摘要：根據食用菌培養料自動套袋裝袋機工藝流程及控制要求，設計了一套基于S7-200 SMART 的控制系統；結合現場控制工藝需求，分析了硬件配置以及軟件控制流程；提出了一些關于S7-200 SMART的應用感受；經過實際生產中的應用，該控制系統工作穩定，高效，滿足控制工藝需求。

    關鍵詞：S7-200 SMART；食用菌培養料自動套袋裝袋機

    1　項目簡介

    中國有豐富的食用菌資源，也是最早栽培食用菌的國家之一。由于食用菌含有多種人體健康必需的物質，近年來受到越來越多消費者的歡迎，市場需求迅速擴大，但是其加工機械，特別是裝袋機的發展比較緩慢。本文中設計的裝袋機采用PLC控制，能夠自動把食用菌培養料裝入聚丙烯、低壓聚乙烯菌種袋中，大大減輕了操作者的勞動強度，同時還提高了裝袋效率。

    技術參數

    （1）總功率3kW
    （2）工作電壓：AC380V；
    （3）裝袋速度：800 -1000袋/h；
    （4）工作氣壓：約0.7Mpa；
    （5）重量：約800kg
    （6）外形尺寸：2000×1000×1800mm

    結構：主要由機架、主軸、圓齒盤、裝料盤及傳動機構、氣壓控制系統、電控柜等組成。

    原理：食用菌培養料裝袋機主要由一個間歇旋轉的裝料盤通過變頻調速和勻速旋轉的壓力盤及傳動機構組成。裝料盤上均布若干個料筒，通過真空泵來取袋，氣動機構配合完成張袋、套袋全過程，料筒下方套上塑料袋，隨著裝料盤的旋轉，將菌料自動裝入塑料袋，同時正對料筒上方的壓料氣缸把培養料壓實，即可將塑料袋中的菌料均勻壓緊，能使菌菇健康生長；而且可根據需要調節菌料松緊度。自動食用菌培養料裝袋機結構簡單，適用于各種菌袋。

    2　工藝流程結構圖（如圖1所示）

                     
                              圖1 工藝流程圖

    3　方案確定

    該用戶是國內食用菌裝袋機械的知名產商，對設備元器件品牌和性能的要求都非常高，尤其是電控產品。同時為了滿足出口歐美市場的需求，最終選用西門子產品作為最終的方案，包括S7-200 SMART PLC，SMART LINE觸摸屏和V20變頻器。S7-200 SMART本體集成以太網接口，使用普通的網線就能下載程序。以太網接口的另一個巨大優勢是工程師可以利用互聯網對現場設備進行遠程診斷、修改程序，而其中只需要進行簡單的VPN設置，為用戶提供了方便快捷的售后服務途徑。SMART LINE觸摸屏本體也集成以太網接口，與S7-200 SMART無縫連接，得力于以太網的高速通訊，畫面響應及時，比起串口通訊，用戶體驗更好。V20變頻器操作簡單，根據鏈接宏設定，使用戶易學易懂。S7-200 SMART與V20是用I/O控制多段速，來實現轉盤定位。

                         
                                        表1 I/O分配清單

                                         表2 主要硬件配置表
                      

    4　軟件開發

    自動套袋裝袋機分兩種工作模式。手動模式：在HMI里面設計每個機構手動按鈕，每一個動作都可以單獨運行，方便機構調試。自動模式：通過按下啟動按鈕，自動完成培養料自動套袋。通過停止按鈕，完成一個周期后自動停止。

    PLC程序由主程序、畫面密碼、自動、參數和手動共5部分組成，部分程序如圖所示。

    （1）主程序主要用結構化編程，結構化編程很清晰對程序進行修改，對設備動作進一步優化，同時降低CPU掃描周期；

    （2）畫面密碼主要是控制HMI畫面切換和用戶登錄數據處理；

    （3） 自動就是在自動模式下根據設定的工藝流程自動運行；

    （4）參數主要是設定機構動作運行數據；

    （5）手動主要是在手動模式下手動操作運行。

               
                                    圖2 用戶密碼輸入正確切換畫面

                     
                                        圖3 轉盤高速定位

    HMI組態中總共7頁畫面: 開機畫面1頁，手動畫面1頁，自動畫面1頁，參數畫面1頁，參數更改登錄畫面1頁，部件標識畫面2頁，使用了162個變量。

    HMI整個畫面有開機畫面中菜單欄來選擇操作畫面，且每個子畫面都有相對菜單欄來選擇相對操作畫面。

    5　應用體會

    由于S7-200 SMART和SMART LINE都集成了以太網接口，使用路由器便能把二者和電腦連在一起，通過選擇IP地址對相應的設備進行編程。S7-200 SMART編程軟件自帶浮動框提示功能，將鼠標挪到某個功能塊，即會顯示各管腳賦值的數據類型，根據提示進行賦值即可。如果數據類型不符，還會有紅色波浪線提示，非常人性化，大幅提高編程效率。另外，V20變頻器提供鏈接宏功能，簡單易用。通過用戶的測試表明，這套由S7-200 SMART PLC，SMART LINE觸摸屏和V20變頻器組成的小型自動化解決方案提高了設備性能，操作簡單，易于使用。