基于MCGS充气包装控制系统设计

郝玉龙，徐泰燕

（1.湖北水利水电职业技术学院 武汉430070；2.武昌工学院 武汉430065）

基于MCGS充气包装控制系统设计

郝玉龙1，徐泰燕2

（1.湖北水利水电职业技术学院 武汉430070；2.武昌工学院 武汉430065）

设计充气包装仿真平台，并在充臭氧包装中实际应用。分析充气包装控制流程，得出仿真平台的功能要素，利用MCGS组态环境相关功能设计仿真平台的图形界面、数据定义链接和脚本程序的编写。所设计的充气包装仿真平台能够按照充气包装控制功能需求运行实现。为MCGS组态软件教学提供了案例。实践证明可提高充气包装的控制效率和可控性，利用该控制系统对杭椒与切片莲藕进行充臭氧包装，其货架寿命期较常规充填方法延长2-3天。

MCGS；充气包装；控制系统

充气包装是指在产品装入气密性包装容器（包装袋等）后，先抽真空再充入保护性气体(一般是CO2和N2)，或是不抽真空直接用保护性气体置换包装中的空气，然后将包装密封，从而达到保护产品、延长保质期的目的[1]。充气包装目前大多应用在食品包装中，以延长食品的货架寿命。利用MCGS工控组态软件进行过程控制，不仅可以搭建仿真平台便于教学和设计，还可以对实际系统远程监控和诊断等工作，使系统更加安全可靠。本文利用MCGS组态环境相关功能设计了充气包装仿真平台，将MCGS组态软件教学与实际工程联系起来，为教学提供了真实的案例，同时在实际应用中可提高充气包装的控制效率和可控性。

1 充气包装控制系统

充气包装系统主要由气源、气体混合器、真空充气包装机以及管路、减压阀、压力表和开关等附件组成。以称重法[1]调节气体充填量的控制系统控制流程如图1。包装物放入标准的包装袋内称重，依据重量传感器的信号确定抽气置换的时间，抽气置换完毕后封口打标。

图1 充气包装控制系统

2 充气包装仿真平台设计

充气包装仿真平台功能描述：计数显示包装合格品个数；计时状态显示定时器的工作状态和充气时间（包装物品重量）；按下启动按钮运行灯亮、停止灯灭系统工作；在任意时刻按下停止按钮运行灯灭、停止灯亮系统原位停止。

2.1 界面设计步骤

利用MCGS组态环境界面设计步骤[2]如图2，界面设计内容包括：图形绘制、9个标签、3个显示框、2个指示灯、2个标准按钮。最终界面效果如图3。

图2 界面设计步骤

图3 充气包装仿真演示界面

2.2 数据对象的定义与链接

在MCGS实时数据库中定义数据变量其内容包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围；确定与数据变量存盘相关的参数等。本工程的数据变量定义如下图4。将定义好的实时数据与仿真界面中的图形、显示框、按钮、指示灯等进行数据链接[3]。

图4 实时数据库

2.3 控制流程的编写

在本工程中利用MCGS提供的定时器构件进行定时计时功能的实现，依据充气包装控制系统的控制要求编写相应的脚本程序（主要用到了IF THEN循环语句）。在策略组态窗口下增加两个策略行一个是定时器一个是脚本程序如图5。

图5 策略组态

表1 杭椒与切片莲藕在不同O3充填量控制下的保质期

3 基于MCGS充气包装控制系统的应用实例

在利用该系统对杭椒与切片莲藕进行充臭氧包装（包装材料为PA/PE[4-5]）前需要硬件连接和调试，其关键是数据通信。实验结果与常规充填、PID控制充填进行对比其货架寿命期有了一定的延长，主要原因是传输带间歇运动、充填量由物重传感器转化为时间控制，充填精度提高。在充填过程中由物重传感器测得的重量可以直接计数、计量并打标，效率、可控性进一步提高。臭氧充填量采用不同的控制方法, 其货架寿命见表1,表中给出常规充填，PID控制气阀开度、传送带转速、气泵转速，基于MCGS控制的臭氧充填对比实验结果。

4 结论

1)充气包装仿真平台可作为MCGS工控软件教学的一个案例；

2)通过组态的实现可以更深入的了解充气包装的控制过程；

3)组态软件的实践应用意义重大，有待进一步开发利用。

[1]郝玉龙,徐伟民. 充气包装气体充填量的PID控制[J].包装工程,2011,07:40-42.

[2] MCGS帮助系统.北京昆仑通态自动化软件科技有限公司 [ DB/CD] .2005, 2.

[3] MCGS参考手册.北京昆仑通态自动化软件科技有限公司[ DB/CD] .2005, 2.

[4] 郝玉龙, 徐伟民, 杨福馨.基于臭氧生鲜切片莲藕保鲜包装的试验研究[ J] .包装工程, 2008 , 29(10):55 -57 .

[5]郝玉龙, 徐伟民.切片莲藕臭氧保鲜呼吸模型的研究[J].农业工程学报, 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

郝玉龙（1979-）男，汉族，河北人，硕士，湖北水利水电职业技术学院，讲师，主要研究方向机械自动控制、包装设计。