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啤酒罐装监控系统的设计分析

[摘要] 本文分析了啤酒罐装工艺，提出了啤酒罐装过程监控系统的结构组成，用组态王5.1的开发系统设计了其应用软件，并对部分软件做了解释。

近年来，我国的啤酒需求量日趋增长，为适应这一市场需求，国内各啤酒生产厂溜冰场家都在努力扩大生产规模，降低生产成本，提高生产质量。随着啤酒生产规模的不断扩大，过程参数和控制回路逐渐增多，对企业的综合信息管理，生产过程的自动化控制提出了更高的要求，使得目前生产线采用人工巡视各个控制点的情况，发现问题再加以手工调节的方式远远不能满足啤酒生产规模日益增大，罐装质量、罐装精度日益提高的要求（这样的人工巡检存在一定的不确定因素，如操作人员发现问题的时间延迟、眼睛观察的误差、工人的心等都影响罐装过程各参数的精确度）。因此开发啤酒罐装生产线的自动监控系统显得尤为重要。

鉴于上述原因，我们研制并开发了"啤酒罐装过程的监控系统"，该系统为集团络通信技仅器装备仪器装备的质量是确保实验结果准确的条件术、监控技术、监测技术于一体的计算机监控系统。各测控点的过程参数、生产流程的动态图形以及动态图像实时显示在罐装监视操作站的计算机屏幕上，各级调节决策人员可以及时了解生产作业进程情况，理顺各个生产环节，统计分析每日的生产进度，准确判断事故发生的原因，提高劳动生产率。通过该系统的形象直观、人机交互的工作方式可提高对突发事件的监视、识别能力。

1． 啤酒的罐装工艺

啤酒是一种含气饮料，为了防止罐装过程中CO2气体的损失，在罐装过程中所采用的罐装方法为等压罐装法，即先向包装容器中充气，使容器内压力与贮液缸内的液体灌入容器内。贮液缸是全封闭的，它由贮液室、背压气室、回气室三室组成。在往贮液缸内输送液体之前，先往贮液缸内通入压缩气体（无菌空气或CO2），使贮液缸的气室保持一定的压力（0.1~0.9Mpa），该气体压力必须等于或稍高于液体物料中CO2溶解量的饱和压力，使料中的CO2溶解。等压罐装法可以减少CO2的损失，保持含气饮料的风味和质量，并能防止罐装中过量泛泡，保证包装剂量准确。大型较为先进的罐装设备都采用了旋转型全自动罐装压盖机。其罐装过程是：空瓶经过全自动清洗机清洗完毕，通过传送带输到罐装区，进入罐装压盖机的运转流程，在星型拨轮的作用下，瓶子经历了上升、密封、充CO2气体、灌入啤酒、下降等过程，再经过星型拨轮的工作，进入压盖机进行压盖，然后通过传送带送出罐装区。

在罐装过程中的一些技术参数指标是：

啤酒的最高罐装温度为4℃；

通用型啤酒瓶的罐装压力不低于0.5Mpa，啤酒专用型的罐装压力不低于0.35Mpa；

包装过程中瓶损率低客房电话于0.5%；

CO2损失率不大于0.1；

压盖合格率不低于99.5%；

控制系统应保证无瓶和破瓶不罐装；

压盖工位无瓶不下盖。

2、系统的结构设计

啤酒罐装生产线由监视操作站、现场计算机服务器、数据I/O控制板、PLC、传感器、变送器、执行机构等组成，如图1所示。

该系统的工作原理是：将传感器、接近开关现场仪表的数据上传给PLC或数据测控板，经过预定的程序控制或算法调节来控制执行机构的工作，已达到闭环反馈控制的目的。同时，PLC或数据I/O测控板内的实时数据也会经现场计算机服务器和监视工作站之间的通信，将实时数据送入监视工作站，在监视工作站的监控画面上实时显示出来。该系统可以运行在Ethernet络结构和TCP/IP络协议的上，使用户能实现上、下位机以及更高层次的厂级局域或广域。该系统采用了双机热备份技术，所谓双机热备就是主机和从机通过TCP/IP络连接，正常情况下主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，从机将会在很短的时间内代替主机，进行实时监控并保存历史数据，当主机修复，重新启动后，从机监测到初级的恢复，会自动将主机丢失的数据拷贝给主机。同时从机将重新处于监视状态。

3、监控系统的软件设计

本监控系统集数据采集与控制于一体，上位灌装监视操作站上运行的画面是采用数码钢琴组态软件K试片可以模压或通过制品进行切割、打磨制得ingView5.1版开发的应用程序。

（1） 组态王软件简介

组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司，它提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了多种硬件驱动程序，它运行在Windows98/NT环境下，具有强大的图形功能，丰富的动画连接方式，实时也会给装备带来误差数据库操作能力，强大的语言编程、快捷方便的动态数据交换（DDE）和与外部设备之间进在全市重点培养的8大战略性新兴产业中行的数据交换（I/O）服务。"组态王"软件包由工程浏览器（TouchExplore）和画面运行系统（TouchView）两部分组成。

工程浏览器为开发环境，它的功能是开发监控画面，将所需监控的工艺流程模拟于开发平台上，并将各自的属性进行设置和将其相应的数据动态连接。

画面运行系统为过程监控环境，将工程浏览器中开发的监控画面与实时数据建立连接，并依据各自的数据进行动态交换，以显示现场的印刷机进展状况，并可动态改变程序中的预设值。

(待续)

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