1  引言

桶装水存在二次污染和5加仑(约18公斤)标桶不便于运输问题，尤其不适合单身居住越来越多的一线城市和现代城市人口小家庭。针对桶装水的使用缺陷，袋装水应市而生。袋装水包装放弃了原来反复使用的水桶，改用2加仑(7.5公斤)一次性使用的塑料袋来包装纯净水。 

袋装水灌装机是新型生产线主体装备，如图1所示。装备采用plc作为袋装水灌装设备的核心控制单元，提高了袋装水生产的自动化程度，同时也改善了灌装机的性能，提高了生产效率。

图1  袋装水灌装机

2  袋装水罐装机组成及工作原理

2.1 设备结构

袋装水灌装机主要由两部分组成，机械系统和控制系统。机械系统主要由凸轮机构、水泵、电磁阀、送膜、拉膜电机、加热器等组成。控制系统主要由可编程控制器(plc)、触摸屏、继电器等组成。

2.2 工作原理

按下系统启动按钮后，系统首先进行归位，即将横、竖封刀脱离膜，避免烫坏膜，然后，启动加热装置，并实时检测温度，当温度达到要求时，启动横、竖封凸轮装置，并根据送膜启动、拉膜启动信号分别启动送膜电机和拉膜电机，并根据灌装开始信号进行灌装，此即系统的一个工作周期。拉膜时间和灌装时间可以设定，可以根据实际工况调节拉膜时间、灌装时间。

系统实时对横竖封的温度进行调节，由于加热系统采用固态继电器进行，为了防止温度过冲，采用pwm技术进行加热，通过设置合理的参数，确保温度达到设定要求且不产生过冲现象，当温度不在设定要求范围内，则禁止系统启动并且给出报警提示。

另外，系统还提供手动操作功能进行单个装置调试，当单个装置运作正常后，即可整机运行。

触摸屏可以显示系统的工作模式，包括手动、自动和停止，可以监视横、竖封加热的实时温度，以及各种报警故障。同时，可以通过触摸屏设定pwm调节参数、各个工序的时间等。

3  控制系统结构及特点

该系统有8路数字量输入、2路dc24v数字量输出、2路pt100温度信号输入，同时，2路温控采用固态继电器进行控制。因此，本系统配置1个cpu模块lm3107、1个4路晶体管输出模块lm3230和1个热电阻输入模块lm3312。人机界面选择和利时触摸屏ht6600l，完成系统的手动控制、参数输入、报警状态监视等功能，如图2所示。

图2  灌装机自动化系统

3.1 i/o配置与定义

系统i/o接口定义如表1所示。

表1  系统i/o清单

(1)cpu模块：lm3107模块的额定工作电压为ac220v，自带24点i/o，提供14路dc24v输入/10路继电器输出处理。具有1个rs232通讯接口，支持专有协议(仅rs232)/modbus rtu协议/自由协议。

(2)热电阻输入模块：lm3312模块是4路热电阻输入模块，提供了与cu50、pt100两种热电阻一次测温元件进行连接的接口，用于采集并处理从现场来的热电阻的电阻值输入信号。 

(3)数字量输入输出扩展模块：lm3230模块包含4路数字量输入处理通道和4路晶体管输出处理通道，数字量输入信号的额定工作电压为24vdc，输出额定负载电压为24v dc。 

3.2 触摸屏

人机监控部分采用和利时ht6600l触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏上可以进行手动和自动操作，完成参数设定和显示设备运行状态。图3为触摸屏部分监控画面。 

(a)手动操作

(b)自动操作

图3  触摸屏部分监控画面   

4 结束语

袋装水的生产大大改变了人们传统的饮水方式,袋装水不但卫生,而且密封度强,无论从包装到安全运输,都符合人们的需求。袋装水罐装机的出现是饮用水行业一次新的突破和飞跃。基于和利时lm产品的电气控制系统提高了袋装水生产的自动化程度，同时也改善了灌装机的性能，提高了生产效率。