食油灌装线控制系统设计
在现代化的工业生产中经常需要对产品进行计数、封装。传统的食油灌装生产线采用的是继电器接触器控制，但这种控制方法存在很多不足之处，不适合现代工业化的生产需要。而采用PLC控制生产线的话能使生产线功能更完善，操作更方便。本文对食油灌装线作了深入的分析和研究，设计了控制系统的结构和总体设计方案。运用西门子S7-300PLC及工控组态软件WinCC设计上位机监控画面，构建“上位机监测，下位机控制”的食油灌装线控制系统，具有操作界面直观形象、系统调节方便的优点。系统实现了食油的灌装、压盖、卡瓶、贴标、压标和计数的过程监控。在本课题的液位控制上增加了PID控制，以达到液位稳定的效果，同时还通过通信电缆将其参数传送给上位机监控，以达到上位机可以实时监测参数变化的曲线。贴标处运用步进电机来控制速度使贴标更准确平稳。
目录
1．引言 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 食油灌装线控制技术的发展现状及趋势 1
1.2.1国内外发展现状 1
1.2.2发展前景 2
1.3 本论文的主要工作 2
2.总体设计方案 3
2.1设计思路及实现功能 3
2.1.1 PLC与传统继电器的比较 3
2.1.2 具体工艺流程 3
2.2 主要硬件选型 5
2.3 食油灌装线主电路设计 8
2.4 食油灌装线接线图设计 9
3. PID控制算法设计 10
3.1 PID控制器介绍 10
3.1.1 PID控制器的结构与原理 10
3.1.2PID控制器参数对控制性能的影响 10
3.2 连续PID控制器FB41模块 11
3.3 液位PID程序设计 14
4. PLC控制系统设计 16
4.1 S7300PLC选型 16
4.2 食油灌装线I/O分配表 16
4.3 步进电机程序设计 17
4.4 灌装线程序设计 20
5.上位机监控系统设计 23
5.1 WinCC与PLC通信参数设置 23
5.2画面编辑
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25
5.2.1登入界面设计 25
5.2.2主界面设计 28
5.2.3 PID界面设计 32
6.运行与调试 34
6.1 PID调试 34
6.1.1 PID控制器参数整定的基本方法 34
6.1.2 PID参数调试 34
6.2 WinCC界面运行 36
7. 总结与展望 38
参考文献 39
附录 40
致谢 49
1．引言
1.1 课题研究的目的和意义
随着工业生 产的迅速发展，生产规模不断扩大，控制技术不断提高，传统的继电器控制系统越发不适应现代工业发展的需要，迫切需要设计出一种先进的自动控制设备，因此，1968年美国通用汽车公司便提出一种设想：把微处理机的作用完善、通用、灵活等可取之处和继电器控制系统的简单浅显、操作便利、价格便宜等独到之处结合起来，制成一种通用控制装置，这类实用控制设备把微处理机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言 编程[1]。
自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）替代传统继电器以来，PLC得到了迅速发展，在世界各地得到了普遍运用；同时，PLC的功能也在不断完善，伴随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能；今天的PLC再也不局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用，电气控制与PLC应用技术在各个领域也得到了愈来愈普遍的应用，掌握电气控制与PLC应用技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有重要的意义 [2]。
社 会的发展和进步对各界提出了愈来愈高的要求，产品不断的推陈出新，也同时要求相应的控制系统随之改动[3]。譬如，PLC可编程控制技术在食用油加工业中的应用，它既确保了产品质量的稳定同时又保证了出品率的稳定，提高了安全生产运行的可靠性，降低了操作工人的劳动强度，在实现生产管理的现代化中起到了积极地作用。
自动化生产线，为企业的发展起着重要的作用，尤其是发展到了现在自动化、智能化的水平，实现了企业自动化、智能化、多元化的发展需求。
1.2 食油灌装线控制技术的发展现状及趋势
1.2.1国内外发展现状
当前，国内食用油灌装机制造业的企业并不多，制造业产品尽管较之丰富，但制造厂商受发展水平所限，产品线不够完善。多半企业主要是以部件或小型灌装设备的方式供应产品，可以承接整条生产线工程的企业并不多。由于技术水平的缘故，成套设备的整体性能欠佳。灌装机械制造厂家在整线的研制上综合能力有限，个别样机发展也可以，但配套设备的发展却并不完善，致使整线性能大打折扣。在高端市场，企业只有个别的大部分设备满足了用户的需求；在接工程时，批发商多是以配套的装置供给，市场竞争力较差。虽然国内灌装机行业取得了很大的进步，但就自动化程度上而言，国内外先进设备上还存在着很大的差异，远远不能改变灌装机当前落后的状况。国内灌装机制造业主要是通过技术引进和测绘、仿造海外装置发展起来的。当前，具有自主研发能力的企业寥若晨星，而真正掌握国际先进水平自主知识产权核心技术的更是屈指可数。
1.2.2发展前景
随着全球经济的快速发展,食品包装行业愈来愈强大，与传统产业相比，包装技术的发展方向主要集中在精确、节约和高效方面，正是这些要求使得包装行业所用的设备无论是在生产水平还是在操作方面都有所创新。采用PLC对食用油制造工艺流程进行控制，主要是考虑到机械制造实地的情况、设备性能的稳定，以及设备在运用过程中的可靠性，此外程序设计方便、灵活易调整。程序可以在控制需要等方面及时的进行增补和调整，从而更好的使用设备控制要求与更新需求，表现出良好的发展前景。
1.3 本论文的主要工作
本课题主要研究的是基于WinCC的300PLC食油灌装线控制系统设计，利用WinCC来监控运行结果，实现“上位机检测，下位机控制”，主要下面几个任务：
控制系统方案设计
分析控制工艺过程及控制要求，制定了食油灌装系统总体设计方案，根据系统总体结构对主要硬件合理选型，构建硬件控制系统，同时对PLC控制器与硬件进行系统接线设计。
（2）下位机控制系统设计
本设计运用PID控制算法对储油罐的液位进行液位恒定控制，运用PLC编程实现PID控制算法。按照食油灌装的工艺流程，运用PLC编程实现整个过程的逻辑控制。
（3）上位机监控系统设计
运用WinCC软件设计登录界面、主界面、PID监控画面、实时曲线、报警界面等。所设计画面布局合理、形象直观、便于操作。同时还设计了动画连接，通过动画动态显示系统运行状态。
2.总体设计方案
2.1设计思路及实现功能
2.1.1 PLC与传统继电器的比较
目录
1．引言 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 食油灌装线控制技术的发展现状及趋势 1
1.2.1国内外发展现状 1
1.2.2发展前景 2
1.3 本论文的主要工作 2
2.总体设计方案 3
2.1设计思路及实现功能 3
2.1.1 PLC与传统继电器的比较 3
2.1.2 具体工艺流程 3
2.2 主要硬件选型 5
2.3 食油灌装线主电路设计 8
2.4 食油灌装线接线图设计 9
3. PID控制算法设计 10
3.1 PID控制器介绍 10
3.1.1 PID控制器的结构与原理 10
3.1.2PID控制器参数对控制性能的影响 10
3.2 连续PID控制器FB41模块 11
3.3 液位PID程序设计 14
4. PLC控制系统设计 16
4.1 S7300PLC选型 16
4.2 食油灌装线I/O分配表 16
4.3 步进电机程序设计 17
4.4 灌装线程序设计 20
5.上位机监控系统设计 23
5.1 WinCC与PLC通信参数设置 23
5.2画面编辑
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
25
5.2.1登入界面设计 25
5.2.2主界面设计 28
5.2.3 PID界面设计 32
6.运行与调试 34
6.1 PID调试 34
6.1.1 PID控制器参数整定的基本方法 34
6.1.2 PID参数调试 34
6.2 WinCC界面运行 36
7. 总结与展望 38
参考文献 39
附录 40
致谢 49
1．引言
1.1 课题研究的目的和意义
随着工业生 产的迅速发展，生产规模不断扩大，控制技术不断提高，传统的继电器控制系统越发不适应现代工业发展的需要，迫切需要设计出一种先进的自动控制设备，因此，1968年美国通用汽车公司便提出一种设想：把微处理机的作用完善、通用、灵活等可取之处和继电器控制系统的简单浅显、操作便利、价格便宜等独到之处结合起来，制成一种通用控制装置，这类实用控制设备把微处理机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言 编程[1]。
自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）替代传统继电器以来，PLC得到了迅速发展，在世界各地得到了普遍运用；同时，PLC的功能也在不断完善，伴随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能；今天的PLC再也不局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用，电气控制与PLC应用技术在各个领域也得到了愈来愈普遍的应用，掌握电气控制与PLC应用技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有重要的意义 [2]。
社 会的发展和进步对各界提出了愈来愈高的要求，产品不断的推陈出新，也同时要求相应的控制系统随之改动[3]。譬如，PLC可编程控制技术在食用油加工业中的应用，它既确保了产品质量的稳定同时又保证了出品率的稳定，提高了安全生产运行的可靠性，降低了操作工人的劳动强度，在实现生产管理的现代化中起到了积极地作用。
自动化生产线，为企业的发展起着重要的作用，尤其是发展到了现在自动化、智能化的水平，实现了企业自动化、智能化、多元化的发展需求。
1.2 食油灌装线控制技术的发展现状及趋势
1.2.1国内外发展现状
当前，国内食用油灌装机制造业的企业并不多，制造业产品尽管较之丰富，但制造厂商受发展水平所限，产品线不够完善。多半企业主要是以部件或小型灌装设备的方式供应产品，可以承接整条生产线工程的企业并不多。由于技术水平的缘故，成套设备的整体性能欠佳。灌装机械制造厂家在整线的研制上综合能力有限，个别样机发展也可以，但配套设备的发展却并不完善，致使整线性能大打折扣。在高端市场，企业只有个别的大部分设备满足了用户的需求；在接工程时，批发商多是以配套的装置供给，市场竞争力较差。虽然国内灌装机行业取得了很大的进步，但就自动化程度上而言，国内外先进设备上还存在着很大的差异，远远不能改变灌装机当前落后的状况。国内灌装机制造业主要是通过技术引进和测绘、仿造海外装置发展起来的。当前，具有自主研发能力的企业寥若晨星，而真正掌握国际先进水平自主知识产权核心技术的更是屈指可数。
1.2.2发展前景
随着全球经济的快速发展,食品包装行业愈来愈强大，与传统产业相比，包装技术的发展方向主要集中在精确、节约和高效方面，正是这些要求使得包装行业所用的设备无论是在生产水平还是在操作方面都有所创新。采用PLC对食用油制造工艺流程进行控制，主要是考虑到机械制造实地的情况、设备性能的稳定，以及设备在运用过程中的可靠性，此外程序设计方便、灵活易调整。程序可以在控制需要等方面及时的进行增补和调整，从而更好的使用设备控制要求与更新需求，表现出良好的发展前景。
1.3 本论文的主要工作
本课题主要研究的是基于WinCC的300PLC食油灌装线控制系统设计，利用WinCC来监控运行结果，实现“上位机检测，下位机控制”，主要下面几个任务：
控制系统方案设计
分析控制工艺过程及控制要求，制定了食油灌装系统总体设计方案，根据系统总体结构对主要硬件合理选型，构建硬件控制系统，同时对PLC控制器与硬件进行系统接线设计。
（2）下位机控制系统设计
本设计运用PID控制算法对储油罐的液位进行液位恒定控制，运用PLC编程实现PID控制算法。按照食油灌装的工艺流程，运用PLC编程实现整个过程的逻辑控制。
（3）上位机监控系统设计
运用WinCC软件设计登录界面、主界面、PID监控画面、实时曲线、报警界面等。所设计画面布局合理、形象直观、便于操作。同时还设计了动画连接，通过动画动态显示系统运行状态。
2.总体设计方案
2.1设计思路及实现功能
2.1.1 PLC与传统继电器的比较
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