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濾嘴棒成型機是香煙的過濾嘴生產的主要設備，其生產所用的固化劑是甘油脂。目前，我國成型機只帶有一個儲油箱，儲油箱的甘油脂是由人工進行注入，平均每個工班加注2～3次，工人勞動強度大，在加注過程中不可避免的造成浪費，不利于企業管理。在此，我們介紹PLC+PC甘油脂自動控制管理系統。
1、現場條件及設計思想
卷煙廠的濾嘴棒生產線一般由幾臺到十幾臺成型機組成，這對集中甘油脂自動供料控制和管理帶來便利，各成型機組即是生產線的一部分，又相對獨立。因此，系統設計應具備：
①能對各機臺的儲油箱的液位、加注、機臺的啟、停狀態等進行檢測，并對油箱加注進行控制。當生產線上某臺機組的啟動、停止或發生故障時，不影響整個系統的正常工作。并在每個機臺設有故障診斷用I/O口，便于維修。
②能對集中供油的甘油脂槽進行油料注入和輸出的控制，液位和流量的數據采集存儲，并通過人機界面顯示。甘油脂槽的油脂注入使用兩臺泵，可同時工作，也可分別單獨工作，控制方式可手動，也可自動，系統對注入的油液具有累計儲存和顯示。同樣，油脂的輸出也用兩臺泵，采用一開一備工作方式，控制同樣具有手動和自動，系統能對實際消耗總量進行累計儲存和顯示。油槽的加注控制信號由油槽液位傳感器產生，輸出信號由各機臺儲油箱液位傳感器產生，當生產線無加注請求時，輸出泵處于待機狀態。系統具有報警功能。
③車間控制室的計算機系統能對整個甘油脂自動輸送系統進行遠程監控、數據統計管理，并通過網絡與廠管理控制中心進行信息傳送。監控時，計算機具有良好的人機界面，全中文顯示，主畫面為三維效果系統狀況圖，對系統的各種工作狀態參數進行數據采集、整理、統計和顯示，并可隨時調用和打印。出故障時，能自動顯示故障部位，并給予故障提示，自動記錄故障內容和時間。
④成型機、甘油脂槽和車間控制室三者相互之間通信和控制距離可達70m。
2、系統硬件結構
根據現場條件和設計思想，整個系統分監控管理層和現場測控層，如圖1系統結構框圖所示。監控管理層由1臺PC機承擔，現場測控層由PLC主站和現場機臺從站組成。各層通過PROFIBUS工業現場總線連接。
監控PC機：監控選用IBMPC機，配有CITECT V5軟件和CP5611現場總線接口卡，通過PROFIBUS-FMS工業現場總線獲取PLC等數據采集設備中的數據，這樣工業PC與現場總線連接成能完成組態、運行、操作、存儲和打印等功能的完整的控制網絡系統。
PLC主站：PLC采用SIMATIC S7-300的模塊系列，主站為CPU315-2D模塊化中型PLC，它具有強大的處理能力，并集成了PROFIBUS-DP現場總線接口裝置。PLC的編程控制在編程器PG 的STES7 V5.1中完成后寫入CPU315-2D，CPU315-2D就可讀取總線上的所有I/O模塊的狀態字，同時進行甘油脂槽油料注入和輸出的控制、液位和流量的數據采集處理和從站ET200控制。為方便現場操作，PLC配有獨立的OP操作面板、數據處理顯示和報警功能。PLC的主要控制和數采的輸入輸出信號見表1。
表1 主要輸入輸出信號
Table 1 mostly in-out signal
現場機臺從站：從站以ET200S遠程I/O模塊為核心，用于機臺的儲油箱的液位、加注、機臺的啟停狀態等檢測，并對加料進行控制。從站裝于機臺內，通過模板IM151與PROFIBUS-DP現場總線連接，按主/從模式向現場設備提供輸出數據并向CPU或上位機饋送輸入數據。I/O模塊帶可編程口用于故障檢測。
3、系統軟件結構
系統軟件主要包括PLC程序、OP操作面板程序、網絡配置和上位機監控軟件。
3.1 PLC程序
PLC程序的編制是在編程器PG中完成。采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300的配套編程工具STEP7 V5.1完成硬件組態、參數設置、編程、測試、調試和文檔處理。PLC程序由組織塊（0B）、功能（FC）、數據塊（DB）構成。其中，OB是系統操作程序與用戶程序之間的接口，用于控制程序的運行。主程序循環OB1采用CALL指令調用功能FC程序。
OB1如下：
CALL FC1
CALL FC2
CALL FC3
FC是用戶子程序，為了方便編程和調試，用戶程序采用模塊結構，即按各功能要求分為甘油脂槽的液位及輸入和輸出流量數據檢測（FC1），甘油脂輸入和輸出的控制（FC2），從站ET200測控（FC3）等。用戶程序采用邏輯梯形圖編寫,如其FC3如下：
DB是用戶定義的用于存取數據的存儲區。另外，PLC程序還包含輔助程序，如循環中斷OB35、時間錯誤OB80、電源故障OB81、診斷中斷OB82、插入/移走模板中斷OB83、CPU硬件錯誤OB84、優先級錯誤OB85、機架故障OB86、通訊錯誤OB87、編程錯誤OB121、訪問錯誤OB122等
3.2 OP操作面板程序
為方便現場操作，在PLC主站控制柜上裝有OP操作顯示面板，其采用SIEMENS公司的SIMATIC Protool/Pro P5.0軟件進行組態，其主要功能是系統啟/停、自動/手動轉換、急停等操作和現場工作狀態及數據顯示等。
3.3 網絡配置
網絡組態采用SIEMENS公司的SIMATIC NET，NCM S7 PROFIBUS組態軟件完成PROFIBUS S7通訊網的網絡組態。
在上微機設計安裝CP5611網卡，在PLC主站安裝CP342-5通訊模塊，通過PROFIBUS S7通訊電纜完成上微機與PLC主站之間的通訊網絡硬件組態。
3.4 監控軟件設計
監控計算機用戶軟件是在Windows2000平臺上，應用SIEMENS公司的CITECT V5軟件開發的。監控計算機以三維效果系統狀況圖的形式輸出系統各設備運轉狀態、甘油脂瞬態流量和累計流量、甘油槽液位，并可對系統啟動和停止、輸出泵的選擇及控制、輸入泵的選擇及控制等進行操作，同時，還裝有STES7 V5.1，可對PLC進行遠程編程或修改。為防止非專職操作人員非法操作，系統設有專職人員登錄窗口。由于用戶軟件運行于Windows2000操作系統平臺之上，給用戶將來建立工廠管理網帶來方便。
4、其它應考慮的問題
4.1 由于工業現場的惡劣環境，干擾較大，我們對PLC 交流供電采用380/220V的隔離變壓器（變壓器級間屏蔽層接地），對其進行懸浮供電，以隔離由電網引入的干擾。線路敷設時，將PLC控制信號線與交流電源線分開布線，最大限度的降低靜電和電磁感應干擾。這樣做的好處是把輸入和輸出、強電和弱電明顯隔離分開，進一步減小干擾，同時也避免了接線錯誤。
4.2 在控制柜結構設計時，要充分注意到散熱和防塵問題。因熱量向上散發，發熱元器件盡可能裝于柜子的上部，并增設散熱風扇，通風道的進出口要進行防塵處理。
4.3在現場系統調試時，PLC應對流量計、液位計、甘油槽等進行計數校驗。
4.4如果監控計算機、PLC、ET200距離太遠，則應考慮增設中繼站。
5、綜述
用PLC+PC實現的甘油脂自動輸送系統控制已用于卷煙廠生產，幾年來的實踐證明，該系統抗干擾能力強，控制精度高，實現了系統數據采集處理、系統各環節狀況檢測控制、系統監控管理等全方位、全數字化、全開放的控制過程自動化、系統網絡化，為企業降低了生產成本。