0簡介
隨著工業控製技術的不斷發展，機械設備已經集成為一個機電一體化的綜合體，自動控製逐漸取代人工操作。可編程控製器(PLC)是一種以微處理器為核心，集計算機技術、通信技術和自動化技術於一體的新型工業自動控製裝置。進入21世紀以來，可編程控製器已成為工業自動化領域的領先控製設備，躍居工業生產自動化四大支柱(可編程控製器、機器人、數控機床、計算機輔助設計與製造)之首。它的應用程度已經成為衡量一個國家先進和自動化程度的標誌。自動包裝碼垛生產線控製係統的設計主要基於PLC，結合WinCC、工業以太網和PLC實現控製係統三層之間的通信和監控，提高係統的綜合自動化水平，提高生產係統的整體經濟效益，具有重要的現實意義。
1包裝碼垛自動化生產線流程
自動包裝碼垛生產線可將PP、PE顆粒、PVC、糧食等顆粒狀、粉狀物料裝袋，完成自動包裝碼垛作業。廣泛應用於石化、化肥、食品、港口等行業[3]。便於產品的儲存、運輸和銷售。該自動化生產線操作簡單、運行穩定、可視性強、維護方便。通過與主機或觸摸屏連接，還可以實現自動化生產線的實時監控、遠程診斷和網絡管理。隨著科學技術的不斷發展，計算機在自動控製領域的應用越來越廣泛。包裝碼垛生產線以PLC為控製核心，PC通過以太網與PLC通訊，完成對各電機正反轉、轉速、繼電器、接觸器的控製。主要兩部分是包裝和碼垛機械。裝袋後，物料最終通過該裝置在倉庫中碼垛。流程圖如圖1所示。

2自動包裝碼垛生產線係統的組成及控製設計
自動包裝碼垛生產線一般由五部分組成，包括動力係統、機械結構、計算機控製、傳感器技術和執行部件。生產線主要由包裝碼垛組成，包括自動定量包裝機、自動裝袋機、封口機、倒袋機、金屬檢測機、重量檢查機、分揀機、碼垛機等單元[5]。PLC自動控製整條生產線的工作過程。當出現故障或供應不足，且供袋和堆垛輸出不及時時，係統自動發出聲光報警。作為自動包裝生產線的核心部分，PLC控製係統在整個包裝過程中動作複雜、動作多，這使得控製係統必須具有高可靠性、強故障診斷能力和良好的節能措施，以保證生產的穩定運行。作為一個開關量，包裝生產線的各種控製都有很多I/O點和複雜的動作關係。係統選用西門子S7-300係列PLC，網絡功能強，板卡種類全麵，可根據控製係統的需要進行配置。
3.控製係統通信與監控的實現
西門子S7-300用於包裝碼垛控製係統的底層，用於生產設備的數據采集和功能執行。WinCC運行在工控機中，利用以太網與S7-300PLC進行數據通信和控製。底層PLC通過CP1613采集數據，並將設備的實時參數WinCC傳輸到上位機進行變量設置和動作執行。同時，WinCC還可以將數據傳輸到局域網上的管理信息係統，實現網絡監控。
WinCC作為監控係統的框架基礎，起到了控製作用[6]。在工控機中，WinCC使用以太網與S7-300PLC進行數據通信和控製。底層PLC通過CP1613采集數據，並將設備的實時參數WinCC傳輸到上位機進行變量設置和動作執行。同時，WinCC將數據傳輸到局域網上的管理信息係統進行網絡監控[7]。信息監控係統可分為三個部分:底層PLC數據采集層、中層WinCC監控層和信息管理層。監控係統的總體結構如圖2所示。該係統硬件主要包括傳感器、西門子S7-300(包括擴展模擬I/O模塊、電源和數字I/O模塊等。)，服務器，工控機和工業以太網卡等。

係統功能通過WinCC實現過程監控層。以下是配料係統涉及的所有操作設備的具體參數，下載的配料清單，以及實時監控的整個係統的生產情況。當遇到故障和報警時，定義相關的故障點，解除報警，維護生產係統的穩定性，最大限度地提高工廠的生產效率。控製係統分為參數配置和監控兩部分。其中倉庫參數設置、攪拌機參數設置、稱重參數設置、配料單輸入、手動投料參數設置為參數配置[8]。其中倉庫用於飼養。一般有幾個倉庫可以同時輸入不同的原料。據說是實時提供當前的原料重量，用戶可以自己手動投料，解決了部分原料數量少或者發生倉庫投料錯誤的問題。混合器用於根據設定的程序混合原料的部分。
監控部分主要包括操作界麵和控製界麵，以及整個係統的運行情況。
在操作界麵可以直觀的觀察到情況，包括倉庫、秤、攪拌機、手動投料的運行情況和實時報警信息[9]。圖形化直觀的界麵可以讓工作人員一目了然。控製界麵更適合工廠管理人員操作。當故障發生時，詳細識別故障並及時排除，使係統在最短的時間內恢複正常運行。控製界麵包括許多特定的控製單元。
4結論
生產線控製係統基本實現了各項功能的預期目標。主要任務是PLC控製係統的設計與實現，監控係統的設計與部分實現，以及一些現場調試和實驗室調試，從而實現係統的正常運行。

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