繪制機械動作控制流程圖;
對S7-300 PLC 進行硬件組態(tài)和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的組態(tài);
為每個任務(wù)模塊分配輸入和輸出點;
為每個任務(wù)模塊編制程序，并分別進行測試和修改，直到所有的任務(wù)模塊都完成;
將集成后的程序輸入PLC進行離線和在線調(diào)試。

（轉(zhuǎn)載）