mcgs的食油灌装线监控系统设计【字数：16346】
摘 要食油是人们日常生活中的重要餐饮用品，传统的食油灌装生产线采用继电器和接触器进行控制，存在寿命短、工作不可靠等缺点，尤其当企业有不同灌装需求的食油产品需要在同一条生产线上进行灌装时，对设备的调节和操作都是很繁琐的。本课题以食油灌装生产线为背景，首先对食油灌装生产线的生产工作流程进行分析，从而确定食油灌装生产线对控制系统的要求，据此运用西门子S7-300PLC、扩展模块及相关器件构建硬件控制系统，运用工控组态软件MCGS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。本设计实现了对食油灌装生产线的食油灌装、封盖、卡瓶、贴标、压标和计数等生产流程的监控。运用PID控制算法实时控制灌装设备内食油液位的稳定来保证灌装精度。同时通过通信将数据传送到上位机来达到实时监测生产情况和数据变化曲线的目的。
Key Words: PLC; MCGS; PID control; Bottling line 目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的现状与趋势 1
1.2.1 国内产业现状 1
1.2.2 发展趋势 2
1.3 本论文的主要工作 2
2. 控制系统总体设计方案 3
2.1 食用油灌装生产线工艺流程分析 3
2.2 主要硬件选型 4
2.3 食油灌装线的主电路设计 8
2.4 食油灌装线的PLC控制系统接线图设计 9
3. PID控制程序的设计 10
3.1 食油罐液位控制方法设计 10
3.2 各功能程序模块及参数配置 11
3.2.1 模拟量输入值的规范化FC105 11
3.2.2 模拟量输出值的规范化FC106 13
3.2.3 FB41连续功能块 13
3.3 PID液位控制程序设计 16
4. PLC控制系统设计 20
4.1 S7300PLC的基本结构 20
4.2 STEP7和S7300通讯设置 21
4.3 食油灌装线的符号表设计 23
4.4 程序的顺序功能图 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.5 步进电机控制程序设计 25
4.5.1 硬件设置 25
4.5.2 调用系统功能块SFB49 28
4.6 食油灌装线主程序设计 30
5. 上位机监控画面设计 34
5.1 MCGS组态软件概述 34
5.1.1 MCGS通用组态软件的特点 34
5.1.2 MCGS组态软件构成 34
5.2 MCGS和S7300的通讯设置 35
5.3 建立通道和实时数据库 37
5.4 监控系统组态画面的设计 39
6. 运行及调试结果分析 46
6.1 模拟量的调试 46
6.1.1 实验设备的连接 46
6.1.2 PID参数的确定 46
6.2 开关量的调试 49
7. 总结与感想 53
参考文献 54
附录 55
致谢 66
绪论
课题的目的和意义
现在的国内食品包装企业大部分规模都比较小，规模虽小但是产品种类众多是其主要特性之一，同时大量不利于行业良性发展的行为还存在于这些企业中，比如重复生产那些工艺水平过时、成本低廉且制造难度低的机械产品和不思进取，只知道“山寨”别人家的产品。
随着时代的不断发展，过去的食品包装产业已经落后。现如今，食品包装机械行业内的竞争越来越猛烈，在如此猛烈的竞争下，食品包装机械行业势必将配合整个产业的自动化历程，提高自己生产的产品的总体自动化水平，去发展多快好省的食品包装设备。
完成食油包装机械机电一体化是势在必行的。
过去的大多数的包装设备都是机械式，但是，随着包装行业的发展以及越来越严苛的控制要求，过去的控制系统已然落后于时代，很明显已经不能或很难满足需求，所以应该发展符合当今时代的高新技术将落后的食品包装机械脱胎换骨。在研发时，应该重点提升包装机械中自动化系统的占比，将计算机控制融入包装机械的开发中，这样才能够实现真正意义上的机电一体化。
课题研究的现状与趋势
国内产业现状
现如今，国内的食油灌装机械制造行业内具有影响力的企业还很少，行业内的产品品种虽然比较齐全，但由于具体制造厂商的开发实力所限，产品线一般是不完整的。大多数的企业还是以单个设备或者零部件的形式来提供产品，无法去承包制造一整条的流水线，即使有的企业即使能够制造出成套设备，由于其技术水平有限，生产出的设备整体的性能也堪忧。灌装机械制造厂商在整条流水线的开发商，综合能力有限，虽然有部分单独的设备发展不错，但与之配套的相应设备发展却很不完善，这就导致了整条流水线的性能大打折扣。即使在高端市场，多数的企业也仅能做到个别的设备满足客户需求，在承接工程时，大多也是以配套设备供应商的身份出现，导致市场竞争力不强。
虽然，现在的国内灌装机械行业较之以前已经有了长足的进步，但是与国外的相关企业一比较，光是在自动化程度上就差了一大截，更别说设备的工艺质量了。国内灌装机械制造行业从出现以来就是靠着技术的引进和测绘，仿制国外设备起来的，很多时候只能学到其毛皮，不得其精髓。半个世纪以来，一直处于“过时——进口——山寨——再过时”的死循环中。现如今，国内拥有自主研发能力的企业沧海一粟，更别提真正掌握国际先进水平的核心技术，拥有自主知识产权的企业了，简直是屈指可数。
发展趋势
随着食油行业的规模化和集中化，市场对于食油灌装机械的方方面面，比如灌装速度、灌装精度等都提出了更高的要求。要规模化的生产，那必须要速度高、效率高的生产设备，而要提高效率，那必须提高设备的自动化水平。当前，有不少企业已经在着手加强自己设备的自动化水平，并开始了一系列的相关技术研究。自动化食油灌装机的运用，让更多的企业看到了食油灌装产业的光明未来，认识到了低廉亲民的成本价格才更能占住市场份额。在市场的鞭策下，我国的食油灌装机械制造产业必将会更进一步地加强设备自动化水平的研发力度。
Key Words: PLC; MCGS; PID control; Bottling line 目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的目的和意义 1
1.2 课题研究的现状与趋势 1
1.2.1 国内产业现状 1
1.2.2 发展趋势 2
1.3 本论文的主要工作 2
2. 控制系统总体设计方案 3
2.1 食用油灌装生产线工艺流程分析 3
2.2 主要硬件选型 4
2.3 食油灌装线的主电路设计 8
2.4 食油灌装线的PLC控制系统接线图设计 9
3. PID控制程序的设计 10
3.1 食油罐液位控制方法设计 10
3.2 各功能程序模块及参数配置 11
3.2.1 模拟量输入值的规范化FC105 11
3.2.2 模拟量输出值的规范化FC106 13
3.2.3 FB41连续功能块 13
3.3 PID液位控制程序设计 16
4. PLC控制系统设计 20
4.1 S7300PLC的基本结构 20
4.2 STEP7和S7300通讯设置 21
4.3 食油灌装线的符号表设计 23
4.4 程序的顺序功能图 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.5 步进电机控制程序设计 25
4.5.1 硬件设置 25
4.5.2 调用系统功能块SFB49 28
4.6 食油灌装线主程序设计 30
5. 上位机监控画面设计 34
5.1 MCGS组态软件概述 34
5.1.1 MCGS通用组态软件的特点 34
5.1.2 MCGS组态软件构成 34
5.2 MCGS和S7300的通讯设置 35
5.3 建立通道和实时数据库 37
5.4 监控系统组态画面的设计 39
6. 运行及调试结果分析 46
6.1 模拟量的调试 46
6.1.1 实验设备的连接 46
6.1.2 PID参数的确定 46
6.2 开关量的调试 49
7. 总结与感想 53
参考文献 54
附录 55
致谢 66
绪论
课题的目的和意义
现在的国内食品包装企业大部分规模都比较小，规模虽小但是产品种类众多是其主要特性之一，同时大量不利于行业良性发展的行为还存在于这些企业中，比如重复生产那些工艺水平过时、成本低廉且制造难度低的机械产品和不思进取，只知道“山寨”别人家的产品。
随着时代的不断发展，过去的食品包装产业已经落后。现如今，食品包装机械行业内的竞争越来越猛烈，在如此猛烈的竞争下，食品包装机械行业势必将配合整个产业的自动化历程，提高自己生产的产品的总体自动化水平，去发展多快好省的食品包装设备。
完成食油包装机械机电一体化是势在必行的。
过去的大多数的包装设备都是机械式，但是，随着包装行业的发展以及越来越严苛的控制要求，过去的控制系统已然落后于时代，很明显已经不能或很难满足需求，所以应该发展符合当今时代的高新技术将落后的食品包装机械脱胎换骨。在研发时，应该重点提升包装机械中自动化系统的占比，将计算机控制融入包装机械的开发中，这样才能够实现真正意义上的机电一体化。
课题研究的现状与趋势
国内产业现状
现如今，国内的食油灌装机械制造行业内具有影响力的企业还很少，行业内的产品品种虽然比较齐全，但由于具体制造厂商的开发实力所限，产品线一般是不完整的。大多数的企业还是以单个设备或者零部件的形式来提供产品，无法去承包制造一整条的流水线，即使有的企业即使能够制造出成套设备，由于其技术水平有限，生产出的设备整体的性能也堪忧。灌装机械制造厂商在整条流水线的开发商，综合能力有限，虽然有部分单独的设备发展不错，但与之配套的相应设备发展却很不完善，这就导致了整条流水线的性能大打折扣。即使在高端市场，多数的企业也仅能做到个别的设备满足客户需求，在承接工程时，大多也是以配套设备供应商的身份出现，导致市场竞争力不强。
虽然，现在的国内灌装机械行业较之以前已经有了长足的进步，但是与国外的相关企业一比较，光是在自动化程度上就差了一大截，更别说设备的工艺质量了。国内灌装机械制造行业从出现以来就是靠着技术的引进和测绘，仿制国外设备起来的，很多时候只能学到其毛皮，不得其精髓。半个世纪以来，一直处于“过时——进口——山寨——再过时”的死循环中。现如今，国内拥有自主研发能力的企业沧海一粟，更别提真正掌握国际先进水平的核心技术，拥有自主知识产权的企业了，简直是屈指可数。
发展趋势
随着食油行业的规模化和集中化，市场对于食油灌装机械的方方面面，比如灌装速度、灌装精度等都提出了更高的要求。要规模化的生产，那必须要速度高、效率高的生产设备，而要提高效率，那必须提高设备的自动化水平。当前，有不少企业已经在着手加强自己设备的自动化水平，并开始了一系列的相关技术研究。自动化食油灌装机的运用，让更多的企业看到了食油灌装产业的光明未来，认识到了低廉亲民的成本价格才更能占住市场份额。在市场的鞭策下，我国的食油灌装机械制造产业必将会更进一步地加强设备自动化水平的研发力度。
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