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    近年來，我國(guó)的啤酒需求量日趨增長(zhǎng)，為適應(yīng)這一市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)各啤酒生產(chǎn)廠家都在努力擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，過程參數(shù)和控制回路逐漸增多，對(duì)企業(yè)的綜合信息管理，生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制提出了更高的要求，使得目前生產(chǎn)線采用人工巡視各個(gè)控制點(diǎn)的情況，發(fā)現(xiàn)問題再加以手工調(diào)節(jié)的方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足啤酒生產(chǎn)規(guī)模日益增大，罐裝質(zhì)量、罐裝精度日益提高的要求（這樣的人工巡檢存在一定的不確定因素，如操作人員發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)間延遲、眼睛觀察的誤差、工人的責(zé)任心等都影響罐裝過程各參數(shù)的度）。因此開發(fā)啤酒罐裝生產(chǎn)線的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。

鑒于上述原因，開發(fā)的"啤酒罐裝過程的監(jiān)控系統(tǒng)"，該系統(tǒng)為集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)于一體的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。各測(cè)控點(diǎn)的過程參數(shù)、生產(chǎn)流程的動(dòng)態(tài)圖形以及動(dòng)態(tài)圖像實(shí)時(shí)顯示在罐裝監(jiān)視操作站的計(jì)算機(jī)屏幕上，各級(jí)調(diào)節(jié)決策人員可以及時(shí)了解生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)程情況，理順各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，統(tǒng)計(jì)分析每日的生產(chǎn)進(jìn)度，準(zhǔn)確判斷事故發(fā)生的原因，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。通過該系統(tǒng)的形象直觀、人機(jī)交互的工作方式可提高對(duì)突發(fā)事件的監(jiān)視、識(shí)別能力。

1．啤酒的罐裝工藝

啤酒是一種含氣飲料，為了防止罐裝過程中CO2氣體的損失，在罐裝過程中所采用的罐裝方法為等壓罐裝法，即先向包裝容器中充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)的液體灌入容器內(nèi)。貯液缸是全封閉的，它由貯液室、背壓氣室、回氣室三室組成。在往貯液缸內(nèi)輸送液體之前，先往貯液缸內(nèi)通入壓縮氣體（無菌空氣或CO2），使貯液缸的氣室保持一定的壓力（0.1~0.9Mpa），該氣體壓力必須等于或稍高于液體物料中CO2溶解量的飽和壓力，使料中的CO2溶解。等壓罐裝法可以減少CO2的損失，保持含氣飲料的風(fēng)味和質(zhì)量，并能防止罐裝中過量泛泡，保證包裝劑量準(zhǔn)確。大型較為*的罐裝設(shè)備都采用了旋轉(zhuǎn)型全自動(dòng)罐裝壓蓋機(jī)。其罐裝過程是：空瓶經(jīng)過全自動(dòng)清洗機(jī)清洗完畢，通過傳送帶輸?shù)焦扪b區(qū)，進(jìn)入罐裝壓蓋機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)流程，在星型撥輪的作用下，瓶子經(jīng)歷了上升、密封、充CO2氣體、灌入啤酒、下降等過程，再經(jīng)過星型撥輪的工作，進(jìn)入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋，然后通過傳送帶送出罐裝區(qū)。

在罐裝過程中的一些技術(shù)參數(shù)指標(biāo)是：

啤酒的zui高罐裝溫度為4℃；
通用型啤酒瓶的罐裝壓力不低于0.5Mpa，啤酒型的罐裝壓力不低于0.35Mpa；
包裝過程中瓶損率低于0.5%；
CO2損失率不大于0.1；
壓蓋合格率不低于99.5%；
控制系統(tǒng)應(yīng)保證無瓶和破瓶不罐裝；
壓蓋工位無瓶不下蓋。

2、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

啤酒罐裝生產(chǎn)線由監(jiān)視操作站、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)I/O控制板、PLC、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。

該系統(tǒng)的工作原理是：將傳感器、接近開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)上傳給PLC或數(shù)據(jù)測(cè)控板，經(jīng)過預(yù)定的程序控制或算法調(diào)節(jié)來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，已達(dá)到閉環(huán)反饋控制的目的。同時(shí)，PLC或數(shù)據(jù)I/O測(cè)控板內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也會(huì)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)服務(wù)器和監(jiān)視工作站之間的通信，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入監(jiān)視工作站，在監(jiān)視工作站的監(jiān)控畫面上實(shí)時(shí)顯示出來。該系統(tǒng)可以運(yùn)行在Ethernet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級(jí)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。該系統(tǒng)采用了雙機(jī)熱備份技術(shù)，所謂雙機(jī)熱備就是主機(jī)和從機(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài)，從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常，從機(jī)將會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)代替主機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)修復(fù)，重新啟動(dòng)后，從機(jī)監(jiān)測(cè)到初級(jí)的恢復(fù)，會(huì)自動(dòng)將主機(jī)丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機(jī)。同時(shí)從機(jī)將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集與控制于一體，上位灌裝監(jiān)視操作站上運(yùn)行的畫面是采用組態(tài)軟件KingView5.1版開發(fā)的應(yīng)用程序。

（1）組態(tài)王軟件簡(jiǎn)介

組態(tài)王是國(guó)內(nèi)*家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司，它提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了多種硬件驅(qū)動(dòng)程序，它運(yùn)行在Windows98/NT環(huán)境下，具有*的圖形編輯功能，豐富的動(dòng)畫連接方式，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫操作能力，*的語言編程、快捷方便的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）和與外部設(shè)備之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換（I/O）服務(wù)。"組態(tài)王"軟件包由工程瀏覽器（TouchExplore）和畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchView）兩部分組成。

工程瀏覽器為開發(fā)環(huán)境，它的功能是開發(fā)監(jiān)控畫面，將所需監(jiān)控的工藝流程模擬于開發(fā)平臺(tái)上，并將各自的屬性進(jìn)行設(shè)置和將其相應(yīng)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)連接。

畫面運(yùn)行系統(tǒng)為在線過程監(jiān)控環(huán)境，將工程瀏覽器中開發(fā)的監(jiān)控畫面與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立連接，并依據(jù)各自的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)交換，以顯示現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)展?fàn)顩r，并可動(dòng)態(tài)改變程序中的預(yù)設(shè)值。

（2）系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過程

在現(xiàn)代集成監(jiān)控系統(tǒng)中，要求任何大中型控制系統(tǒng)具備形象、直觀、良好的人機(jī)交互界面。我們充分利用了KingView5.1版的功能，按照系統(tǒng)的監(jiān)控要求構(gòu)造了系統(tǒng)工程圖形，設(shè)計(jì)了監(jiān)控畫面。在罐裝生產(chǎn)監(jiān)視站上運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，由若干個(gè)監(jiān)測(cè)畫面組成。我們本著方便、實(shí)用、功能*的思想編寫。其系統(tǒng)框圖如圖3所示。

a.罐裝監(jiān)控主畫面的設(shè)計(jì)

根據(jù)啤酒罐裝的工藝流程，利用KingView5.1提供的豐富的圖庫和編輯工具，繪出形象直觀的罐裝生產(chǎn)主畫面，從主畫面上可以顯示系統(tǒng)的概況，如啤酒罐裝機(jī)貯液缸內(nèi)壓力、液位，送酒閥的開度，操作員的操作級(jí)別，貯液缸內(nèi)壓力、液位的實(shí)時(shí)變化曲線、棒圖等。

b.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫

在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫之前，首先要對(duì)外部數(shù)據(jù)交換設(shè)備（如I/O板卡，PLC智能儀表，智能模塊等）進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置這些外部設(shè)備的通信方式、設(shè)備地址及設(shè)備的邏輯名，然后構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫時(shí)，可以根據(jù)傳感器、驅(qū)動(dòng)器等數(shù)據(jù)變量I/O輸入輸出交換的類型。定義為內(nèi)存離散變量、I/O離散變量、內(nèi)存實(shí)型變量、I/O整型變量、內(nèi)存字符串變量、I/O字符串變量等。在本系統(tǒng)中將貯液缸內(nèi)的液位、壓力定義為I/O實(shí)型變量，并與輸入設(shè)備相連接接收傳感器輸入的信號(hào)。

c.建立動(dòng)畫連接

為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)啤酒罐裝生產(chǎn)過程各個(gè)變量的變化情況，需要建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫之間的相對(duì)關(guān)系，如建立貯液缸內(nèi)液位、壓力隨著數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)變量的變化關(guān)系，這樣就可實(shí)時(shí)地將傳感器上取得的數(shù)據(jù)在罐裝監(jiān)視操作站地屏幕上顯示出來，形象直觀地反映出罐裝生產(chǎn)過程中各控制點(diǎn)的狀態(tài)。

d.建立報(bào)警窗口

報(bào)警窗口用以反映變量的不正常變化，自動(dòng)對(duì)需要報(bào)警的變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，要在報(bào)警窗口中顯示出來。報(bào)警窗口分為實(shí)時(shí)報(bào)警窗口和歷史報(bào)警窗口，實(shí)時(shí)報(bào)警窗口只顯示當(dāng)時(shí)的報(bào)警事件，要查閱歷史報(bào)警事件只能通過歷史報(bào)警窗口。

報(bào)警功能根據(jù)罐裝過程中貯液缸內(nèi)的液壓、壓力等輸入量的高低，與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值相比較的偏差、變化率等因素的變化進(jìn)行報(bào)警，并將報(bào)警的原因、報(bào)警信息連同操作者的姓名及操作過程同時(shí)記錄下來，以便事后追憶和分析，利用組態(tài)王提供的多種報(bào)警方式可以方便地實(shí)現(xiàn)上述報(bào)警功能。

e.建立趨勢(shì)曲線

趨勢(shì)曲線用來反映數(shù)據(jù)變量隨時(shí)間的變化情況，能細(xì)致地描繪出生產(chǎn)過程值的每次變化，并以曲線方式顯示一段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)狀態(tài)和趨勢(shì)。趨勢(shì)曲線分實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線上的數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化一目了然，能快速反應(yīng)數(shù)據(jù)變量的新變化；歷史趨勢(shì)曲線則完成歷史數(shù)據(jù)的察看工作，在罐裝監(jiān)控系統(tǒng)中建立了貯液缸內(nèi)液位、壓力的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。

f.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

為了滿足全自動(dòng)罐裝壓蓋機(jī)在不同條件下可以罐裝多種飲料以及罐裝參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整的要求，在罐裝監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置界面，通過該界面可以選擇罐裝飲料的種類設(shè)置，進(jìn)行貯液缸內(nèi)壓力、液位的設(shè)置、全自動(dòng)罐裝壓蓋機(jī)主電機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)設(shè)置。

g.生成數(shù)據(jù)報(bào)告

數(shù)據(jù)報(bào)告是對(duì)生產(chǎn)過程中變量狀態(tài)的紀(jì)錄和反映，它以一定的格式輸出用戶的變量值和其他信息。通過數(shù)據(jù)報(bào)告可以了解生產(chǎn)過程中變量狀態(tài)信息、啤酒的生產(chǎn)情況，將所需要的報(bào)告打印出來，可方便的進(jìn)行查詢和分析。利用KingView5.1可以設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告和歷史數(shù)據(jù)報(bào)告兩種形式。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)告可以實(shí)時(shí)地將當(dāng)前數(shù)據(jù)變量安報(bào)告格式生成報(bào)告文件；歷史數(shù)據(jù)報(bào)告用以數(shù)據(jù)紀(jì)錄文件的變量值，用戶可以把過去一段時(shí)間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)變量取出，生成一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)告文件。

h.安全防護(hù)設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)系統(tǒng)工程的安全性，防止人為造成的生產(chǎn)事故，對(duì)罐裝生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的一些操作權(quán)限大于系統(tǒng)設(shè)置的權(quán)*，此操作者對(duì)于系統(tǒng)的操作才是合法的。
 



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