摘要：将PLC与MCGS有机地结合起来，实现直线式饮料灌装生产设备的自动化生产，它的控制系统主要是参照了现代饮料灌装生产线的基本要求，依靠PLC来实现的一种生产线的控制监控系统，上位机是以工控组态软件来对整个系统的实时自动监控。通过对系统软硬件设计及MCGS的程序设计，然后利用计算机模拟技术完成对系统的整体模拟和调试。实验证明，系统具有可靠性高、人机界面友好及自动化水平高等优势。
关键词：饮料灌装设备；PLC；MCGS；控制监控
1 系统的总体设计
自动生产线，我们常常也称之为是流水线，灌装生产设备是自动生产线的核心，整条自动生产线都依据其进行匹配前后端设备的生产速度和质量控制需求。以综合性和系统性为特点的自动生产线，应用了非常多的技术在其中，比如机械技术、微电子信息相关技术、电子应用技术、传感测试相关的技术等，同时还包括了接口技术、信息转化技术、电子通信技术。这些现代化信息技术的应用都体现在自动生产线内，在生产设备中都有非常广泛的应用。系统性是整个生产线传感检测和传播（？）以及进行机械处理和对机器进行控制的作用，包括执行和去等（？）等方面的有效控制，能够让机器更加协调的进行，并且能够将机器各方面的操作进行有效的融合。自动生产线的系统中，MCGS组态软件系统，与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式提供生产数据。通过PLC控制设备运行及MCGS组态显示、监控设备运行数据，能够在在生产现场对生产线的设备进行有效监控和控制，也可通过远程传输实时了解设备运行状况，不必亲自到达现场观察，具有非常强的灵活性和方便性。
正是因为和PLC可以进行有机的结合，可以在工业自动化生产中有非常大的应用，并且MCGS系统兼容西门子的软硬件，同时也涵盖了外围的电路，其中外围电路是由电机驱动、传感器检测（位置、压力、温度、计数）以及各种不同的按钮等构成的。在直线式饮料灌装生产设备的控制系统中，传感器对整个系统的信号进行采集，并将采集而来的数据经由PLC进行处理、分析，再通过PLC进行整个模块程序的输出，这就能够实现对瓶子的进瓶分瓶、灌装、封口、液位检测等功能。上位机通过RS-232总线和PLC进行通信的完成，并且会对系统进行及时的控制，对其运行的情况进行及时的了解。研华科技公司旗下的产品ADAM5000系列模块，就是以PC进行独立完成数据采集和控制的，能够进行编程的控制器。这项产品能够对系统进行保护，在及其恶劣的工作环境下，还可以能够非常正常的运行。这是因为该产品有非常简洁的工业级别的塑料外壳，能够对其进行非常严密的保护。并且系统是选择了ADAM-5017模块，这个模块能够对瓶内液体的位置以及瓶子的数量进行有效的调整，并且还能够进行数字化的修正。在点击开始进入自动运行后，灌装瓶随传送皮带往后进行运动，通过了光电传感器的时，就会进行计数、液位检测，对瓶子的数量以及瓶内的液面有一定的监测，对监测产生的数据就会传送到ADAM模块之中，能够对灌装瓶所采集的数据进行快速的处理。联机工业组态软件MCGS在电脑端上能够看到瓶子流转速度以及实际的液体位置，之后就能把采集到的数据以及之前进行存储的数据进行比较，和标准的数据进行对比之后，分辨出合格品和不合格品，并通讯控制剔除装置剔出不合格品。如果灌装速度保持相对不变的话，输瓶速度就要与灌装速度保持一致，液位也要达到标准液位，以此情况作为调整的判断参考，就能够让灌装生产设备的监控进行完成。
2 系统的硬件设计
2.1 控制要求
整个直线式灌装生产设备的系统主要的控制，是按照按钮启动、机器运转、传送带启动、进瓶分瓶、光感器感知、灌装、封口、液位检测、剔除、传感器调整这一步骤进行。当开始按钮进行按压动作之后，机器就会随着按钮的启动而开启，传送带先开始运行，再启动进瓶分瓶螺杆，使瓶子等距分隔且保持在一条直线上，传送带就会将上面的瓶子缓缓的送到光电传感器的位置，光电传感器就会接受信号，对其进行数量的统计和控制。在传感器感应到瓶子后延时2秒停止传送带，保证瓶子准确输送到灌装头正下方，灌装设备开始工作进行物料灌装，将时间设定为5秒，在灌装完成灌装头提升到位后传送带开启，自动进行下一轮灌装动作，并且整个灌装的过程会增加报警系统。同时以灌装头中心为起始点，在瓶子等距分隔间距的2倍、4倍、6倍的位置分别安装封口装置、液位检测装置、剔除装置，随传送带的启停而工作，并一直进行同一动作的循环。液位检测使用两个传感器和很多个加法器来对系统进行检测，能够非常准确的记录下灌装过程中出现的空瓶数和满瓶的数量，对不合格品进行百分比设定，若百分比超过10%则设置报警提醒灌装故障等。
2.2 I/O地址的分配
硬件电路方面的基础设计以及整个软件的设计程序，要以I/O的地址分配为主要前提，对系统的控制也要和其他地址分配来进行组成。
2.3 PLC硬件接线
考虑系统的一些控制的需求，同时结合完成的I/O地址分配表完成该系统的PLC硬件接线图设计。
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3 PLC软件程序设计
系统在开启后执行子程序之前，首先要将清零的功能进行开启。然后按下启动按钮进行整个系统的启动，机器在这个时候就会开始运行，传送带能够让瓶子一起向前开始移动，将传送带移动到传感器下方时，传感器就会实现数字统计的功能。当瓶子也移动到灌装设备的下端，位置传感器在对瓶子进行检测以后，传感器接收到信号延时2秒就会停止工作，开始进行灌装的动作，我们可以将灌装的时间设定为5秒，灌装的过程也会有报警显示，在停顿以后，系统结束时，报警器将不会出现报警的提示。在饮料瓶灌装动作完成后，传送带就会自动启动，进行下一轮灌装动作，同步进行封口、液位检测、剔除等动作，并不断的循环此动作。
4 直线式饮料灌装生产设备MCGS程序设计。
4.1 实时数据库
MCGS系统的核心是实时数据库，构造实时数据库这项工程，就是对数据对象进行定义的一个过程。该用户需要按照所列出的数据对象进行整个项目的设计，这项系统一共有26个数控的变量产生。
4.2 实时监控
MCGS通过对现场数据采集处理、报警处理、流程控制等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案。
5 监测系统软件
5.1 MCGS监控系统的原理及构成
MCGS，是以Windows系列为操作的基础，它的主要作用是可以非常快的进行建造以及生成监控系统，让计算机的监控软件能够快速建立。他在设备驱动的过程中，整个数据采集到数据的处理，对于整个流程的控制，包括报警的处理，动画的显示等，报表的输出这些方面，都可以满足客户提出的基本要求，并需要做出实际的工程问题，有相对完整的一套解决方案以及具体的实施项目的开发平台，除此之外，客户还能够以其他各种途径来进行。更为便捷的扩充系统的功能。MCGS的使用可以完全不需要考虑硬件的类型，包括方便性以及灵活性等方面功能的调试，还可以通过实时的数据库，用动画的形式来实现对实际的操作系统进行实时监控的特点，因此，在工业自动化控制的相关领域，该项技术被得到了非常广泛应用。
5.2 用户界面组态
这个系统组态的软件，MCGS就是在显示屏上，有非常明显的一个线性的数据对比，并且能够进行实时传递，对历史数据进行统计和记载，也能够进行历史曲线的记录和反应。工作人员能够非常快速的了解到灌装系统此时此刻运行的一个状态和情况。不仅如此，该项系统还对监测的参数进行了有效的设定，比如运行的速度变化，灌装质量等，都进行了超过限制的一个警报处理。在运行的过程中，如果参量的数值超过了之前设定的数值，运行的速度出现了变化，监控软件就能够及时的发现，并且出现声音以及光线的报警处理，同时也能让报警的信息及时的进入到报警的数据库内，能够对之后的统计作出详细的内容记录。PLC、I/O模块，这些属于外围设备，并且是通过MCGS的设备窗口和系统建立起联系的。设备窗口是特别为不同类型和功能的设备进行搭建的，为了更好的对外围设备进行方便的操作和有效的控制，能够对数据的采集进行实现，同时也能够进行及时有效的控制。这项系统对于这个系统的编程口进行了设计，包括基本的属性，通道的链接设备进行系统调试，在调试成功以后再对变成的内容进行编译，在通过计算机的COM入口进行下机位的下载。
6 实验结果
通过软件可以将已经编辑好的程序进行下载，再通过工程组态软件进入系统登录。在系统中可以通过传送带将灌装瓶进行运输，通过传感器以及加法器，能够对瓶子数量以及灌装情况进行数量统计和显示，能够完成封口和不合格品的剔除工作，生产出合格的产品。
7 结束语
直线式饮料灌装生产设备，是PLC控制系统和MCGS组态监控进行相互结合，利用组态的相关技术，对饮料灌装生产的监控得以实施，产品质量得到保障。我们在通过一系列的调查结果能够看出，整个系统运行是否通畅，可靠性是否较高，也是人机进行交互界面友好性的一个表现，这也是自动化水平提高的一个表现，操作和维护也更加的便利。并且，可靠性高的特点也表现在PLC内部硬件中，有隔离以及滤波等的抗干扰能力，对于外部的设备、内部接口等，都有非常高的保护作用。
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论文作者:黄玉生
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
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