基于MCGS充氣包裝控制系統(tǒng)設(shè)計

郝玉龍，徐泰燕

（1.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學院 武漢430070；2.武昌工學院 武漢430065）

基于MCGS充氣包裝控制系統(tǒng)設(shè)計

郝玉龍1，徐泰燕2

（1.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學院 武漢430070；2.武昌工學院 武漢430065）

設(shè)計充氣包裝仿真平臺，并在充臭氧包裝中實際應用。分析充氣包裝控制流程，得出仿真平臺的功能要素，利用MCGS組態(tài)環(huán)境相關(guān)功能設(shè)計仿真平臺的圖形界面、數(shù)據(jù)定義鏈接和腳本程序的編寫。所設(shè)計的充氣包裝仿真平臺能夠按照充氣包裝控制功能需求運行實現(xiàn)。為MCGS組態(tài)軟件教學提供了案例。實踐證明可提高充氣包裝的控制效率和可控性，利用該控制系統(tǒng)對杭椒與切片蓮藕進行充臭氧包裝，其貨架壽命期較常規(guī)充填方法延長2-3天。

MCGS；充氣包裝；控制系統(tǒng)

充氣包裝是指在產(chǎn)品裝入氣密性包裝容器（包裝袋等）后，先抽真空再充入保護性氣體(一般是CO2和N2)，或是不抽真空直接用保護性氣體置換包裝中的空氣，然后將包裝密封，從而達到保護產(chǎn)品、延長保質(zhì)期的目的[1]。充氣包裝目前大多應用在食品包裝中，以延長食品的貨架壽命。利用MCGS工控組態(tài)軟件進行過程控制，不僅可以搭建仿真平臺便于教學和設(shè)計，還可以對實際系統(tǒng)遠程監(jiān)控和診斷等工作，使系統(tǒng)更加安全可靠。本文利用MCGS組態(tài)環(huán)境相關(guān)功能設(shè)計了充氣包裝仿真平臺，將MCGS組態(tài)軟件教學與實際工程聯(lián)系起來，為教學提供了真實的案例，同時在實際應用中可提高充氣包裝的控制效率和可控性。

1 充氣包裝控制系統(tǒng)

充氣包裝系統(tǒng)主要由氣源、氣體混合器、真空充氣包裝機以及管路、減壓閥、壓力表和開關(guān)等附件組成。以稱重法[1]調(diào)節(jié)氣體充填量的控制系統(tǒng)控制流程如圖1。包裝物放入標準的包裝袋內(nèi)稱重，依據(jù)重量傳感器的信號確定抽氣置換的時間，抽氣置換完畢后封口打標。

圖1 充氣包裝控制系統(tǒng)

2 充氣包裝仿真平臺設(shè)計

充氣包裝仿真平臺功能描述：計數(shù)顯示包裝合格品個數(shù)；計時狀態(tài)顯示定時器的工作狀態(tài)和充氣時間（包裝物品重量）；按下啟動按鈕運行燈亮、停止燈滅系統(tǒng)工作；在任意時刻按下停止按鈕運行燈滅、停止燈亮系統(tǒng)原位停止。

2.1 界面設(shè)計步驟

利用MCGS組態(tài)環(huán)境界面設(shè)計步驟[2]如圖2，界面設(shè)計內(nèi)容包括：圖形繪制、9個標簽、3個顯示框、2個指示燈、2個標準按鈕。最終界面效果如圖3。

圖2 界面設(shè)計步驟

圖3 充氣包裝仿真演示界面

2.2 數(shù)據(jù)對象的定義與鏈接

在MCGS實時數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)變量其內(nèi)容包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍；確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)等。本工程的數(shù)據(jù)變量定義如下圖4。將定義好的實時數(shù)據(jù)與仿真界面中的圖形、顯示框、按鈕、指示燈等進行數(shù)據(jù)鏈接[3]。

圖4 實時數(shù)據(jù)庫

2.3 控制流程的編寫

在本工程中利用MCGS提供的定時器構(gòu)件進行定時計時功能的實現(xiàn)，依據(jù)充氣包裝控制系統(tǒng)的控制要求編寫相應的腳本程序（主要用到了IF THEN循環(huán)語句）。在策略組態(tài)窗口下增加兩個策略行一個是定時器一個是腳本程序如圖5。

圖5 策略組態(tài)

表1 杭椒與切片蓮藕在不同O3充填量控制下的保質(zhì)期

3 基于MCGS充氣包裝控制系統(tǒng)的應用實例

在利用該系統(tǒng)對杭椒與切片蓮藕進行充臭氧包裝（包裝材料為PA/PE[4-5]）前需要硬件連接和調(diào)試，其關(guān)鍵是數(shù)據(jù)通信。實驗結(jié)果與常規(guī)充填、PID控制充填進行對比其貨架壽命期有了一定的延長，主要原因是傳輸帶間歇運動、充填量由物重傳感器轉(zhuǎn)化為時間控制，充填精度提高。在充填過程中由物重傳感器測得的重量可以直接計數(shù)、計量并打標，效率、可控性進一步提高。臭氧充填量采用不同的控制方法, 其貨架壽命見表1,表中給出常規(guī)充填，PID控制氣閥開度、傳送帶轉(zhuǎn)速、氣泵轉(zhuǎn)速，基于MCGS控制的臭氧充填對比實驗結(jié)果。

4 結(jié)論

1)充氣包裝仿真平臺可作為MCGS工控軟件教學的一個案例；

2)通過組態(tài)的實現(xiàn)可以更深入的了解充氣包裝的控制過程；

3)組態(tài)軟件的實踐應用意義重大，有待進一步開發(fā)利用。

[1]郝玉龍,徐偉民. 充氣包裝氣體充填量的PID控制[J].包裝工程,2011,07:40-42.

[2] MCGS幫助系統(tǒng).北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 [ DB/CD] .2005, 2.

[3] MCGS參考手冊.北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司[ DB/CD] .2005, 2.

[4] 郝玉龍, 徐偉民, 楊福馨.基于臭氧生鮮切片蓮藕保鮮包裝的試驗研究[ J] .包裝工程, 2008 , 29(10):55 -57 .

[5]郝玉龍, 徐偉民.切片蓮藕臭氧保鮮呼吸模型的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報, 2009 , 25(10):324 -327.

Design of Infatable Packaging Control System Based on the MCGS

HAO Yu-long, XU Tai-yan

Infatable packaging simulation platform is designed, and practical application in the ozone flling packaging. The control process of infatable packaging is analysed, the function of the simulation platform is concluded, the graphical interface of simulation platform is designed, data defnition links and writing of the script by MCGS confguration environment related functions. Infatable packaging design by simulation platform is able to run on the demand of the infatable packaging control function. The teaching cases is provided for MCGS confguration software, the control effciency of infatable packaging and controllability is proved by practice, shelf-life period extended 2-3 days than the conventional packing methods using the control system for hangzhou pepper and sliced lotus root flling packaging of ozone.

MCGS; infatable packaging; control system

TB485.2; TB487

A

1400 (2017) 04-0045-03

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.04.003

郝玉龍（1979-）男，漢族，河北人，碩士，湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學院，講師，主要研究方向機械自動控制、包裝設(shè)計。