0简介
随着工业控制技术的不断发展，机械设备已经集成为一个机电一体化的综合体，自动控制逐渐取代人工操作。可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为核心，集计算机技术、通信技术和自动化技术于一体的新型工业自动控制装置。进入21世纪以来，可编程控制器已成为工业自动化领域的领先控制设备，跃居工业生产自动化四大支柱(可编程控制器、机器人、数控机床、计算机辅助设计与制造)之首。它的应用程度已经成为衡量一个国家先进和自动化程度的标志。自动包装码垛生产线控制系统的设计主要基于PLC，结合WinCC、工业以太网和PLC实现控制系统三层之间的通信和监控，提高系统的综合自动化水平，提高生产系统的整体经济效益，具有重要的现实意义。
1包装码垛自动化生产线流程
自动包装码垛生产线可将PP、PE颗粒、PVC、粮食等颗粒状、粉状物料装袋，完成自动包装码垛作业。广泛应用于石化、化肥、食品、港口等行业[3]。便于产品的储存、运输和销售。该自动化生产线操作简单、运行稳定、可视性强、维护方便。通过与主机或触摸屏连接，还可以实现自动化生产线的实时监控、远程诊断和网络管理。随着科学技术的不断发展，计算机在自动控制领域的应用越来越广泛。包装码垛生产线以PLC为控制核心，PC通过以太网与PLC通讯，完成对各电机正反转、转速、继电器、接触器的控制。主要两部分是包装和码垛机械。装袋后，物料最终通过该装置在仓库中码垛。流程图如图1所示。

2自动包装码垛生产线系统的组成及控制设计
自动包装码垛生产线一般由五部分组成，包括动力系统、机械结构、计算机控制、传感器技术和执行部件。生产线主要由包装码垛组成，包括自动定量包装机、自动装袋机、封口机、倒袋机、金属检测机、重量检查机、分拣机、码垛机等单元[5]。PLC自动控制整条生产线的工作过程。当出现故障或供应不足，且供袋和堆垛输出不及时时，系统自动发出声光报警。作为自动包装生产线的核心部分，PLC控制系统在整个包装过程中动作复杂、动作多，这使得控制系统必须具有高可靠性、强故障诊断能力和良好的节能措施，以保证生产的稳定运行。作为一个开关量，包装生产线的各种控制都有很多I/O点和复杂的动作关系。系统选用西门子S7-300系列PLC，网络功能强，板卡种类全面，可根据控制系统的需要进行配置。
3.控制系统通信与监控的实现
西门子S7-300用于包装码垛控制系统的底层，用于生产设备的数据采集和功能执行。WinCC运行在工控机中，利用以太网与S7-300PLC进行数据通信和控制。底层PLC通过CP1613采集数据，并将设备的实时参数WinCC传输到上位机进行变量设置和动作执行。同时，WinCC还可以将数据传输到局域网上的管理信息系统，实现网络监控。
WinCC作为监控系统的框架基础，起到了控制作用[6]。在工控机中，WinCC使用以太网与S7-300PLC进行数据通信和控制。底层PLC通过CP1613采集数据，并将设备的实时参数WinCC传输到上位机进行变量设置和动作执行。同时，WinCC将数据传输到局域网上的管理信息系统进行网络监控[7]。信息监控系统可分为三个部分:底层PLC数据采集层、中层WinCC监控层和信息管理层。监控系统的总体结构如图2所示。该系统硬件主要包括传感器、西门子S7-300(包括扩展模拟I/O模块、电源和数字I/O模块等。)，服务器，工控机和工业以太网卡等。

系统功能通过WinCC实现过程监控层。以下是配料系统涉及的所有操作设备的具体参数，下载的配料清单，以及实时监控的整个系统的生产情况。当遇到故障和报警时，定义相关的故障点，解除报警，维护生产系统的稳定性，最大限度地提高工厂的生产效率。控制系统分为参数配置和监控两部分。其中仓库参数设置、搅拌机参数设置、称重参数设置、配料单输入、手动投料参数设置为参数配置[8]。其中仓库用于饲养。一般有几个仓库可以同时输入不同的原料。据说是实时提供当前的原料重量，用户可以自己手动投料，解决了部分原料数量少或者发生仓库投料错误的问题。混合器用于根据设定的程序混合原料的部分。
监控部分主要包括操作界面和控制界面，以及整个系统的运行情况。
在操作界面可以直观的观察到情况，包括仓库、秤、搅拌机、手动投料的运行情况和实时报警信息[9]。图形化直观的界面可以让工作人员一目了然。控制界面更适合工厂管理人员操作。当故障发生时，详细识别故障并及时排除，使系统在最短的时间内恢复正常运行。控制界面包括许多特定的控制单元。
4结论
生产线控制系统基本实现了各项功能的预期目标。主要任务是PLC控制系统的设计与实现，监控系统的设计与部分实现，以及一些现场调试和实验室调试，从而实现系统的正常运行。

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