專利名稱：一種果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于可編程序控制器PLC、組態(tài)軟件以及觸摸屏和遠程控制計算機的果蔬脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制技術(shù)日臻完善和成熟，作為工業(yè)控制核心部件的PLC,其控制功能越來越強，體積越來越小，運行也越來越高速可靠。工業(yè)控制組態(tài)軟件是可以從可編程控制器、各種數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備中實時采集數(shù)據(jù)，發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運行是否正常的一種軟件包，組態(tài)軟件能充分利用Windows強大的圖形編輯功能，以動畫方式顯示監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實現(xiàn)控制功能，并可以生成報表、歷史數(shù)據(jù)庫等，為工業(yè)監(jiān)控軟件開發(fā)提供了便利的軟件開發(fā)平臺，從整體上提高了工控軟件的質(zhì)量。人機界面觸摸屏徹底打破了傳統(tǒng)的按鈕、信號燈等操作模式，使設(shè)備操作界面更加通俗友好、靈活多樣，其強大的存儲功能和通訊能力，給設(shè)備的制造和使用者帶來了難以想象的實惠和便捷，取代傳統(tǒng)設(shè)備操作界面已是大勢所趨。
近年來果蔬脆片因其口感松脆、低脂肪、高纖維、富含維生素和多種礦物質(zhì)，攜帶方便，保存期長等特點，而且原料品種廣泛，因而有著廣闊的開發(fā)前景。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，果蔬脆片生產(chǎn)的自動控制是很重要的，目前國內(nèi)的果蔬脆片生產(chǎn)線基本上采用開關(guān)控制、控制儀表和PLC單機控制，自動化程度較低，缺乏在線工藝參數(shù)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和加工過程優(yōu)化控制。開發(fā)先進的、完善的果蔬脆片控制系統(tǒng)，提高果蔬脆片生產(chǎn)線的自動化水平將是同行的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于PLC、組態(tài)軟件以及觸摸屏和上位機的果蔬脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特
征在于，包括一現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)，用于對果蔬脆片的生產(chǎn)加工，又包括依次安裝的 揀選機、清洗機、去皮去核機、切片機、護色槽、烘干機、微波真空干燥膨化 設(shè)備、真空包裝機；
一遠程控制計算機，用于通過組態(tài)軟件平臺實現(xiàn)對所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng) 運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，并對所述運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行實時處理、圖像顯示 與控制；
一過程控制站，用于集中采集所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)參 數(shù)，將采集的所述數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠
程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)；以及
一遠程通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將所述遠程控制計算機與過程控制站通過有線或無
線通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。
是述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述遠程通訊網(wǎng)絡(luò)為采用數(shù)據(jù)
總線Profibus — DP傳輸。
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)還包括
提升機、瀝水機，所述提升機設(shè)置在所述揀選機與清洗機之間，所述瀝水機設(shè) 置在所述護色槽與烘干機之間。
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述過程控制站包括 一第一控制站，用于采集所述揀選機、提升機、清洗機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采 集的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機 的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述揀選機、提升機、清洗機，控制所述揀選機、提升機、
清洗機的啟動/停止；
一第二控制站，用于采集所述去皮去核機、切片機、瀝水機、護色槽、烘 干機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來 自所述遠程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述皮去核機、切片機、瀝水機、 護色槽、烘干機，控制所述皮去核機、切片機、瀝水機、護色槽、烘干機的啟
動/停止；
一第三控制站，用于采集所述微波真空干燥膨化設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集 的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機的 控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述微波真空干燥膨化設(shè)備，控制所述微波真空干燥膨化設(shè) 備的啟動/停止；
6一第四控制站，用于采集所述真空包裝機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)參數(shù) 上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機的控制指令并
轉(zhuǎn)發(fā)至所述真空包裝機，控制所述真空包裝機的啟動/停止；
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述過程控制站還包括一智能 測控模塊，用于采集所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)的溫度夜位、果蔬片水分的工藝過 程參數(shù)，將采集的工藝過程參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機。
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述遠程控制計算機還包括一 觸摸屏，用于顯示所述過程控制站采集的數(shù)據(jù)參數(shù)和所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)的 控制操作。
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述第一控制站包括兩個數(shù)字
量輸入模塊和一個數(shù)字量輸出模塊；所述第二控制站包括一個數(shù)字量輸入模塊 和一個數(shù)字量輸出模塊；所述第三控制站、第四控制站分別包括一通訊模塊。 上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述工藝數(shù)據(jù)參數(shù)包括運行
狀態(tài)、報警信號和故障信號。
上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，所述組態(tài)軟件平臺包括以模
塊化方式組合的安全機制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集顯示模塊、趨勢曲線 模塊、報表輸出模塊和/或數(shù)據(jù)庫査詢模塊。 上述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其中，
所述安全機制模塊，又包括系統(tǒng)權(quán)限模塊和/或操作權(quán)限模塊； 所述參數(shù)設(shè)置模塊，又包括:用于任意設(shè)置參數(shù)的運行設(shè)定值和上下限值，
并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報警信息和/或用于設(shè)置參數(shù)的偏差值；
所述數(shù)據(jù)采集顯示模塊，又包括參數(shù)采集模塊、主畫面模塊和/或參數(shù)
實時顯示模塊；
所述趨勢曲線模塊，又包括參數(shù)實時曲線模塊和/或參數(shù)歷史曲線模塊; 所述報表輸出模塊，又包括日報表輸出模塊和/或日報表自動打印模塊; 所述數(shù)據(jù)庫査詢模塊，又包括歷史數(shù)據(jù)查詢模塊和/或報警信息査詢模塊。
本發(fā)明的有益功效在于本發(fā)明提供了一種基于可編程序控制器PLC、組 態(tài)軟件以及觸摸屏和遠程控制計算機的果蔬脆片監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了全自 動人機界面和遠程控制計算機控制，結(jié)構(gòu)簡單、畫面直觀，運行維護方便快捷，而且應(yīng)用靈活，并能根據(jù)實際工業(yè)要求進行擴充，具有較大的可修改性和擴展 性，方便進一步升級，提高了系統(tǒng)的性價比。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖l為本實用新型的組成框圖2為蘋果脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置圖3為蘋果脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件功能圖4為蘋果脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)的PLC主控軟件結(jié)構(gòu)圖5為蘋果脆片的生產(chǎn)工藝流程圖6為蘋果脆片的現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)圖。
其中，附圖標(biāo)記
1 遠程控制計算機
2 第一控制站(PLC主站)
3 第二控制站(分布式過程控制站)
4 第三控制站(PLC從站)
5 第四控制站(PLC從站)
6 智能測控模塊
7 觸摸屏
21、 31數(shù)字量輸入模塊 22、 32數(shù)字量輸出模塊
33 模擬量輸入模塊 34 模擬量輸出模塊
41、 51通訊模塊
101揀選機
102提升機
103蘋果清洗機
104蘋果去皮去核機
105切片機
106護色槽
107瀝水機
108烘干機109微波真空干燥膨化設(shè)備 110真空包裝機
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述 本發(fā)明是基于PLC、組態(tài)軟件以及觸摸屏和遠程控制計算機的果蔬脆片
多主站監(jiān)控系統(tǒng)，利用了PLC抗干擾能力強、適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點，組態(tài) 軟件強大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，以及觸摸屏簡潔、直觀的控制流程圖、 趨勢曲線以及人機交互界面，能夠進行上位機和觸摸屏的聯(lián)合監(jiān)測與控制。通 過上位機和觸摸屏，實現(xiàn)與外界的通信連接和人機交互，如過程參數(shù)的顯示和 修改等，以及對控制系統(tǒng)進行控制和協(xié)調(diào)，通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對生產(chǎn)線工藝 過程和設(shè)備的程序控制。
請參閱圖l，本發(fā)明包括遠程控制計算機l、由第一控制站2 (PLC主 站)、第二控制站3 (分布式過程控制站)、第三控制站4 (PLC從站)、第 四控制站5 (PLC從站)、智能測控模塊6、觸摸屏7以及數(shù)據(jù)總線Profibus 一 DP。第一控制站PLC主站完成采集現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與設(shè)備的自動化操 作與控制；第二控制站分布式過程控制站完成遠端設(shè)備的數(shù)值量和模擬量的數(shù) 據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)總線Profibus — DP傳輸給第一控制站PLC主站，進行數(shù)據(jù) 處理和執(zhí)行元件的自動控制；第一控制站PLC從站完成生產(chǎn)線單機的獨立監(jiān) 測與控制，第一控制站PLC主站和第三、第四控制站PLC從站通過數(shù)據(jù)總線 Profibus — DP與觸摸屏進行通訊，采用Profibus-PG連接電纜與上位機進行通 訊，智能測控模塊主要進行生產(chǎn)線中的主要工藝參數(shù)的實時采集，通過RS232 接口與遠程控制計算機的串口連接進行通訊，將數(shù)據(jù)上傳到遠程控制計算機進 行數(shù)據(jù)分析處理和工控組態(tài)，組成能完成組態(tài)、運行、操作等功能的完整的工 業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
觸摸屏安裝在果蔬脆片加工車間內(nèi)，加工車間的環(huán)境比較惡劣，屬于高溫、 低溫和潮濕環(huán)境，要求各種部件具有防潮、防水和耐高低溫的性能。觸摸屏內(nèi) 部電路板具有防水絕緣涂層，極強的防潮能力，前面板采用一體式無縫設(shè)計， 并擁有IP65的防護等級，防水耐臟，能夠適用于高低溫和潮濕的工作環(huán)境。 而且采用最先進的HMI技術(shù)，可利用參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、曲線、動畫等形
9式監(jiān)控生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程，并且具有故障、安全控制顯示等，操作簡易方便， 提高故障處理效率以保證系統(tǒng)的正確運行。
遠程控制計算機采用工控機，利用組態(tài)軟件為用戶提供的從設(shè)備驅(qū)動、數(shù) 據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完 整方案和操作工具，在此基礎(chǔ)上進行了應(yīng)用軟件系統(tǒng)的組態(tài)開發(fā)，完成現(xiàn)場數(shù) 據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨 勢曲線和報表輸出以及數(shù)據(jù)庫查詢等功能。
本發(fā)明是通過PLC程序和組態(tài)應(yīng)用軟件自動實現(xiàn)的。系統(tǒng)通電后，PLC
自動將程序初始化，讀取觸摸屏和工控機發(fā)送的操作指令，以及采集生產(chǎn)線的 生產(chǎn)工藝參數(shù)和設(shè)備的運行狀態(tài)，不斷循環(huán)執(zhí)行控制程序，完成按照工藝流程 制定的過程控制。
第一控制站PLC主站2選用西門子S7-300PLC， S3-300為模塊化結(jié)構(gòu)， 由多種模塊部件組成，各種模塊能以不同方式組合在一起，使控制系統(tǒng)設(shè)計更 加靈活，并且易于實現(xiàn)分布式的配置。第二控制站分布式過程控制站3選用西 門子ET200分布式I/O模塊，ET200是一種模塊式結(jié)構(gòu)的遠程I/O站，具有 集成的PROFIBUS—DP接口，以及集中和分散式的診斷數(shù)據(jù)分析，可使用S7 一300系列所有I/O模塊。
第三控制站PLC從站4和第四控制站PLC從站5分別負責(zé)膨化機和真空 包裝機的參數(shù)采集和設(shè)備控制，均選用西門子S7-200PLC。 S7-200是一種集成 一定數(shù)字I/0點的小型PLC，其性能價格比極其優(yōu)良，結(jié)構(gòu)緊湊、指令功能強 大、價格低廉、擴展性良好，各單獨的模塊之間可以進行廣泛的組合，十分方 便地組成不同規(guī)模的控制器，成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。
智能測控模塊6采用數(shù)據(jù)采集控制器KLM-4000型，是有著采集、報警、 通訊、設(shè)定、控制等功能的工業(yè)模塊。該控制器的信號輸入為直流電流或直流 電壓信號，通訊方式可根據(jù)需要靈活選擇RS-232或RS-485/422接口 。關(guān)鍵器 件均選用高精度器件，保證了模塊的高精度和良好的線性。在電源、通訊以及 輸入部分均做的完備的保護措施，使得模塊在應(yīng)用中更加安全、穩(wěn)定、可靠。 該模塊結(jié)構(gòu)合理，便于現(xiàn)場安裝和調(diào)試。適用于傳感器信號的采集以及與上位 機之間的數(shù)據(jù)傳輸。
觸摸屏7選用西門子的TP270系列，在工控機1停止工作時仍能進行底層控制，完成該系統(tǒng)的手動操作、參數(shù)設(shè)置和過程控制的人機對話。TP270觸 摸屏256色顯示，帶有滾動瀏覽和縮放功能的界面友好圖形顯示，堅固耐用， 穩(wěn)定可靠，前面板防護等級IP65，具有較高的電磁兼容性(EMC)和抗振性 能；功能強大，簡便易用，標(biāo)準硬件/軟件接口保證了極高的柔性度和透明度， 支持文本顯示和圖形顯示，配置各種接口，例如MPI、 PROFIBUS-DP、 USB; 可遠程下載/上載組態(tài)和硬件升級可裝載專用驅(qū)動程序，盡可滿足機器操作和 監(jiān)控的可視化需求。
下面以蘋果脆片生產(chǎn)線為例，詳細敘述本發(fā)明的硬件配置和軟件系統(tǒng)。
如圖2所示，工控機1選用RPC-500/NOVO-7485， P4 2.8G CPU，內(nèi)存 512MDDR,顯示器Acer17〃作為上位機，基于系統(tǒng)對運行速度、靈敏度、穩(wěn) 定性及防塵抗震抗噪音等方面的要求，工控機具有比普通PC機更強的I / O 擴展功能，內(nèi)置128MB的獨立顯卡支持3D圖形加速，這樣能直觀地監(jiān)控現(xiàn) 場。在此工控機上可完成組態(tài)軟件的設(shè)計和開發(fā)、PLC程序的開發(fā)以及將軟 件通過串口傳送至PLC的CPU單元。
第一控制站PLC主站2采用CPU315 — 2DP，它具有強大的處理能力， 并集成了 Profibus — DP現(xiàn)場總線接口裝置，直接掛接于Profibus — DP網(wǎng)絡(luò)， 組合了 2個DI32數(shù)字量輸入模塊21和1個D016數(shù)字量輸出模塊22，數(shù)字 量輸入模塊將揀選機、提升機、清洗機等設(shè)備的運行狀態(tài)、報警信號和故障信 號進行采集，傳送給CPU315，按預(yù)先設(shè)定程序循環(huán)運行，數(shù)字量輸出模塊輸 出信號去控制揀選機、提升機、蘋果清洗機等設(shè)備的啟動/停止操作。
第二控制站分布式過程控制站3采用ET200M，通過集成的PROFIBUS 一DP接口 ，直接掛接于Profibus — DP網(wǎng)絡(luò)，組合了 1個DI32數(shù)字量輸入模 塊31和1個D016數(shù)字量輸出模塊32， 1個AI8模擬量輸入模塊33和1個 A08模擬量輸出模塊34。數(shù)字量輸入模塊采集蘋果去皮去核機、切片機、瀝 水機、護色槽、烘干機等設(shè)備的運行狀態(tài)、報警信號和故障信號；數(shù)字量輸出 模塊輸出信號去控制各設(shè)備的啟動/停止操作；模擬量輸入模塊采集護色槽的 水溫、烘干機的干燥溫度、蘋果片水分等工藝參數(shù)，模擬量輸出模塊輸出信號 去控制電磁閥、蒸汽閥的開啟程度以及變頻器的頻率。
第三控制站PLC從站4的PLC采用CPU226，第四控制站PLC從站5的 PLC為CPU224XP，分別完成膨化機和真空包裝機的參數(shù)信號采集和運行控制，通過EM277通訊模塊41、 51掛接于Profibus — DP網(wǎng)絡(luò)。智能測控模塊 6采用數(shù)據(jù)采集控制器KLM-4514，該控制器的輸入通道共有16路模擬量輸入， 負責(zé)采集生產(chǎn)線中用于監(jiān)測的溫度、液位、蘋果片水分等工藝過程參數(shù)。觸摸 屏7選用西門子的TP270， 10"，通過設(shè)定的畫面組態(tài)，能方便地進行系統(tǒng)操 作、工藝參數(shù)設(shè)置，以及過程畫面顯示。
動力控制回路通常由斷路器、交流接觸器、熱繼電器、控制變壓器、中間 繼電器等組成，所有元件均選用梅蘭日蘭元件和ABB元件。斷路器、交流接 觸器和熱繼電器組成保護回路，具有短路和過載保護及失壓保護，保證電機安 全正常運行?？刂谱儔浩魈峁┒位芈?控制回路)^f需的各種隔離電源，例 如220 V、 24 V等，中間繼電器是弱電系統(tǒng)(計算機系統(tǒng))或主令電器的控 制對象，它既起到弱電與強電之間的電氣隔離作用，又擴大了控制功率和控制 信號。
多主站監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括3大部分(1)遠程控制計算機監(jiān) 控程序的設(shè)計，主要包括系統(tǒng)運行的狀態(tài)監(jiān)控主界面、報表生成和數(shù)據(jù)查詢界 面等的設(shè)計；(2) PLC控制程序的設(shè)計，主要包括系統(tǒng)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、 系統(tǒng)硬件組態(tài)、控制程序和通信程序設(shè)計等。(3)觸摸屏組態(tài)應(yīng)用軟件的設(shè) 計，主要包括系統(tǒng)運行的參數(shù)設(shè)置和顯示、狀態(tài)監(jiān)控主畫面、趨勢曲線和報警 信息瀏覽等的設(shè)計。
組態(tài)軟件采用全中文工控組態(tài)軟件昆侖通態(tài)MCGS( Monitor and Control Generated System), MCGS軟件是一套基于Windows平臺，用于快速構(gòu)造和生 成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Windows95/98/NT/1000等操作 系統(tǒng)。采用MCGS組態(tài)軟件對蘋果脆片多主站監(jiān)控系統(tǒng)進行了應(yīng)用軟件系統(tǒng) 的組態(tài)開發(fā)。
應(yīng)用軟件實現(xiàn)的功能如圖3所示，主要包括安全機制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采 集顯示、趨勢曲線、報表輸出和數(shù)據(jù)庫査詢6種功能(1)安全機制。組態(tài) 軟件設(shè)有工程密碼進行系統(tǒng)保護，按照用戶組建有系統(tǒng)管理者和操作員組的安 全機制。系統(tǒng)管理者可以進行系統(tǒng)操作、參數(shù)設(shè)置和退出監(jiān)測系統(tǒng)的權(quán)限操作， 操作員組只能進行簡單的日常操作，不能進行參數(shù)設(shè)置和退出監(jiān)測系統(tǒng)的權(quán)限 操作。(2)參數(shù)設(shè)置可任意設(shè)置參數(shù)的運行設(shè)定值和上下限值，并根據(jù)各 參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報警信息，可設(shè)置參數(shù)的偏差值，進行人校準。(3)數(shù)據(jù)采集顯示數(shù)據(jù)采集顯示功能包括參數(shù)采集、主畫面和參數(shù)實時顯示三部分。 參數(shù)采集是通過對設(shè)置窗口的設(shè)備構(gòu)件進行組態(tài)，設(shè)備通訊成功后，可進行數(shù) 據(jù)實時采集監(jiān)控；主畫面和參數(shù)實時顯示是利用"用戶窗口"中的動畫構(gòu)件， 放置圖元、圖符和動畫構(gòu)件等各種圖形對象，制作工程動畫，設(shè)計滿足監(jiān)測要 求的畫面，建立與實時數(shù)據(jù)庫的連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的可視化，將各參數(shù)的 采集數(shù)據(jù)進行實時顯示。(4)趨勢曲線趨勢曲線可以更直觀地顯示各參數(shù) 的數(shù)據(jù)變化趨勢，有參數(shù)實時曲線和歷史曲線。實時曲線反映參數(shù)實時值的變 化，歷史曲線反映各參數(shù)歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢，主要用于事后査看參數(shù)的狀態(tài) 變化和總結(jié)信號變化規(guī)律。(5)報表輸出當(dāng)日整點時間顯示參數(shù)每小時的 平均值，并在當(dāng)日固定時間進行自動打印，完成日報表輸出顯示和打印功能。 (6)數(shù)據(jù)庫査詢包括歷史數(shù)據(jù)庫和報警信息數(shù)據(jù)庫?？梢愿鶕?jù)選取的時間 范圍査詢?yōu)g覽該時間段的參數(shù)值和報警信息，以報表形式顯示，還可打印成報 表。
PLC主控軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，圖中組織模塊OB1是對應(yīng)于循環(huán)執(zhí)行 的主程序的程序塊，它是STEP7程序的主干?？刂乒δ苣KFC1-FC15，根據(jù) 目前生產(chǎn)線流程和各設(shè)備所處的運行狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的控制功能，完成生產(chǎn)線 上各對應(yīng)設(shè)備的動作；蘋果片水分采集功能模塊FCIO和干燥溫度采集功能模 塊FCll是讀入當(dāng)前蘋果片的水分信號和干燥溫度信號，經(jīng)D/A變換和數(shù)字處 理，其結(jié)果與設(shè)定水分、設(shè)定溫度比較，用其比較的結(jié)果，控制烘干機的開關(guān)， 蒸汽閥的開啟大小可通過設(shè)定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)實現(xiàn)，電機速度通過電機頻率 控制功能模塊FC15進行控制。共享數(shù)據(jù)模塊DB10用來存儲各設(shè)備當(dāng)前運行 狀態(tài)和工作方式，烘干機數(shù)據(jù)共享模塊DB20存儲蘋果片的水分設(shè)定值和實際 值、干燥溫度設(shè)定值和實際值、蒸汽閥的開啟大小、輸送帶電機運行頻率以及 各電機和閥的運行狀態(tài)等，膨化機數(shù)據(jù)共享模塊DB30存儲蘋果片的水分設(shè)定 值和實際值、膨化溫度設(shè)定值和實際值、膨化時間、以及電機、真空泵和閥的 運行狀態(tài)等，其存儲的數(shù)據(jù)可被各功能模塊隨時調(diào)用。
觸摸屏組態(tài)應(yīng)用軟件主要完成兩方面功能(1)監(jiān)視以數(shù)據(jù)、曲線、 圖形、動畫等方式來顯示PLC主站、分布式過程控制站和從站的狀態(tài)和存儲 器數(shù)據(jù)，從而直觀反映出控制系統(tǒng)的生產(chǎn)流程和狀態(tài)。(2)控制通過觸摸 來改變PLC內(nèi)部狀態(tài)位和存儲器數(shù)值，從而參與過程控制。界面設(shè)計由生產(chǎn)
13線流程畫面、各設(shè)備的運行狀態(tài)、手動/調(diào)試指令控制畫面、自動控制畫面、 烘干機和膨化機的參數(shù)設(shè)置、溫度、液位、變頻器頻率的趨勢曲線和報警信息 瀏覽等畫面組成。
請參閱圖6蘋果脆片的現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)圖。如圖6所示，主要設(shè)備有揀 選機IOI、提升機102、蘋果清洗機103、蘋果去皮去核機104、切片機105、 護色槽106、瀝水機107、烘干機108、微波真空干燥膨化設(shè)備109和真空包 裝機110。
請參閱圖5蘋果脆片的生產(chǎn)工藝流程圖。蘋果脆片的具體工藝過程為原 料一挑選一清洗一去皮去核一切片一護色—熱烘一微波真空干燥膨化一真空 包裝。圖5為蘋果脆片的。如圖5所示，挑選新鮮、果形完整、成熟度和大小 均勻，以及無損傷，無腐爛的蘋果(步驟100)，用清水將蘋果表面沖洗干凈， 去除表面的泥沙及雜質(zhì)(步驟200)，再進行去皮去核處理(步驟300),并切成 8mm厚的半圓形(步驟400)，將切好的蘋果片放入護色液中浸泡，護色液為 0.5%檸檬酸+0.2%亞硫酸氫鈉+0.4°/。氯化鈣+0.5%食鹽，浸泡時間為30min(步 驟500)，蘋果片護色處理后，將其撈出，反復(fù)沖洗干凈，然后瀝干蘋果片的表 面水。將蘋果片放入烘箱進行低溫千燥，在干燥溫度65"C的條件下進行熱風(fēng) 預(yù)干燥3h左右，熱烘后蘋果片的干基含水量為60% (步驟600)。將熱烘后的 蘋果片在干燥環(huán)境下放置5小時，保持蘋果片的水分均勻一致(步驟700)。在 熱烘處理后，采用微波真空干燥膨化工序進行蘋果片的干燥膨化處理，選用微 波功率5kW,真空度設(shè)為-0.085MPa，干燥膨化時間為4分鐘(步驟800)，膨化 后的蘋果脆片產(chǎn)品蓬松酥脆可口，顏色淺黃，接近于蘋果原色，具有較濃的蘋 果香味，最后進行真空包裝(步驟900)。
本發(fā)明提供的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全自動人機界面和上位 機控制，結(jié)構(gòu)簡單、畫面直觀，運行維護方便快捷，而且應(yīng)用靈活，并能根據(jù) 實際工業(yè)要求進行擴充，具有較大的可修改性和擴展性，方便進一步升級，提 高了系統(tǒng)的性價比，并對降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，同時又 極大地提高了自動化水平，降低了工人的勞動強度。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)，用于對果蔬脆片的生產(chǎn)加工，又包括依次安裝的揀選機、清洗機、去皮去核機、切片機、護色槽、烘干機、微波真空干燥膨化設(shè)備、真空包裝機；一遠程控制計算機，用于通過組態(tài)軟件平臺實現(xiàn)對所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，并對所述運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行實時處理、圖像顯示與控制；一過程控制站，用于集中采集所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集的所述數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)；以及一遠程通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將所述遠程控制計算機與過程控制站通過有線或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述遠程通訊網(wǎng)絡(luò)為采用數(shù)據(jù)總線Profibus — DP傳輸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)還包括提升機、瀝水機，所述提升機設(shè)置在所述揀選機 與清洗機之間，所述瀝水機設(shè)置在所述護色槽與烘干機之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述過程控制站包括一第一控制站，用于采集所述揀選機、提升機、清洗機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采 集的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機 的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述揀選機、提升機、清洗機，控制所述揀選機、提升機、清洗機的啟動/停止；一第二控制站，用于采集所述去皮去核機、切片機、瀝水機、護色槽、烘 干機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來 自所述遠程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述皮去核機、切片機、瀝水機、 護色槽、烘干機，控制所述皮去核機、切片機、瀝水機、護色槽、烘干機的啟 動/停止；一第三控制站，用于采集所述微波真空干燥膨化設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集 的數(shù)據(jù)參數(shù)上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機的 控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述微波真空干燥膨化設(shè)備，控制所述微波真空干燥膨化設(shè)備的啟動/停止；一第四控制站，用于采集所述真空包裝機的數(shù)據(jù)參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)參數(shù) 上傳至所述遠程控制計算機，同時接收來自所述遠程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至所述真空包裝機，控制所述真空包裝機的啟動/停止；
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述過程控制站還包括一智能測控模塊，用于采集所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)的溫度 夜位、果蔬片水分的工藝過程參數(shù)，將采集的工藝過程參數(shù)上傳至所述遠程控 制計算機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述遠程控制計算機還包括一觸摸屏，用于顯示所述過程控制站采集的數(shù)據(jù)參數(shù) 和所述現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)的控制操作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一控制站包括兩個數(shù)字量輸入模塊和一個數(shù)字量輸出模塊；所述第二控制 站包括一個數(shù)字量輸入模塊和一個數(shù)字量輸出模塊；所述第三控制站、第四控 制站分別包括一通訊模塊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述工藝數(shù)據(jù)參數(shù)包括運行狀態(tài)、報警信號和故障信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控 制系統(tǒng)，其特征在于，所述組態(tài)軟件平臺包括以模塊化方式組合的安全機制 模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集顯示模塊、趨勢曲線模塊、報表輸出模塊和/ 或數(shù)據(jù)庫查詢模塊。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全機制模塊，又包括系統(tǒng)權(quán)限模塊和/或操作權(quán)限模塊； 所述參數(shù)設(shè)置模塊，又包括:用于任意設(shè)置參數(shù)的運行設(shè)定值和上下限值，并根據(jù)各參數(shù)的上下限值產(chǎn)生報警信息和/或用于設(shè)置參數(shù)的偏差值；所述數(shù)據(jù)采集顯示模塊，又包括參數(shù)采集模塊、主畫面模塊和/或參數(shù)實時顯示模塊；所述趨勢曲線模塊，又包括參數(shù)實時曲線模塊和/或參數(shù)歷史曲線模塊; 所述報表輸出模塊，又包括日報表輸出模塊和/或日報表自動打印模塊; 所述數(shù)據(jù)庫查詢模塊，又包括歷史數(shù)據(jù)査詢模塊和/或報警信息查詢模
全文摘要
一種果蔬脆片生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)，包括一現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)為依次安裝的揀選機、清洗機、去皮去核機、切片機、護色槽、烘干機、微波真空干燥膨化設(shè)備、真空包裝機；一遠程控制計算機，通過組態(tài)軟件平臺實現(xiàn)對現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，并對運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)實時處理、圖像顯示與控制；一過程控制站，采集現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)并上傳至遠程控制計算機，同時接收遠程控制計算機的控制指令并轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場加工設(shè)備系統(tǒng)；一遠程通訊網(wǎng)絡(luò)，將遠程控制計算機與過程控制站通過有線或無線通訊網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明實現(xiàn)了全自動人機界面和遠程控制計算機控制，畫面直觀，運行維護方便快捷應(yīng)用靈活，并能根據(jù)實際需求進行擴充。
文檔編號G05B19/418GK101644925SQ200810117810
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者柏流芳, 趙東林, 趙有斌, 郭長龍, 韓清華, 馬季威 申請人:中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院