奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEXXIXword文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)院：專業(yè)：學(xué)生：指導(dǎo)教師：完成日期2014年5月xxxx學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofAutomaticCleaningPLCControlSystemforMilkStation總計(jì)：34頁(yè)表格：2個(gè)插圖：35幅xxxxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofAutomaticCleaningPLCControlSystemforMilkStation學(xué)院：電子與電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師（職稱）：評(píng)閱教師：完成日期：xxxx學(xué)院NanyangInstituteofTechnologyword文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)XXX［摘要］本課題針對(duì)目前市場(chǎng)奶站自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單、清洗時(shí)間不可調(diào)以及沒(méi)有與上位機(jī)的通訊功能，研究了奶站全自動(dòng)清洗系統(tǒng)的工藝流程。在此基礎(chǔ)上采用西門子公司提供的S7-300PLC以及觸摸屏對(duì)奶站設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)清洗控制。下位機(jī)軟件采用STEP7編寫，上位機(jī)軟件采用WinccFlexible軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。該清洗控制系統(tǒng)清洗時(shí)間可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)具有與上位機(jī)通訊的功能，完成奶站設(shè)備的全自動(dòng)清洗。使用該系統(tǒng)可使奶站的清洗質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到很大提高，促進(jìn)奶牛場(chǎng)的數(shù)字化建設(shè)。［關(guān)鍵詞］奶站；自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)；PLC；觸摸屏DesignofAutomaticCleaningPLCControlSystemforMilkStationElectricalEngineeringandAutomationSpecialtySUNXinbinAbstract:Thetopicforthecurrentmarketthefunctionoftheautomaticcleaningcontrollersystemofmilkstationissimple.Thecleaningtimeisnotadjustableandtheuppercomputercommunicationfunctionisnotavailable.Inthispaper,weresearchontheprocessofthemilkstationautomaticcleaningsystem.Inaddition,weimplementthesystembytheuseofSiemensS7-300programmablelogiccontrollerandthetouchscreen.TheloweranduppercomputersareimplementedbythesoftwareSTEP7andWinccFlexiblerespectively.Thiscleaningcontrolsystemcanadjustthecleaningtimeasneeded,andhasthefunctionofcommunctionwiththeuppercomputer,cleaningthemilkingmachineautomatically.Theuseofthiscleaningcontrolsystemhasthecleaningqualityandproductionefficiencyofthemilkstationbeengreatlyimproved.Itcancontributetotheconstructionofthedigitaldairy.Keywords:Milkstation;automaticcleaningcontrolesystem;programmablelogiccontroller;touchscreenword文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯目錄TOC\o"1-3"\h\u5911引言 1146071.1研究的目的和意義 170931.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2271381.3研究目標(biāo) 2152472自動(dòng)清洗系統(tǒng)的工藝流程 3296862.1牛奶的成分及清洗劑的選擇 3236232.2奶站設(shè)備清洗工藝要求 3257832.2.1工藝過(guò)程 3259682.2.2影響因素及清洗要求 3149972.3奶站清洗工藝設(shè)備及流程 412562.3.1擠奶設(shè)備清洗流程 465602.3.2儲(chǔ)奶設(shè)備清洗流程 5198603系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 6132693.1外部設(shè)備 6126473.1.1外部輸入設(shè)備 6173103.1.2外部輸出設(shè)備 7226273.2控制部分 7131303.2.1PLC簡(jiǎn)介及選用 793753.2.2PLC選型 885643.2.3PLC外部接線 8296053.2.4I/O點(diǎn)分配 8126563.3顯示部分 9285834PLC軟件設(shè)計(jì) 10205254.1STEP7硬件組態(tài) 1059684.2PLC程序設(shè)計(jì) 1164535控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì) 2064725.1WinccFlexible簡(jiǎn)介 2094005.2觸摸屏通訊 21185905.3觸摸屏變量的生成與屬性設(shè)置 2137685.4觸摸屏畫面設(shè)計(jì) 22word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯229645.5WinccFlexible和PLC的集成仿真模擬 2618646結(jié)束語(yǔ) 2821347參考文獻(xiàn) 394945附錄 3015988致謝 341引言隨著中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)以及農(nóng)村城市化，2000-2015年中國(guó)乳品消費(fèi)總量和人均消費(fèi)水平將明顯提高。在實(shí)施國(guó)家學(xué)生飲用奶計(jì)劃方案下，2015年乳品消費(fèi)總量將為1999年的2.7倍，達(dá)到2501.4萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率為6.83%，人均消費(fèi)量將是2000年的2.43倍，達(dá)到17.83千克，年增長(zhǎng)率為6.1%；2015年城鎮(zhèn)人均乳品消費(fèi)水平將達(dá)到41.03千克，是2000年的2.02倍；農(nóng)村居民消費(fèi)水平達(dá)到2.43千克，是2000年的2.31倍，年均增長(zhǎng)率為5.72%。2015年由于國(guó)家實(shí)施學(xué)生飲用奶計(jì)劃，每年至少可以增加乳品的消費(fèi)需求153.9萬(wàn)噸[1]。擠奶是牛奶生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)水平的高低直接影響牛奶生產(chǎn)的效率及質(zhì)量。作為一個(gè)奶業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)的奶業(yè)機(jī)械化程度卻是一個(gè)小國(guó)。近年來(lái)，奶站的自動(dòng)化擠奶設(shè)備得到了迅速發(fā)展，但擠奶設(shè)備清洗控制系統(tǒng)的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它奶業(yè)生產(chǎn)大國(guó)。奶站全自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的研究是一個(gè)新領(lǐng)域，也迫在眉睫。1.1研究的目的和意義“十一五”期間我國(guó)奶業(yè)仍將保持平穩(wěn)較快增長(zhǎng)速度，按照農(nóng)業(yè)部的發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計(jì)2010年和2020年

奶類產(chǎn)量將分別達(dá)到3800萬(wàn)噸和6000萬(wàn)噸，人均占有奶量將分別達(dá)到28千克和42千克以上，奶業(yè)產(chǎn)量在2006-2010年之間的年遞增速度為8.2%，在2011-2020年之間的年遞增速度為4.7%。而即便如此，到2020年中國(guó)人均奶類占有量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于目前國(guó)際人均飲用量的80kg/人，城鎮(zhèn)居民消費(fèi)乳品量也落后于國(guó)際水準(zhǔn)。由于飲用牛奶對(duì)人體健康有益，政府也制訂了針對(duì)乳業(yè)的相關(guān)扶持政策。在全國(guó)奶業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃和2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)規(guī)劃中明確提出對(duì)發(fā)展乳業(yè)持鼓勵(lì)態(tài)度，并投入巨資實(shí)施奶業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)集成示范[2]。近年來(lái)隨著我國(guó)乳品產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，自動(dòng)擠奶設(shè)備在擠奶行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。由于牛乳的脂肪容易粘附于奶管的周圍，一般用冷水很難清洗，容易滋生細(xì)菌，因此保證擠奶設(shè)備的衛(wèi)生清潔是奶牛場(chǎng)提高原料奶的衛(wèi)生指標(biāo)的有效途徑。奶站擠奶設(shè)備的清洗有手工清冼和自動(dòng)清洗兩種方法。手工清洗擠奶設(shè)備時(shí)，清洗過(guò)程和清洗時(shí)間由操作人員控制，清洗是否干凈由操作人員通過(guò)肉眼觀察決定，如果操作人員在清洗的時(shí)候減少清洗步驟或清洗時(shí)間，或者操作人員觀察的不仔細(xì)，擠奶設(shè)備的清洗質(zhì)量就很難保證，牛奶的衛(wèi)生和質(zhì)量就會(huì)受到影響。使用擠奶設(shè)備自動(dòng)清洗時(shí)，清洗操作由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成，確保了清洗質(zhì)量，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率以及牛奶的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)奶站自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的了解，研發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情、成本低廉的產(chǎn)品，填補(bǔ)我國(guó)擠奶設(shè)備在自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)高新產(chǎn)品上的空白，提高我國(guó)擠奶設(shè)備產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，減少自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)及擠奶設(shè)備的進(jìn)口，降低我國(guó)奶牛場(chǎng)(特別是中小規(guī)模的奶牛場(chǎng))的設(shè)備成本，促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的健康發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)擠奶設(shè)備的研制始于建國(guó)之后，但是進(jìn)展比較緩慢。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的擠奶設(shè)備清洗控制系統(tǒng)的控制功能簡(jiǎn)單，清洗時(shí)間不能調(diào)節(jié)，清洗方式無(wú)法選擇，并且沒(méi)有與上位機(jī)的通訊功能。國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)D奶設(shè)備都沒(méi)有安裝清洗控制系統(tǒng)，清洗工作由手工完成，每次清洗需要多次開(kāi)關(guān)閥門和泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，清洗的過(guò)程和時(shí)間由操作人員手動(dòng)控制，有可能使擠奶機(jī)清洗不干凈，從而導(dǎo)致牛奶的衛(wèi)生和質(zhì)量降低，直接降低奶牛場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。國(guó)外有不少公司生產(chǎn)擠奶設(shè)備的自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)，如瑞典的Delaval(利拉法)乳業(yè)機(jī)械有限公司、英國(guó)的FULLWOOD(富爾德)畜牧機(jī)械有限公司、丹麥的SAC擠奶設(shè)備有限公司、荷蘭的GM公司等。這些公司生產(chǎn)的擠奶設(shè)備自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的功能有：整個(gè)清洗過(guò)程自動(dòng)完成、水溫不夠時(shí)能夠自動(dòng)加熱以及液位不夠時(shí)自動(dòng)報(bào)警。其中Delaval公司生產(chǎn)的清洗控制系統(tǒng)最先進(jìn)，除了具備上述的共同的功能外，還能夠自動(dòng)調(diào)配溶液的濃度。雖然這些公司的控制系統(tǒng)的功能較全，但仍然缺乏與上位機(jī)的通訊功能，而且價(jià)格較高，國(guó)內(nèi)一般奶牛場(chǎng)的購(gòu)買能力相對(duì)較低。目前國(guó)內(nèi)大型奶牛場(chǎng)安裝的帶自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的擠奶設(shè)備基本上是從國(guó)外進(jìn)口的[4]?？傊覈?guó)擠奶設(shè)備自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的生產(chǎn)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在很大的差距，但國(guó)產(chǎn)自動(dòng)清洗系統(tǒng)與國(guó)外同類機(jī)型相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)：不僅某些技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品，而且價(jià)格便宜，比進(jìn)口的便宜30%～40%；操作簡(jiǎn)便，對(duì)操作人員的操作水平要求不高；維修方便，配件齊全，長(zhǎng)期保證供應(yīng)。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)有許多奶牛場(chǎng)將目光轉(zhuǎn)向了國(guó)產(chǎn)擠奶設(shè)備自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)。1.3研究目標(biāo)設(shè)計(jì)的自動(dòng)清洗系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）PLC和觸摸屏控制整個(gè)清洗過(guò)程自動(dòng)完成；（2）通過(guò)觸摸屏按鍵選擇清洗模式，并能夠通過(guò)按鍵調(diào)用實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，如清洗方式的選擇、手動(dòng)操作、急停操作等；（3）自動(dòng)調(diào)節(jié)酸堿清洗液濃度；（4）清洗過(guò)程中水溫不夠時(shí)能自動(dòng)加熱；（5）通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)閥門和泵等的啟停顯示、工作狀態(tài)顯示、水溫顯示等；（6）可以手動(dòng)控制閥門、泵等的啟停；（7）清洗過(guò)程中濃度、液位、水溫不正常時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警。2自動(dòng)清洗系統(tǒng)的工藝流程基于PLC控制的自動(dòng)清洗系統(tǒng)主要是應(yīng)用于乳制品、飲料、精細(xì)化工等生產(chǎn)領(lǐng)域中。在此以奶站擠奶設(shè)備為例，概要地介紹奶站自動(dòng)清洗系統(tǒng)工藝要求及流程。2.1牛奶的成分及清洗劑的選擇牛奶是一種營(yíng)養(yǎng)非常豐富的食品，含有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、礦物質(zhì)、酶類等物質(zhì)[5]。在在擠奶過(guò)程中，與牛奶接觸的設(shè)備表面，易產(chǎn)生各種沉淀物，即奶垢。這些沉積物會(huì)影響殺菌設(shè)備的熱傳導(dǎo)效率，影響殺菌效果。另外沉積物也是微生物生長(zhǎng)繁殖的良好營(yíng)養(yǎng)基地，若不盡快徹底清洗牛奶擠奶儲(chǔ)存設(shè)備上的附著物，將使微生物大量繁殖，很難保證牛奶的質(zhì)量安全。牛奶的成分表如表1所示：表1牛奶成分由表1可以看出，牛奶的主要成分是水分、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖和各類礦物質(zhì)，礦物質(zhì)中主要成分是鈣和磷，其次是鈉和鎂。乳糖易溶于水，脂肪和蛋白質(zhì)難溶于水卻易溶于堿液，礦物質(zhì)易溶于酸。因此，清洗劑選擇水、堿液和酸液[6]。2.2奶站設(shè)備清洗工藝要求2.2.1工藝過(guò)程根據(jù)本項(xiàng)目的工藝流程設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)主要是對(duì)擠奶設(shè)備和儲(chǔ)奶設(shè)備進(jìn)行清洗，可以完成清水清洗、堿清洗、酸堿清洗三項(xiàng)清洗工藝。奶站擠奶設(shè)備必須在每次擠奶前后清洗干凈，制冷儲(chǔ)奶罐在將奶液排凈后進(jìn)行清洗。清洗過(guò)程分為預(yù)清洗、堿液、清水沖洗、酸洗、清水沖洗五個(gè)過(guò)程，如圖1所示。圖1清洗過(guò)程2.2.2影響因素及清洗要求預(yù)清洗：循環(huán)清洗，一般清洗時(shí)間為3分鐘，應(yīng)在擠奶完畢和制冷儲(chǔ)奶罐將奶液排凈后馬上進(jìn)行，其原因是當(dāng)室內(nèi)溫度低于牛奶溫度時(shí)容器和管道中的殘留物會(huì)發(fā)生硬化，導(dǎo)致清洗困難。預(yù)清洗只需用符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的軟性水沖洗即可，目的主要是清洗殘留物中的乳糖。水溫太低會(huì)使牛奶中脂肪凝固，太高會(huì)使蛋白質(zhì)變質(zhì)，所以溫度應(yīng)控制在36～45℃之間。堿洗：循環(huán)清洗，清洗時(shí)間為5分鐘，其原理是堿液和油脂生成易溶于水的鹽，因而方便清洗。堿洗時(shí)溫度控制在75～85℃之間，堿液濃度為0.8～1.5%。酸洗：循環(huán)清洗，清洗時(shí)間為5分鐘，清洗容器和管道中的殘留礦物質(zhì)所用清洗劑為酸液，酸洗溫度控制在75～85℃之間，酸液濃度為0.8～1.5%。后沖洗（清水沖洗）：溫水不循環(huán)清洗，清洗時(shí)間一般為3分鐘，堿（或酸）洗結(jié)束并將堿液（或酸液）排放干凈后進(jìn)行清水沖洗，清洗完畢直接將水排入污池[7]。2.3奶站清洗工藝設(shè)備及流程該清洗系統(tǒng)主要由擠奶設(shè)備清洗和儲(chǔ)奶設(shè)備清洗及控制系統(tǒng)組成，主要設(shè)備包括清洗槽、攪拌器、集乳罐、制冷儲(chǔ)奶罐、泵、閥、板式換熱器等，工藝流程圖如圖2所示。圖2奶站設(shè)備清洗工藝流程圖2.3.1擠奶設(shè)備清洗流程(1)預(yù)清洗擠奶完畢后對(duì)擠奶設(shè)備管路進(jìn)行預(yù)清洗。通過(guò)冷熱水閥L、R向清洗槽注入冷熱水，同時(shí)開(kāi)啟攪拌器1使之混合均勻，水溫調(diào)至35～46℃之間。當(dāng)水位至設(shè)定液位H時(shí)，關(guān)閉閥R、L，打開(kāi)閥E，打開(kāi)真空泵，清水由清洗槽流出經(jīng)過(guò)閥E至擠奶機(jī)，一并流入集乳罐。當(dāng)罐內(nèi)水位到達(dá)預(yù)控位置時(shí)，吸乳泵自動(dòng)開(kāi)啟，打開(kāi)閥Z1、閥A1，A2閉合，打開(kāi)閥P2、H2，清水經(jīng)由閥A1、P2、H2流回清洗槽，清洗時(shí)間設(shè)定為3分鐘。清洗過(guò)程由蒸汽加熱來(lái)保持水溫在所需范圍內(nèi)，即水溫降到下限時(shí)蒸汽閥自動(dòng)開(kāi)啟通過(guò)板式換熱器加熱，到上限時(shí)停止加熱。清洗完畢后，打開(kāi)閥G1、F，把清洗槽和集乳罐中的水排出至排污池。(2)堿洗通過(guò)閥R、L、堿調(diào)節(jié)閥將冷熱水和濃堿注入清洗槽，水溫調(diào)至75～85℃，堿液濃度為0.8～1.5%，開(kāi)始?jí)A洗程序：當(dāng)水位至設(shè)定清洗槽液位H時(shí)，將閥R、L、堿調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，打開(kāi)閥E、真空泵，清洗液從清洗槽出來(lái)經(jīng)過(guò)閥E進(jìn)入擠奶機(jī)，一并流入集乳罐。當(dāng)罐內(nèi)水位到達(dá)預(yù)控位置時(shí)，吸乳泵自動(dòng)開(kāi)啟，打開(kāi)閥Z1、閥A1，A2閉合，打開(kāi)閥P2、H2，清洗液經(jīng)由閥A1、P2、H2流回清洗槽，清洗時(shí)間設(shè)定為5分鐘。清洗過(guò)程由蒸汽加熱來(lái)保持水溫在所需范圍內(nèi)，即水溫降到下限時(shí)蒸汽閥自動(dòng)開(kāi)啟通過(guò)板式換熱器加熱，到上限時(shí)停止加熱。清洗結(jié)束后，打開(kāi)閥G1、F，清洗液由清洗槽和集乳罐中排出至污水池。(3)清水沖洗1堿洗結(jié)束并將堿液排放干凈后進(jìn)行清水沖洗。用溫水進(jìn)行清水沖洗即可。閥P1打開(kāi)、P2閉合，清水經(jīng)過(guò)閥Al、PI流入排污池，即隨即沖洗，隨即排走。清洗過(guò)程結(jié)束，打開(kāi)閥G1，將槽內(nèi)存水放盡，打開(kāi)閥F將余留在管路中的洗液排出去，所有閥門進(jìn)入初始狀態(tài)。(4)酸洗同堿洗。(5)清水沖洗2同清水沖洗1。2.3.2儲(chǔ)奶設(shè)備清洗流程(1)預(yù)清洗通過(guò)冷熱水閥L、R將冷熱水放入清洗槽，水溫調(diào)至35～46°C，當(dāng)水位到達(dá)H設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)清洗泵，清水經(jīng)過(guò)閥Z2、A2流入儲(chǔ)奶罐。當(dāng)罐內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定高度時(shí)，啟動(dòng)制冷罐清洗泵，循環(huán)水經(jīng)B2、H2流回到清洗槽。儲(chǔ)奶罐內(nèi)通過(guò)攪拌器將罐四周清洗干凈。清洗過(guò)程由蒸汽加熱來(lái)保持水溫在所需范圍內(nèi)。循環(huán)3分鐘清洗結(jié)束后，打開(kāi)閥B1、閉合B2，打開(kāi)G1，清水將直接排入污水池。(2)堿洗將冷熱水和濃堿注入清洗槽,水位調(diào)至75～85℃，堿液濃度為0.8～1.5%。當(dāng)清洗槽液位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，制冷清洗泵啟動(dòng)，清洗液經(jīng)過(guò)閥Z2，A2進(jìn)入制冷儲(chǔ)奶罐，當(dāng)罐內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定高度時(shí)，循環(huán)泵啟動(dòng)，循環(huán)水經(jīng)B2、H2流回清洗槽。儲(chǔ)奶罐內(nèi)通過(guò)攪拌器，將儲(chǔ)奶罐四周清洗干凈。清洗過(guò)程中，水溫降到下限時(shí)蒸汽閥自動(dòng)開(kāi)啟通過(guò)板式換熱器加熱，到上限時(shí)停止加熱。循環(huán)5分鐘清洗結(jié)束后，打開(kāi)閥B1，閉合B2，打開(kāi)G1，清水將直接排入排污池。(3)清水沖洗1將冷熱水放入清洗槽，當(dāng)水位到達(dá)清洗槽液位H設(shè)定值時(shí)，清洗泵啟動(dòng)，清水經(jīng)過(guò)閥Z2、A2流入儲(chǔ)奶罐，當(dāng)罐內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定高度時(shí)，啟動(dòng)循環(huán)泵，清水經(jīng)過(guò)閥B2進(jìn)入制冷儲(chǔ)奶罐，通過(guò)攪拌器2，將儲(chǔ)奶罐四周清洗干凈，清水經(jīng)由閥B1流入排污池，隨沖洗，隨排走。清洗過(guò)程結(jié)束清洗3分鐘后，打開(kāi)閥G1，直接將清水排入污水池。(4)酸洗同堿洗。(5)清水沖洗2同清水沖洗1。3系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)根據(jù)奶站全自動(dòng)清洗系統(tǒng)的工藝要求，設(shè)計(jì)奶站全自動(dòng)清洗系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。圖3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖3.1外部設(shè)備3.1.1外部輸入設(shè)備本系統(tǒng)含有一些輸入量來(lái)判斷工作環(huán)境和狀態(tài)，包括液位傳感器和溫度傳感器、酸堿濃度變送器等輸入量。在清洗槽和罐體內(nèi)都裝入壓力傳感器，用于檢測(cè)罐體的液位情況；裝有一個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器，選取PT100熱敏電阻溫度傳感器，用于檢測(cè)清洗液的溫度[8]。清洗槽、罐上裝有酸堿濃度變送器，酸堿濃度變送器通過(guò)測(cè)量溶液電導(dǎo)值來(lái)確定濃度，可在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中酸、堿在水溶液中的濃度含量。這種變送器主要應(yīng)用于鍋爐給水處理、化工溶液的配制以及環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，可釆用鋼制電極，價(jià)格便宜，可在線連續(xù)檢測(cè)酸堿液的濃度[9]。清洗槽中設(shè)置四個(gè)控制點(diǎn)，分別為：HH報(bào)警點(diǎn)、H控制點(diǎn)、L控制點(diǎn)和LL報(bào)警點(diǎn)。HH控制點(diǎn)：高液位報(bào)警，避免溢出事故的發(fā)生。H控制點(diǎn)：當(dāng)液位到達(dá)H點(diǎn)時(shí)，停止加液。L控制點(diǎn)：根據(jù)判斷進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)液處理。LL控制點(diǎn)：低液位報(bào)警，避免斷流事故的發(fā)生。集乳罐和儲(chǔ)奶罐設(shè)置三個(gè)控制點(diǎn)，分別為：HH報(bào)警點(diǎn)、H控制點(diǎn)和LL報(bào)警點(diǎn)。3.1.2外部輸出設(shè)備(1)閥門A、B、P、H為二位三通閥[10]，T型，結(jié)構(gòu)如圖4所示，A2口與入口常開(kāi)，B2口與入口常開(kāi)，P2口與入口常，H1口與入口常開(kāi)。圖4A閥結(jié)構(gòu)圖Z1和Z2為單向閥，單向閥又稱止回閥或逆止閥。用于液壓系統(tǒng)中防止液流反向流動(dòng)，只允許液流從一個(gè)方向通過(guò)。(2)泵真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡谩Ｔ谳^寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速，對(duì)被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。循環(huán)泵指裝置中輸送反應(yīng)、吸收、分離、吸收液再生的循環(huán)液用泵，一般采用單級(jí)離心泵。循環(huán)泵的流量中等大小，在穩(wěn)定工作條件下，泵的流量變化比較小。循環(huán)泵是要將水或溶液循環(huán)起來(lái)，例如水暖供熱管道中的熱水是靠循環(huán)泵循環(huán)起來(lái)的[11]。此外，該系統(tǒng)還有清洗泵、吸乳泵共四臺(tái)泵。(3)攪拌器清洗槽中的攪拌器是為了使冷熱水快速混合均勻，儲(chǔ)奶罐中的攪拌器的作用是攪拌清洗液，使清洗液充分撞擊容器壁，使清洗充分。3.2控制部分3.2.1PLC簡(jiǎn)介及選用PLC是在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展下應(yīng)運(yùn)而生的新一代邏輯控制裝置，它專門面對(duì)工業(yè)環(huán)境，可以進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作，帶有存儲(chǔ)器，可編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。在眾多PLC產(chǎn)品當(dāng)中，西門子公司推出了的SIMATICPLCS7系列PLC以其強(qiáng)大的功能、極快的處理速度、良好的性能得到了最廣泛的應(yīng)用，其中本系統(tǒng)采用的S7-300系列具有模塊化、無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得S7-300系列廣泛應(yīng)用在各種從小規(guī)模到中等性能要求的控制任務(wù)中，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，性價(jià)比較好的高性能PLC[12]。本控制系統(tǒng)選用西門子S7-300PLC作為控制核心。3.2.2PLC選型本系統(tǒng)有模擬量輸入，選擇CPU型號(hào)為313C，它是一種緊湊型CPU，帶集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出。電源選用PS307，PS電源模板將220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電供給PLC系統(tǒng)使用，輸出電流為5A。3.2.3PLC外部接線I/O分配圖如圖5所示：圖5PLC外部接線圖3.2.4I/O點(diǎn)分配通過(guò)對(duì)清洗系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的分析，得出該控制系統(tǒng)的所有輸入輸出點(diǎn)，控制系統(tǒng)中所有的I/O點(diǎn)分配如表2所示。表2I/O分配表數(shù)字量輸入輸出分配I0.0清洗槽液位HQ0.6熱水閥I0.1清洗槽低液位LQ0.7循環(huán)泵I0.2集乳罐液位HQ1.0吸乳泵I0.3儲(chǔ)奶罐液位HQ1.1清洗泵I0.4清洗槽高液位HHQ1.2堿泵I0.5清洗槽低液位LLQ1.3酸泵I0.6集乳罐高液位HHQ1.4攪拌器1I0.7集乳罐低液位LLQ1.5真空泵I1.0儲(chǔ)奶罐高液位HHQ1.6E閥I1.1儲(chǔ)奶罐低液位LLQ1.7G1閥Q0.0Q閥Q2.0Z1閥Q0.1A閥Q2.1Z2閥Q0.2B閥Q2.2熱蒸汽閥Q0.3P閥Q2.3攪拌器2Q0.4F閥Q2.4H閥Q0.5冷水閥模擬量輸入分配PIW1清洗液溫度PIW2清洗液濃度控制過(guò)程中需要10個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，21個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，2個(gè)模擬量輸入點(diǎn)。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及其特性，并考慮留有一定的升級(jí)和修改的余地，CPU313C帶集成數(shù)字量和模擬量輸入輸出，24個(gè)數(shù)字量輸入和16個(gè)數(shù)字量輸出以及5個(gè)模擬量輸入和2個(gè)模擬量輸出，配置一塊D08作為數(shù)字量輸出模塊。3.3顯示部分為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成，觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏的基本原理是用戶用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置(以坐標(biāo)形式)被觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過(guò)接口(如RS232串行口)送到CPU，從而確定輸入的信息。采用觸摸屏技術(shù)的原因有很多，如惡劣環(huán)境中數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算機(jī)之間的密封、保護(hù)需要采用觸摸技術(shù)。觸摸屏是用戶和計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的最簡(jiǎn)單的、最直接的方式。盡管觸摸屏技術(shù)相對(duì)較新，但是用戶和觸摸屏交互的基本方式已非常久遠(yuǎn)：你的手可伸向你想要的東西，這幾乎是所有人的本能?，F(xiàn)在各行各業(yè)都已經(jīng)成功的將觸摸屏的效用發(fā)揮到各自的應(yīng)用中，觸摸屏帶來(lái)的實(shí)質(zhì)益處有以下幾點(diǎn)[13]。(1)簡(jiǎn)化了人機(jī)界面，使用戶無(wú)需任何培訓(xùn)就可以使用計(jì)算機(jī)。(2)提高了精確度，消除了操作員誤操作的可能性。(3)觸摸屏取代了鍵盤和鼠標(biāo)。(4)結(jié)實(shí)耐用，可以承受鍵盤和鼠標(biāo)易受損壞的場(chǎng)所。(5)通過(guò)觸摸屏可以快速訪問(wèn)所有類型的數(shù)字媒體，不會(huì)受到文本界面的妨礙。(6)底座更小，保證空間不被浪費(fèi)，因?yàn)槌鋈朐O(shè)備己經(jīng)完全整合到顯示器中。由于本項(xiàng)目的PLC選用西門子的產(chǎn)品，則人機(jī)界面也采用西門子的產(chǎn)品SIMATICTP277，操作方便，靈活性好。西門子人機(jī)界面的特點(diǎn)[14]。(1)過(guò)程可視化：在人機(jī)界面上動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程數(shù)據(jù)(即PLC采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù))。(2)操作員對(duì)過(guò)程的控制：操作員通過(guò)圖形界面來(lái)控制過(guò)程。(3)顯示報(bào)警：當(dāng)被檢測(cè)變量超出設(shè)定值時(shí)，過(guò)程的臨界狀態(tài)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。(4)記錄歸檔功能：順序記錄過(guò)程值和報(bào)警信息，便于檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。(5)輸出過(guò)程值和報(bào)警記錄：例如可在某一班結(jié)束時(shí)打印輸出生產(chǎn)報(bào)表。(6)過(guò)程和設(shè)備的參數(shù)管理：將過(guò)程和設(shè)備的參數(shù)存儲(chǔ)在配方中，可以一次性將這些參數(shù)從人機(jī)界面下載到PLC中，以便改變產(chǎn)品的品種。4PLC軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)選用西門子S7-300PLC為控制核心，采用STEP7作為軟件編程環(huán)境，對(duì)奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化編程，完成控制系統(tǒng)主程序和子程序流程圖繪制，在此基礎(chǔ)上完成軟件設(shè)計(jì)工作。4.1STEP7硬件組態(tài)硬件組態(tài)的主要工作是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的硬件配置，將電源模塊、CPU模塊、信號(hào)模塊等設(shè)備安裝到模擬生成的相應(yīng)機(jī)架上，生成一個(gè)與真實(shí)系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)，并對(duì)每個(gè)硬件組成模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和和修改的過(guò)程。S7-PLC300PLC的模塊在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置默認(rèn)的參數(shù)作為模塊的運(yùn)行參數(shù)，一般情況下，用戶不需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這樣加快了硬件組態(tài)過(guò)程[15]，STEP7硬件組態(tài)界面如圖6所示。圖6硬件組態(tài)電源模塊放入1號(hào)槽，CPU模塊放入2號(hào)槽，3號(hào)槽是接口模塊，本項(xiàng)目中只有一個(gè)機(jī)架，3號(hào)槽空著，4-11號(hào)槽放置其它模塊。4.2PLC程序設(shè)計(jì)硬件組態(tài)完成后，始程序設(shè)計(jì)。編寫程序前要確定所有的外部變量，在符號(hào)表中輸入符號(hào)名稱、絕對(duì)地址、數(shù)據(jù)類型和注釋，如下圖7所示。圖7硬件組態(tài)完成符號(hào)編輯后，在程序塊中添加塊，開(kāi)始梯形圖編輯。STEP7軟件中程序塊有多種，組織塊（OrganizationBlock，簡(jiǎn)稱OB）、功能（Function，簡(jiǎn)稱FC）、功能塊（FunctionBlock，簡(jiǎn)稱FB）、系統(tǒng)功能（SystemFunction，簡(jiǎn)稱SFC）、系統(tǒng)功能塊（SystemFunctionBlock，簡(jiǎn)稱SFB）、背景數(shù)據(jù)塊（InstanceDataBlock，簡(jiǎn)稱背景DB）、共享數(shù)據(jù)塊（ShareDataBlock，簡(jiǎn)稱共享DB）。這些塊主要編輯用戶程序或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。完成上述步驟，開(kāi)始進(jìn)行程序編寫：（1）主程序OB1OB1是整個(gè)系統(tǒng)的主程序，CPU運(yùn)行后循環(huán)調(diào)用主程序OB1，當(dāng)調(diào)用某個(gè)子程序的條件滿足時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序執(zhí)行子程序功能。在0B1中可調(diào)用5個(gè)子程序，分別是擠奶設(shè)備清洗子程序FC1，儲(chǔ)奶設(shè)備清洗子程序FC2，手動(dòng)子程序FC3，急停子程序FC4，復(fù)位子程序FC5，OB1流程圖如圖8所示，部分程序如圖9所示。圖8OB1流程圖圖9OB1程序圖擠奶/儲(chǔ)奶設(shè)備清洗擠奶設(shè)備清洗和儲(chǔ)奶設(shè)備清洗有五個(gè)過(guò)程，當(dāng)某一個(gè)過(guò)程的執(zhí)行標(biāo)志被按下的時(shí)候，調(diào)用相應(yīng)的子程序執(zhí)行清洗。全自動(dòng)清洗在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)好5個(gè)執(zhí)行標(biāo)志都被按下。5個(gè)執(zhí)行標(biāo)志分別是清水洗1執(zhí)行標(biāo)志、堿洗執(zhí)行標(biāo)志、清水洗2執(zhí)行標(biāo)志、酸洗執(zhí)行標(biāo)志、清水洗3執(zhí)行標(biāo)志。設(shè)備清洗流程圖如圖10所示。圖10設(shè)備清洗流程圖（3）第一次循環(huán)清水洗(預(yù)清洗)當(dāng)?shù)谝淮吻逅磮?zhí)行標(biāo)志被按下時(shí)，調(diào)用第一次清水洗子程序。當(dāng)液位到達(dá)L，判斷水溫是否在35～46℃，工藝要求是在36～45℃，考慮到系統(tǒng)的滯后，程序中設(shè)定為38～43℃。第一次循環(huán)清水洗的流程圖如圖11所示。圖11第一次循環(huán)清洗流程圖（4）酸/堿洗當(dāng)酸/堿洗執(zhí)行標(biāo)志被按下時(shí)，調(diào)用酸/堿洗子程序，酸/堿洗的流程圖如圖12所示。圖12酸/堿洗流程圖（5）清水沖洗(第三次清水洗)當(dāng)清水沖洗執(zhí)行標(biāo)志被按下時(shí)，調(diào)用清水沖洗子程序，清水沖洗子程序的流程圖如如圖13所示。圖13清水沖洗流程圖（6）手動(dòng)程序當(dāng)手動(dòng)標(biāo)志按下時(shí)，轉(zhuǎn)到手動(dòng)子程序FC3，通過(guò)手動(dòng)標(biāo)志位控制閥門、泵的啟停。在系統(tǒng)清洗的過(guò)程中，手動(dòng)標(biāo)志不起作用，在清洗前、急停后或清洗結(jié)束后手動(dòng)標(biāo)志才能作用，手動(dòng)部分程序如圖14所示。圖14手動(dòng)程序（7）急停子程序當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障報(bào)警或操作者想要終止清冼時(shí)，按下急停按鈕，調(diào)用急停子程序FC4，執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位，整個(gè)清洗過(guò)程終止部分程序如圖15所示。圖15急停子程序（8）復(fù)位子程序當(dāng)清洗結(jié)束時(shí)，調(diào)用復(fù)位子程序FC5，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)恢復(fù)到清洗之前的狀態(tài)，部分程序如圖16所示。圖16復(fù)位子程序（9）報(bào)警程序在清洗的過(guò)程中當(dāng)清洗槽水位、清洗液溫度、酸堿液濃度有異常情況時(shí)，會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。在觸摸屏軟件中設(shè)定報(bào)警變量閃爍，這樣就可以把PLC中程序的報(bào)警送到觸摸屏上顯示出來(lái)，便于操作者發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理。（10）模擬量輸入輸出轉(zhuǎn)換本課題中，有兩個(gè)模擬量輸入，分別是清洗液的溫度和濃度。清洗液的溫度和濃度用傳感器測(cè)量，傳感器將輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流、溫度、或電阻信號(hào)供PLC采集,PLC的模擬量輸入模板將該電壓、電流、溫度、或電阻信號(hào)等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。在PLC程序內(nèi)部要對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行比較、運(yùn)算時(shí)將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際物理值(對(duì)應(yīng)于傳感器的量程)。STEP7自帶模擬量轉(zhuǎn)換功能塊FC105和FC106。（11）共享數(shù)據(jù)塊如圖17所示DB1定義了各種清洗狀態(tài)，在程序執(zhí)行的過(guò)程中，用MOVE指令給其賦值，用CMP==1進(jìn)行比較，滿足比較條件時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的指令，這些類型為整型。圖17DB1數(shù)據(jù)塊如圖18所示DB2定義了清洗標(biāo)志位，類型為布爾型。當(dāng)某個(gè)清洗標(biāo)志位被置位時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的清洗指令。圖18DB2數(shù)據(jù)塊如圖20所示DB3定義了清洗時(shí)間，類型為S5TIME型。圖19DB3數(shù)據(jù)塊如圖20所示DB4定義了濃度和溫度。圖20DB4數(shù)據(jù)塊如圖21所示DB5定義了手動(dòng)標(biāo)志位，當(dāng)手動(dòng)標(biāo)志位按下時(shí)，相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。圖21DB5數(shù)據(jù)塊如圖22所示DB6定義了報(bào)警。圖22DB6數(shù)據(jù)塊5控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)5.1WinccFlexible簡(jiǎn)介該全自動(dòng)清洗系統(tǒng)選用了西門子公司的TP277觸摸屏，TP277觸摸屏是西門子公司按照我國(guó)中小型自動(dòng)化產(chǎn)品用戶的需求而設(shè)計(jì)出的觸摸屏，與他們的S7-300可編程控制器配合使用，在可靠性和性價(jià)比方面都得到了自動(dòng)化領(lǐng)域的一致認(rèn)可。TP277觸摸屏可以采用WinccFlexible2008中文版進(jìn)行組態(tài)。TP277觸摸屏上所顯示的文本、操作、圖形以及顯示元素，需要先在上位計(jì)算機(jī)上通過(guò)Winccflexible組態(tài)軟件來(lái)創(chuàng)建。上位計(jì)算機(jī)可以通過(guò)串行接口或MPI/ROFIBUS-DP口連接至TP277觸摸屏，這樣就可以將上位計(jì)算機(jī)已經(jīng)組態(tài)好的畫面下載到TP277觸摸屏。當(dāng)項(xiàng)目下載成功后，可以用專門的通訊線將觸摸屏與PLC連接。Winccflexible是一個(gè)集成的HMI(HumanMachineInterface人機(jī)界面)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它是結(jié)合西門子公司在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和MicrosoftPC軟件技術(shù)的面向?qū)ο蟮?2位應(yīng)用軟件，Winccflexible是在生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)，提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息報(bào)警、過(guò)程值歸檔以及報(bào)表打印等模塊，使其具有高性能的過(guò)程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)管理功能[17]。Winccflexible實(shí)時(shí)分批從可編程控制器中讀出相關(guān)監(jiān)測(cè)和計(jì)算參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和存儲(chǔ)。同時(shí)計(jì)算機(jī)可對(duì)存盤數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、組合處理。對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)按參數(shù)類別、工藝等特點(diǎn)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，用于數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)，可對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行在線修改。5.2觸摸屏通訊打開(kāi)WinCCFlexible2008軟件的連接編輯器，與S7-300連接。接口IF1B與PLC的Station連接如圖23所示。圖23MPI觸摸屏通訊5.3觸摸屏變量的生成與屬性設(shè)置每個(gè)變量都有一個(gè)符號(hào)名和數(shù)據(jù)類型。外部變量是操作單元與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁，是PLC中定義的存儲(chǔ)單元的映像，其值隨PLC的程序執(zhí)行而改變。內(nèi)部變量與PLC沒(méi)有連接，只有HMI設(shè)備能訪問(wèn)內(nèi)部變量。內(nèi)部變量用名稱來(lái)區(qū)分，沒(méi)有地址。打開(kāi)變量編輯器，創(chuàng)建和編輯變量。表為變量的名稱、數(shù)據(jù)類型和地址。HMI通過(guò)變量與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？梢钥闯觯總€(gè)變量都需要對(duì)數(shù)據(jù)類型、連接方式、與硬件相關(guān)的地址和采樣周期等參數(shù)進(jìn)行，并且需要對(duì)變量賦予變量名[18]，變量設(shè)置如圖24所示。圖24觸摸屏變量5.4觸摸屏畫面設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要通過(guò)觸摸屏界面設(shè)計(jì)進(jìn)行人機(jī)通話，完成層壓機(jī)參數(shù)設(shè)置，并起到實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。觸摸屏界面設(shè)計(jì)主要在Winccflexible的編輯環(huán)境下完成的。（1）主畫面點(diǎn)擊系統(tǒng)主畫面，可以選擇擠奶設(shè)備清洗、儲(chǔ)奶罐清洗或返回三個(gè)按。點(diǎn)擊其中的一個(gè)按鈕，進(jìn)入相應(yīng)的畫面，如圖25所示。圖25主畫面（2）選擇清冼方式畫面清洗分為全自動(dòng)清洗和選擇清洗，可以根據(jù)需要選擇相應(yīng)的清洗方式如圖26所示。圖26選擇清洗方式畫面編輯清洗方式畫面如果選擇設(shè)備的選擇清冼，顯示編輯清洗方式畫面。根據(jù)需要選擇清洗方式，還可以設(shè)定清洗時(shí)間。圖27編輯清洗方式畫面確認(rèn)畫面在擠奶設(shè)備和儲(chǔ)奶罐畫面清洗之前，有一個(gè)確認(rèn)畫面，保證擠奶過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。圖28確認(rèn)畫面擠奶設(shè)備清洗畫面在擠奶設(shè)備清洗畫面里，可以顯示當(dāng)前進(jìn)行的操作和水溫。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，可以直的在畫面中觀察出來(lái)。當(dāng)手動(dòng)按鈕按下時(shí)，可以手動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。在清洗過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，可以按下急停按鈕，清洗過(guò)程終止。圖29擠奶設(shè)備清洗畫面儲(chǔ)奶設(shè)備清洗畫面圖30儲(chǔ)奶設(shè)備清洗畫面（7）報(bào)警畫面首先要在報(bào)警管理中設(shè)置報(bào)警變量，如圖31所示。圖31報(bào)警變量設(shè)置系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，報(bào)警畫面如圖32所示。圖32報(bào)警畫面5.5WinccFlexible和PLC的集成仿真模擬在STEP7的項(xiàng)目中創(chuàng)建了HMI站后，為了實(shí)現(xiàn)PLC與HMI設(shè)備之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)交換，使用STEP7集成的工具軟件建立他們之間的連接。該系統(tǒng)通過(guò)MPI連接兩個(gè)站點(diǎn)，如圖33所示：圖33組態(tài)MPI網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)PLCSIM，將用戶程序和組態(tài)信息下載到仿真PLC，將仿真PLC切換到RUN或RUN-P模式。單擊WinccFlexible工具欄上的運(yùn)行按鈕，啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，開(kāi)始模擬HMI。如圖34所示的PLCSIM界面上，可以看到IB0第0位、QB0第5、6位前面的方框中打?qū)?，清洗液到H液位，熱水閥、冷水閥動(dòng)作。圖34PLCSIM仿真結(jié)果在PLCSIM仿真運(yùn)行的同時(shí)，單擊程序編輯器工具欄的監(jiān)視按鈕，進(jìn)入監(jiān)視狀態(tài)。在圖35所示監(jiān)視畫面中，可以更直觀的看到閥、泵的動(dòng)作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)的圖標(biāo)由淺藍(lán)色變?yōu)榫G色。在梯形圖中，每個(gè)變量的位置上會(huì)顯示該變量的當(dāng)前值，如處于有效狀態(tài)的元件顯示為綠色實(shí)線，處于無(wú)效狀態(tài)的元件顯示為淺藍(lán)色，這樣提供了對(duì)程序狀態(tài)檢測(cè)和跟蹤調(diào)試的功能，更能清楚顯示程序設(shè)計(jì)的合理、及程序的準(zhǔn)確性。圖35擠奶設(shè)備監(jiān)視畫面運(yùn)行結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)從整體角度出發(fā)，首先對(duì)奶站自動(dòng)清洗系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和研究的必要性進(jìn)行介紹，接著在分析自動(dòng)清洗系統(tǒng)的工藝流程和系統(tǒng)組成，對(duì)奶站清洗設(shè)備的主要組成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定奶站自動(dòng)清洗PLC控制系統(tǒng)方案，從系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)分別進(jìn)行說(shuō)明。主要做了以下工作：(1)首先了解和明確課題的設(shè)計(jì)要求，分析奶站自動(dòng)清洗系統(tǒng)的功能及要