郭奇
河南省纳禾自动化系统有限公司 河南郑州 451162
摘要：随着时代的发展，科技的进步，越来越多的高新技术被应用到工业生产中，为工业生产带来了自动化以及智能化的生产办法。本文作者通过对食品生产线计算机控制系统研究多年的实际经验，对食品生产线计算机控制系统设计展开了深入的调研与分析，并根据实际情况给出相应的计算机控制系统设计方法，希望能对相关行业起到一定的启发作用。
关键词：食品生产线；计算机控制系统；设计
1食品生产线计算机控制系统的功能
随着电子信息技术的不断发展和优化，越来越多的计算机控制流程被应用在食品生产中，为食品的生产带来了自动化、智能化、流程化的管理方案。将计算机控制系统应用于食品生产线中，能够将食品生产线彻底进行工业化生产的改革，也是我国食品行业解放生产力，提升生产效率的必由之路[2]。
（1）计算机控制系统的硬件设计。
食品生产线前段的流程就有数百米长。因此在进行计算机控制系统的硬件设计时，一般会将整个网络分为顶层网络、中层网络以及底层网络三层。其中，顶层网络负责实时管控整个生产工艺流程、生产配方与生产参数的调整。这一层的硬件设计中，需要两台工业计算机进行控制，其中一台是操作员进行实时调控，另一台则作为工程师进行宏观调控使用。在生产管理办公室应该放置一台计算机，这台计算机与下面进行调控的两台计算机能够产生一定的联动效应，进而使生产和管理人员能够随时查看设备参数以及产品的生产情况，进而为产品生产与销售做好相应的准备工作。这三台硬件设备都是以以太网的形式进行数据交换。中层网络是整个食品生产厂能够进行内部数据交换和外部数据对接的通讯网络，其网络传输的速率较快，并且通讯接线方式较为简单，通讯的距离较远。一般情况下，中层网络会采用两套可编程的数控编辑器，采用315-2DPCPU。每台编辑器有其他开发者选项和对应的功能，其中一台负责进行前段的塑形以及食品材料的控制，另一台负责烘焙温度调整，速度调整以及食品包装入库的调控。现场操作的硬件系统上会安装相应的通讯装置，能够相互之间传递和获取数据。数控编辑器包括S7-300PLC的主站以及其他从站设备。底层的网络是针对工艺中细节化的流程处理，其中包括对叠酥机，轧面机、切割机以及流水线的工艺控制，需要每个都有一定的人机交互控制设备，能够实时调控工艺参数。工艺参数的调控包括对工艺流程中的物料速度，物料种类，轧制力量的调控。底层网络的调控要具有双向的数据传输体系，从而确保工作人员能够从相应的系统上查询到设备与数据的相应参数。计算机控制系统的硬件要能够实现人机交互，数据传递以及工艺参数的调整，从而确保生产流水线中的工艺配方、流程、机器的运作皆在掌控之中[3]。
（2）计算机控制系统的软件控制。
食品厂生产线的计算机控制系统软件开发由两部分组成，一部分是上位计算机监控系统。这个系统是一个功能强大，存储能力极强的数据库。通过VB进行程序编程以及图形的优化设计，从而使生产流水线中的图形能够传递到前端，使管理人员方便进行监控，同时能够提供庞大的图形工具供其调整使用。
第二个部分是通讯软件的开发。通讯软件要能够提供相应的实时性通讯功能，使生产现场的实际情况能够进行有效传递和通讯，确保管理者掌握实际情况。其中上位计算机软件系统主要是对监控画面的调取，软件的功能应该能够有人机交互系统，主画面的传递，生产配方的预设计、日生产报表以及月生产报表的绘制和生成，故障检修记录的存储等。同时还要有对高温区以及各个设备电动机的温度检测。随着食品生产厂家不断提出新的要求，软件控制系统要能够满足多个食品的生产管理过程。在过去，相关参数都是由技术人员进行手工调整，耗费了大量的人力与物力，提升了生产成本。而通过软件控制系统，能够将各个食品的生产参数进行录入与存储，并且能够进行智能化自动化的调整，从而确保食品生产线流程能够更加简洁，生产调整的成本大大降低。
2食品生产线自动化控制系统的总体方案设计
食品生产线自动控制系统的主要控制技术需求，包括生产过程控制、过程数据采集与处理、设备状态数据的采集处理、报警与紧急事件处理、关键工艺参数的监控还有信息集成服务。根据食品生产的工艺流程，实现食品生产线的安全高效运行，实时采集生产线的食品生产情况，通过人机界面的显示，便于管理人员保证生产过程有效进行。在人机界面显示出来的设备运行状态能够直接了解到整个生产线设备的运行[1]。如果生产过程中出现紧急事件，自动控制系统能够及时做出响应，还会记录下警示出现的情况和时间。根据食品生产线上各个程序的运行状况，及时调整工作参数，控制系统提供远程故障诊断的维护模块和通讯信息的集成，从而实现优化工艺参数和最大化生产线效率。在生产自动化的年代社会中，控制系统最常见的就是FCS系统（现场总线控制系统）、DCS系统（集散控制系统）和以太网控制系统。在设计中采用DCS系统与FCS系统相结合的方式，以CNC总线作为数据主节点，在PLC系统的结构框架中结合触屏和变频器，实现与食品生产线的需求相匹配的自动控制系统。在我国当前的食品生产业中，食品要经历一系列的环节，任何一个环节的问题，都可能产生危害消费者的安全问题。一个理想的自动化控制系统应该在物联网技术不断发展的情况下，实现食品生产线生产出产品的信息管理、追溯和自动控制。我们设计的生产线系统采用的结构，使操作者本身将一定的必要程序施加给机器，通过借助传动装备实现与电动机的联系，必要时以合适的方式调整。这样一个自动化控制化系统，就可以将生产的食品对象从开始到离厂的所有信息记录到数据库，并且为程序设计带来更广阔的空间，实现了设计的灵活。
3结论
由于采用了上位计算机及数据库系统，生产线的工艺调试和工艺变更非常方便，只需简单的上位计算机按钮操作；同时，由于整个生产线的层级通讯设计，各工艺段之间的数据交汇实时进行，各工艺段的生产工艺参数的修改实时完成，对应的机械部分的调整也通过步进控制系统自动完成，无需人工介入。该系统食品企业使用非常方便，生产效率得到极大提高，真正实现了企业的订单式生产管理，减少了库存；而且通过计算机及网络，将生产现场的实时数据对接到企业的管理系统中，方便企业管理人员实时跟踪了解车间生产情况，进而计划企业的产品市场销售，实现了企业生产管理的一体化。
参考文献：
[1]李本红，陈小军.基于PLC和触摸屏的食品包装自动化生产线控制系统设计[J].机电工程技术，2014，1（12）：9-13.
[2]李国平，艾长胜，王娜，等.锯铣加工生产线计算机网络控制系统设计[J].山东建材，2011，3（5）：38-40.
[3]金凤莲.基于CAN总线的食品包装生产线控制系统的设计[J].包装工程，2012，1（23）：98-100.