摘 要：針對桶裝水的使用缺陷，袋裝水應(yīng)市而生。基于PLC為核心的袋裝水罐裝設(shè)備提高了袋裝水生產(chǎn)的自動化程度，同時(shí)也改善了灌裝機(jī)的性能。

　　關(guān)鍵詞：罐裝設(shè)備；袋裝水；PLC


　　1 引言

　　十幾年來，桶裝水一直存在著無法克服的難盡如人意的地方：第一、就是它存在著“二次污染”的天生缺陷。由于水桶的“剛性”外殼，水一放出來，里面即形成同水體積相同的“真空”，瓶口淌水處就出現(xiàn)外氣壓大于瓶內(nèi)水壓的“負(fù)壓”現(xiàn)象，所以水就放不出來了。第二、水桶的體積很大，一般均為5加侖（約18千克），必須有專人送上門，確實(shí)很不方便，更不適合人口較少的家庭，特別是單身人。針對桶裝水的不足之處，2004年，一種全新的“純凈水”---“袋裝水”出現(xiàn)了。它的最大特點(diǎn)有二：第一、放棄了原來反復(fù)使用的水桶，改用一次性使用的“塑料袋”來裝“純凈水”。第二、每包袋裝水的體積也改為2加侖（7~8kg），人們可以十分方便地到水站或超市購買一批，然后一包一包方便地供家庭享用。

　　由于袋裝水的出現(xiàn)，袋裝水灌裝設(shè)備就必然成為袋裝水生產(chǎn)線上不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，有了它，使得袋裝水的大批量生產(chǎn)和推廣成為可能。采用PLC作為袋裝水灌裝設(shè)備的核心控制單元，提高了袋裝水生產(chǎn)的自動化程度，同時(shí)也改善了灌裝機(jī)的性能，提高了生產(chǎn)效率。

　　2 袋裝水罐裝機(jī)組成及工作原理

　　2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

　　袋裝水灌裝機(jī)主要由兩部分組成，機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要由凸輪機(jī)構(gòu)、水泵、電磁閥、送膜、拉膜電機(jī)、加熱器等組成。控制系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、觸摸屏、繼電器等組成。

　　2.2 工作原理

　　按下系統(tǒng)啟動按鈕后，系統(tǒng)首先進(jìn)行歸位，即將橫、豎封刀脫離膜，避免燙壞膜，然后，啟動加熱裝置，并實(shí)時(shí)檢測溫度，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)，啟動橫、豎封凸輪裝置，并根據(jù)送膜啟動、拉膜啟動信號分別啟動送膜電機(jī)和拉膜電機(jī)，并根據(jù)灌裝開始信號進(jìn)行灌裝，此即系統(tǒng)的一個(gè)工作周期。拉膜時(shí)間和灌裝時(shí)間可以設(shè)定，可以根據(jù)實(shí)際工況調(diào)節(jié)拉膜時(shí)間、灌裝時(shí)間。

　　系統(tǒng)實(shí)時(shí)對橫豎封的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于加熱系統(tǒng)采用固態(tài)繼電器進(jìn)行，為了防止溫度過沖，采用PWM技術(shù)進(jìn)行加熱，通過設(shè)置合理的參數(shù)，確保溫度達(dá)到設(shè)定要求且不產(chǎn)生過沖現(xiàn)象，當(dāng)溫度不在設(shè)定要求范圍內(nèi)，則禁止系統(tǒng)啟動并且給出報(bào)警提示。

　　另外，系統(tǒng)還提供手動操作功能進(jìn)行單個(gè)裝置調(diào)試，當(dāng)單個(gè)裝置運(yùn)作正常后，即可整機(jī)運(yùn)行。

　　觸摸屏可以顯示系統(tǒng)的工作模式，包括手動、自動和停止，可以監(jiān)視橫、豎封加熱的實(shí)時(shí)溫度，以及各種報(bào)警故障。同時(shí)，可以通過觸摸屏設(shè)定PWM調(diào)節(jié)參數(shù)、各個(gè)工序的時(shí)間等。

　　3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)



　　該系統(tǒng)有8路數(shù)字量輸入、2路DC24V數(shù)字量輸出、2路PT100溫度信號輸入，同時(shí)，2路溫控采用固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。因此，本系統(tǒng)配置1個(gè)CPU模塊LM3107、1個(gè)4路晶體管輸出模塊LM3230和1個(gè)熱電阻輸入模塊LM3312。人機(jī)界面選擇和利時(shí)觸摸屏HT6600L，完成系統(tǒng)的手動控制、參數(shù)輸入、報(bào)警狀態(tài)監(jiān)視等功能。

　　3.1 可編程控制器配置

　　1）CPU模塊：LM3107模塊的額定工作電壓為AC220V，自帶24點(diǎn)I/O，提供14路DC24V輸入/10路繼電器輸出處理。具有1個(gè)RS232通訊接口，支持專有協(xié)議（僅RS232）/Modbus RTU協(xié)議/自由協(xié)議。

　　2）熱電阻輸入模塊：LM3312模塊是4路熱電阻輸入模塊，提供了與Cu50、Pt100兩種熱電阻一次測溫元件進(jìn)行連接的接口，用于采集并處理從現(xiàn)場來的熱電阻的電阻值輸入信號。

　　3）數(shù)字量輸入輸出擴(kuò)展模塊：LM3230模塊包含4路數(shù)字量輸入處理通道和4路晶體管輸出處理通道，數(shù)字量輸入信號的額定工作電壓為24VDC，輸出額定負(fù)載電壓為24V DC。


　　3.2 觸摸屏

　　人機(jī)監(jiān)控部分采用和利時(shí)HT6600L觸摸屏，配以監(jiān)控軟件來完成。觸摸屏上可以進(jìn)行手動和自動操作，完成參數(shù)設(shè)定和顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。圖4-圖6為觸摸屏部分監(jiān)控畫面。


　　4 結(jié)束語

　　袋裝水的生產(chǎn)大大改變了人們傳統(tǒng)的飲水方式,袋裝水不但衛(wèi)生,而且密封度強(qiáng),無論從包裝到安全運(yùn)輸,都符合人們的需求。袋裝水罐裝機(jī)的出現(xiàn)是飲用水行業(yè)一次新的突破和飛躍。基于和利時(shí)LM產(chǎn)品的電氣控制系統(tǒng)提高了袋裝水生產(chǎn)的自動化程度，同時(shí)也改善了灌裝機(jī)的性能，提高了生產(chǎn)效率。

　　參考文獻(xiàn)

　　[ 1 ] 《LM系列PLC硬件手冊》,北京和利時(shí)自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,2009

　　[ 2 ] 《LM系列PLC軟件手冊》,北京和利時(shí)自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,2009

　　[ 3 ] 《LM系列PLC指令手冊》,北京和利時(shí)自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,2009