在智慧煎药中心场景中文武火分段煎煮是中药工艺的核心。文火慢煎、武火沸腾不同处方需要切换不同加热功率、保沸时长还要支持先煎、后下特殊工序。本文从工程落地角度讲解基于S7‑1200 PLC C# WPF上位机整套方案包含PLC控制逻辑、上位机交互、现场调试遇到的实际问题。一、整体系统架构S7协议 下发处方工艺参数实时状态、温度曲线、告警WPF上位机S7‑1200 PLC加热执行单元 文武火功率输出液位、温度传感器投料、挤压、排渣执行机构数据库 处方、批次记录、温度曲线、审计日志PLCS7‑1200负责硬实时控制状态机流转、PID温控、文武火切换、安全联锁、断点续煎。即使上位机关闭PLC可独立完成当前批次煎煮。WPF上位机处方工单管理、工艺参数下发、实时曲线展示、批次数据存储、操作权限与审计追踪。现场外设加热管、固态继电器实现功率档位切换温度、液位传感器采集锅内工况投料、挤压、排渣机构完成完整工序。二、文武火分段煎煮工艺逻辑一套完整煎煮工序浸泡 → 武火升温至沸腾 → 武火保沸 → 文火慢煎 → 可选先煎/后下等待投料→ 挤压出液 → 排渣清洗。阶段工艺说明控制要点浸泡阶段常温浸泡药材不加热计时可低温补偿加热武火升温大功率快速加热至沸腾PID大功率输出快速抵达沸点防干烧保护武火保沸剧烈沸腾短时间萃取有效成分维持沸腾状态高功率区间监控溢锅风险文火煎煮微沸慢煎减少挥发性成分损耗降低输出功率维持微沸温度小幅波动属于正常后下等待等待人工投入后下药材暂停加热上位机弹窗提醒等待确认信号工艺关键点不是简单固定温度设定值沸腾以后依靠维持沸腾状态而不是死死锁死某一个摄氏度海拔不同沸点会变化不能写死温度阈值。三、S7‑1200 PLC端核心实现3.1 采用分层状态机设计主状态枚举待机、浸泡、武火升温、武火保沸、文火煎煮、后下等待、挤压出液、排渣清洗、故障暂停。每个主状态内部包含子步遵循入口动作、周期扫描逻辑、出口跳转条件三段式。DB块开启非优化块访问方便上位机读写关键状态、子步、定时器剩余时间开启掉电保持实现断电断点续煎。3.2 文武火PID分段控温逻辑S7‑1200使用FB41 CONT_C功能块做PID调节不同煎煮阶段使用不同PID参数集。武火阶段比例P放大加快升温速度允许较大输出占空比文火阶段降低P增加积分I限制避免剧烈沸腾溢锅沸腾判定温度到达接近沸点结合温度上升速率综合判断而不是单纯判断等于100℃。功率输出做档位限制武火允许0‑100%输出文火强制限制最大输出上限防止出现剧烈沸腾。伪逻辑示意CASE 主状态 OF 浸泡: 加热输出:0; IF浸泡计时到 THEN 切换至武火升温; 武火升温: PID参数集:武火参数; PID运算输出到加热占空比; IF检测到沸腾 THEN 切换武火保沸; 武火保沸: PID参数集:武火保沸参数; 限制最大输出100%; IF保沸计时完成 THEN 切换文火煎煮; 文火煎煮: PID参数集:文火参数; 强制限制最大输出功率上限; IF文火计时完成 THEN 判断是否需要后下 END_CASE3.3 安全联锁PLC内部硬保护不受上位机控制液位过低直接切断加热输出触发干烧告警温度超过上限阈值强制停止加热舱门打开禁止进入加热工序故障发生保存当前状态与计时进入暂停状态可恢复继续执行不直接复位。四、WPF上位机实现要点4.1 通信层C#通过S7协议和S7‑1200交互读取DB块当前锅位状态、子步、实时温度、压力、告警码、剩余时间下发工单处方编号、浸泡时长、武火时间、文火时间、是否开启先煎/后下标志下发操作指令启动批次、暂停、恢复、复位。注意上位机只下发参数与指令不能接管PLC流程驱动。网络抖动、上位机崩溃PLC依旧独立运行当前煎煮流程。4.2 业务功能模块处方工艺配置可以预设常用处方模板也支持单处方自定义文武火时长标记是否先煎、后下。参数下发前做参数范围校验防止非法数值写入PLC。实时监控与曲线WPF图表展示温度、加热输出占空比实时曲线直观观察武火升温、文武火切换过程每个锅位状态可视化展示。后下工序人机交互PLC运行到“后下等待”状态上传状态标记上位机弹出弹窗提醒操作人员投入后下药材操作人员确认之后上位机下发确认信号PLC继续往下执行煎煮流程。批次归档与审计日志每一次批次完整保存处方信息、文武火各阶段时间、完整温度时序曲线、操作人员、告警记录人工暂停、修改参数全部写入审计日志满足煎药室管理规范。五、现场调试高频踩坑PID震荡武火阶段冲温严重现象温度超调出现大量溢锅风险。解决武火升温阶段到达沸点前提前降低PID输出区分升温阶段和保沸阶段两套PID参数不要全局同一套参数。不同海拔沸点不等于100℃现象平原设备现场正常高原现场永远判定不到沸腾。解决沸腾逻辑增加温度上升速率判断支持现场校准沸腾阈值不要硬编码100℃。断电重启煎煮从头开始现象中途断电上电后全部计时清零。解决PLC DB块开启掉电保持主状态、子步、定时器剩余时间全部保持上电恢复后从断点继续执行文武火流程。上位机断连煎煮流程失控解决所有时序逻辑放在PLC上位机仅仅做监控与指令下发禁止把计时、状态判断写在上位机软件中。文武火切换时刻沸腾剧烈波动解决切换阶段增加输出平滑过渡不要瞬间满功率或者直接归零。六、整体流程闭环总结处方在上位机录入 → 文武火等工艺参数下发S7‑1200 → PLC状态机驱动浸泡‑武火‑文火完整流程 → 遇到后下等工序向上位机推送交互提醒 → 煎煮完成执行挤压排渣清洗 → 上位机采集完整曲线、告警、操作人员信息归档保存。S7‑1200负责可靠的工业级时序与安全WPF上位机承担业务、人机交互与追溯二者职责严格分离是中药煎煮工控稳定落地的核心。