CN111348228A - 一种uv光固化的水性胶囊生产设备 - Google Patents

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CN111348228A CN201811568909.1A CN201811568909A CN111348228A CN 111348228 A CN111348228 A CN 111348228A CN 201811568909 A CN201811568909 A CN 201811568909A CN 111348228 A CN111348228 A CN 111348228A
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杨涛
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Abstract

本发明涉及一种UV光固化的水性胶囊生产设备，它包括进料系统A、成型系统B、循环系统C和控制系统D；使用本发明UV光固化水性胶囊生产设备生产的水性胶囊圆度≤10％，后期无需进行过多的形状处理；其破坏强度区间为10N～30N，便于进行后续加工及运输储存；每月失重率小于以重量计0.5％，能长期有效保存内容物。

Description

一种UV光固化的水性胶囊生产设备
【技术领域】
本发明属于卷烟烟支生产技术领域。更具体地，本发明涉及一种UV光固化的水性胶囊生产设备。
【背景技术】
滴制胶囊受多种因素制约，如胶液或芯液自身特性的影响，同时也受胶囊生产设备的影响。
对于水性芯液胶囊的制作，目前受制于如卡拉胶、明胶等传统胶液与水性芯液存在相溶性，使用现有设备或者现有胶液滴制水性胶囊或多或少存在各种问题。如今市场上没有出现能够对水或者水溶性芯液进行有效包裹的胶囊产品，对水性内容物进行包裹的技术研究多出现在烟用胶囊领域，例如CN103815541A公开了一种以蜡质及助凝剂作为壁材疏水层，并通过冷却凝结方式进行水溶液包裹，此种工艺制备的胶囊冷却成型后形成拖尾，无法成为规则的球型，需要进行去尾加工，而其去尾工艺较为繁琐，且胶囊内核壁材较薄，已不能支持过度加工，且无法进行有效的运输及贮存，所以多年来一直无法实现工业化生产。
CN104893827A公开了一种复合封装胶囊的制备方法，该方法使用两亲性天然高分子材料直接包裹水或水溶液制备内层包水软胶囊，但随着时间推移，水分子会从高分子材料中缓慢逸出，导致胶囊水分逐渐散失殆尽。
针对现有技术存在的技术缺陷，本发明人经过大量实验研究与分析总结，终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种UV光固化的水性胶囊生产设备。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种UV光固化的水性胶囊生产设备。
该水性胶囊生产设备包括芯液槽1与UV胶液槽2，该生产设备由进料系统A、成型系统B、循环系统C与控制系统D组成；其中：
进料系统A由芯液槽1、UV胶液槽2、芯液泵3、UV胶液泵17与胶囊滴头4构成；芯液槽1通过芯液泵3与胶囊滴头4相连；UV胶液槽2通过UV胶液泵17与胶囊滴头4相连；
成型系统B由剪切杯5、成型立管6、UV固化灯7、升降电机及配套螺杆9、成型盘管10与出料管11构成；成型立管6一端穿过剪切杯5底部中心与剪切杯5垂直相连，另一端与第一升降电机及配套螺杆9固定连接；成型立管9两侧平行设置左UV固化灯71与右UV固化灯72，成型立管6底端通过软管与成型盘管10一端相连，它的另一端通过软管与出料管11相连，在成型盘管10中心设置圆柱形UV固化灯8；出料管11固定连接在垂直于水平面的第二升降电机及配套螺杆16上；
循环系统C由胶囊槽12、保护液槽13和循环泵14构成；在保护液槽13上部设置滤网，位于保护液槽13下部的出液口通过软管与循环泵14的进液口相连，它的出液口通过软管与剪切杯5的进液口相连；胶囊槽12置于出料管11出料口正下方，它设置滤网的目的在于分离从出料管混合流出的保护液和水性胶囊；位于它的底部的出液口通过软管与保护液槽13的滤网上方相连；
控制系统D是总控制器15分别与芯液泵3、UV胶液泵17、第一升降电机及配套螺杆9的电机、第二升降电机及配套螺杆16的电机、左UV固化灯71、右UV固化灯72、圆柱形UV固化灯8与循环泵14的电连接线路。
根据本发明的一种优选实施方式，胶囊滴头4是由芯液进口216、胶液进口217、滴头外侧通道218、滴头内通道219与滴头出料口220组成的多通道同心圆滴头；芯液进口216通过软管与芯液泵3相连，并且它通过滴头内通道219与滴头出料口220相连；胶液进口217通过软管与UV胶液泵17相连，并且它通过滴头外侧通道218与滴头出料口220相连。
根据本发明的另一种优选实施方式，芯液泵3与UV胶液泵17是齿轮泵、蠕动泵或活塞泵。
根据本发明的另一种优选实施方式，剪切杯5是用透明塑料、亚克力或玻璃质材制成的；剪切杯5在其上部的进液口332通过软管与循环泵14相连；剪切杯5在其中心轴处垂直设置内管331，内管331上端管口面低于剪切杯5的杯口面。
根据本发明的另一种优选实施方式，成型立管6与成型盘管10是用石英、玻璃、透明塑料或透明橡胶质材制成的；成型立管6的内径与位于剪切杯5中的内管331的内径相同，并且它们垂直相连；成型盘管10的内径与成型立管6的内径相同，并且它们相连。
根据本发明的另一种优选实施方式，左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8是汞紫外灯、卤素紫外灯或LED紫外灯。
根据本发明的另一种优选实施方式，左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8的光波长峰值是100～445nm。
根据本发明的另一种优选实施方式，左UV固化灯71与右UV固化灯72与成型立管6的间距是0.2～10cm。
根据本发明的另一种优选实施方式，滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：0.2～2.0。
根据本发明的另一种优选实施方式，总控制器15是整体式PLC可编程控制器、模块式PLC或叠装式PLC。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种UV光固化的水性胶囊生产设备。
该水性胶囊生产设备包括芯液槽1与UV胶液槽2，该生产设备由进料系统A、成型系统B、循环系统C与控制系统D组成；其中：
在本发明中，进料系统A由芯液槽1、UV胶液槽2、芯液泵3、UV胶液泵17与胶囊滴头4构成；芯液槽1通过芯液泵3与胶囊滴头4相连；UV胶液槽2通过UV胶液泵17与胶囊滴头4相连；
在本发明中，胶囊滴头4是由芯液进口216、胶液进口217、滴头外侧通道218、滴头内通道219与滴头出料口220组成的多通道同心圆滴头；芯液进口216通过软管与芯液泵3相连，并且它通过滴头内通道219与滴头出料口220相连；胶液进口217通过软管与UV胶液泵17相连，并且它通过滴头外侧通道218与滴头出料口220相连。
根据本发明，滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：0.2～2.0。
本发明使用的芯液泵3与UV胶液泵17是齿轮泵、蠕动泵或活塞泵，这些泵的流量、转速与轴功率可以根据实际需要进行选择，这对于本技术领域的技术人员而言是不存在任何困难的。本发明使用的这些泵都是目前市场上销售的产品，例如由上海基深仪器仪表有限公司以商品名CX-GWMP-40销售的齿轮泵、由重庆科耐普蠕动泵有限公司以商品名Konap-YZ15销售的蠕动泵、由英格索兰公司以商品名ARO66605j-344销售的活塞泵。
在本发明中，所使用的软管是用PVC塑料、橡胶、硅胶或不锈钢金属材料制成的软管，它们的内径与它们连接的器件接口外径是相符的，有关这些内容下面将不再描述。
在本发明中，成型系统B由剪切杯5、成型立管6、UV固化灯7、升降电机及配套螺杆9、成型盘管10与出料管11构成；
在本发明中，剪切杯5在其上部的进液口332通过软管与循环泵14相连；剪切杯5在其中心轴处垂直设置内管331，内管331上端管口面低于剪切杯5的杯口面。
剪切杯内管331上端管口面低于剪切杯5的杯口面的主要目的在于：循环泵14由保护液槽13中抽取的保护液经其上部进液口332送入剪切杯内330，当保护液浸没内管331上端管口面后，高出内管331管口的部分保护液在重力作用下不断地经内管331上端管口向内管331下部流动而形成剪切力，因此，通过调整高出内管331管口的保护液高度就可以间接控制胶囊的滴制速度。
本发明使用的循环泵14是齿轮型的油水泵，它目前市场上销售的产品，例如由惠州市宏兴泰机电有限公司以商品名木川TS-80销售的产品。
剪切杯5是用透明塑料、亚克力或玻璃质材制成的，这些材料都是目前市场上销售的产品，例如由深圳市闪亮塑胶制品公司以商品名PVC硬质销售的透明塑料、由义乌市博艺压克力制品商行公司以商品名高透明硬质亚克力销售的亚克力；
成型立管6一端穿过剪切杯5底部中心与剪切杯内管331垂直相连，另一端与第一升降电机及配套螺杆9固定连接；成型立管9两侧平行设置左UV固化灯71与右UV固化灯72，成型立管6底端通过软管与成型盘管10一端相连，它的另一端通过软管与出料管11相连，在成型盘管10中心设置圆柱形UV固化灯8；出料管11固定连接在垂直于水平面的第二升降电机及配套螺杆16上；
在成型盘管10中心设置圆柱形UV固化灯8；在本发明中，圆柱形UV固化灯8是汞紫外灯、卤素紫外灯或LED紫外灯。
在本发明中，成型立管6与成型盘管10是用石英、玻璃、透明塑料或透明橡胶质材制成的；成型立管6的内径与位于剪切杯5中的内管331的内径相同，并且它们垂直相连；成型盘管10的内径与成型立管6的内径相同，并且它们相连。
根据本发明，成型立管9两侧平行设置左UV固化灯71与右UV固化灯72。本发明使用的左UV固化灯71与右UV固化灯72是汞紫外灯、卤素紫外灯或LED紫外灯，这些灯都是目前市场上销售的产品，例如由保定市创宝机电设备公司以商品名UV固化机专用3kw水银灯管销售的汞紫外灯、由深圳市博飞达科技有限公司以商品名UV碘镓灯销售的卤素紫外灯、由深圳胜力亚科技有限公司以商品名LED紫外固化灯销售的LED紫外灯。本发明使用的左UV固化灯71与右UV固化灯72的光波长峰值是100～445nm。左UV固化灯71与右UV固化灯72与成型立管6的间距是0.2～10cm。
循环系统C由胶囊槽12、保护液槽13和循环泵14构成；在保护液槽13上部设置滤网，位于保护液槽13下部的出液口通过软管与循环泵14的进液口相连，它的出液口通过软管与剪切杯5的进液口相连；本发明使用的循环泵14是由惠州市宏兴泰机电有限公司以商品名木川TS-80销售的产品；胶囊槽12置于出料管11出料口正下方，位于它的底部的出液口通过软管与保护液槽13的滤网上方相连。
控制系统D是总控制器15分别与芯液泵3、UV胶液泵17、第一升降电机及配套螺杆9的电机、第二升降电机及配套螺杆16的电机、左UV固化灯71、右UV固化灯72、圆柱UV固化灯8与循环泵14的电连接线路。总控制器15可以控制各个泵的流速、各个升降电机的升降高度以及各个UV固化灯的功率。
本发明使用的总控制器15是整体式PLC、模块式PLC或叠装式PLC，它们都是目前市场上销售的产品，例如由深圳市上川社自动化设备公司以商品名A2ASCPU-S0销售的整体式PLC、由佛山市德比诺科技公司以商品名DBL-8DI销售的模块式PLC、由三菱公司以商品名FX2N销售的叠装式PLC。
根据《圆度检测技术》国防工业出版社，1998.，采用半径测量法在温度25℃，湿度60％RH条件下对本发明水性胶囊生产设备生产的水性胶囊进行了圆度检测，确定本发明生产的水性胶囊圆度〇≤10％，后期无需进行过多的形状处理；
根据《香烟滤嘴用香精胶囊破坏强度分析方法》CN104111195A，2014-10-22.，采用机械施压法在温度25℃与相对湿度60％的条件下对本发明水性胶囊生产设备生产的水性胶囊进行了破坏强度检测，确定本发明生产的水性胶囊其破坏强度区间为10N～30N，可以进行普遍的二次加工及有效的运输、贮存；
根据《差热,热重分析与非等温固相反应动力学》冶金工业出版社,1995.，采用热重法在温度25℃与相对湿度60％的条件下对本发明水性胶囊生产设备生产的水性胶囊进行了失重检测，确定本发明水性胶囊每月失重率小于以重量计0.5％，具有良好的内容物储存性能。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
本发明的UV光固化水性胶囊设备包括进料系统A、成型系统B、循环系统C和控制系统D；水性芯液和UV固化胶液通过进料系统形成同心胶囊球体，同心胶囊球体通过成型系统光固化为水性胶囊，循环系统将保护液循环利用在固化系统中并为胶囊在成型系统中的运动提供驱动力，控制系统精确控制料液和保护液的流速、成型系统进液口和出液口的水平高度、UV固化灯的功率；各系统组合协作可以简单高效、节能环保的生产出具有良好圆度无需进行过多后期形状处理，破坏强度合适方便进行后续加工及运输储存，失重率极低能长期有效保存内容物的优良水性胶囊。本发明生产的水性胶囊圆度≤10％，后期无需进行过多的形状处理；其破坏强度区间为10N～30N，可以进行普遍的二次加工及有效的运输、贮存；每月失重率小于以重量计0.5％。
【附图说明】
图1是本发明UV光固化水性胶囊生产设备结构示意图；
图中：
1-芯液槽；2-UV胶液槽；3-芯液泵；4-胶囊滴头；5-剪切杯；6-成型立管；71-左UV固化灯；72-右UV固化灯；8-圆柱形UV固化灯；9-第一升降电机及配套螺杆；10-成型盘管；11-出料管；12-胶囊槽；13-保护液槽；14-循环泵；15-总控制器；16-第二升降电机及配套螺杆；17-UV胶液泵；
图2是胶囊滴头4结构示意图；
图中：
216-芯液进口；217-胶液进口；218-滴头外侧通道；219-滴头内通道；220-滴头出料口；
图3是剪切杯5结构示意图；
图中：
330-杯体；331-内管；332-进液口；6-成型立管；
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明UV光固化的水性胶囊生产设备
该实施例的实施方式如下：
所述UV光固化的水性胶囊生产设备包括芯液槽1与UV胶液槽2，该生产设备由进料系统A、成型系统B、循环系统C与控制系统D组成；其中：
进料系统A由芯液槽1、UV胶液槽2、由上海基深仪器仪表有限公司以商品名CX-GWMP-40销售的齿轮泵芯液泵3、UV胶液泵17与胶囊滴头4构成；芯液槽1通过芯液泵3与胶囊滴头4相连；UV胶液槽2通过由上海基深仪器仪表有限公司以商品名CX-GWMP-40销售的齿轮泵UV胶液泵17与胶囊滴头4相连；
胶囊滴头4是由芯液进口216、胶液进口217、滴头外侧通道218、滴头内通道219与滴头出料口220组成的多通道同心圆滴头；芯液进口216通过软管与上述齿轮泵芯液泵3相连，并且它通过滴头内通道219与滴头出料口220相连；胶液进口217通过软管与上述齿轮泵UV胶液泵17相连，并且它通过滴头外侧通道218与滴头出料口220相连。滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：0.2。
成型系统B由剪切杯5、石英成型立管6、UV固化灯7、升降电机及配套螺杆9、石英成型盘管10与出料管11构成；石英成型立管6一端穿过剪切杯5底部中心与剪切杯5垂直相连，另一端与第一升降电机及配套螺杆9固定连接；成型立管9两侧平行设置左UV固化灯71与右UV固化灯72，石英成型立管6底端通过软管与石英成型盘管10一端相连，它的另一端通过软管和垂直于水平面的第二升降电机及配套螺杆16与出料管11相连；在石英成型盘管10中心设置圆柱形UV固化灯8；左UV固化灯71与右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8都是汞紫外灯；左UV固化灯71和右UV固化灯72与成型立管6的间距是0.2cm；左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8的光波长峰值是195nm；
循环系统C由胶囊槽12、保护液槽13和循环泵14构成；在保护液槽13上部设置滤网，位于保护液槽13下部的出液口通过软管与循环泵14的进液口相连，它的出液口通过软管与剪切杯5的进液口相连；胶囊槽12置于出料管11出料口正下方，位于它的底部的出液口通过软管与保护液槽13的滤网上方相连；
控制系统D是由深圳市上川社自动化设备公司以商品名A2ASCPU-S0销售的整体式PLC总控制器15分别与芯液泵3、UV胶液泵17、第一升降电机及配套螺杆9的电机、第二升降电机及配套螺杆16的电机、左UV固化灯71、右UV固化灯72、圆柱形UV固化灯8与循环泵14的电连接线路。
根据本发明说明书描述的方法检测，使用本实施例水性胶囊生产设备生产的水性胶囊圆度〇≤6％；其破坏强度区间为15N～28N；每月失重率小于以重量计0.48％。
实施例2：本发明UV光固化的水性胶囊生产设备
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是芯液泵3与UV胶液泵17是由重庆科耐普蠕动泵有限公司以商品名Konap-YZ15销售的蠕动泵；成型立管6与成型盘管10是用玻璃材制成的；左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8都是由深圳市博飞达科技有限公司以商品名UV碘镓灯销售的卤素紫外灯；它的光波长峰值是265nm；左UV固化灯71和右UV固化灯72与成型立管6的间距是3cm；滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：0.8；总控制器15是由佛山市德比诺科技公司以商品名DBL-8DI销售的模块式PLC。
根据本发明说明书描述的方法检测，使用本实施例水性胶囊生产设备生产的水性胶囊圆度〇≤9％；其破坏强度区间为12N～25N；每月失重率小于以重量计0.62％。
实施例3：本发明UV光固化的水性胶囊生产设备
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是芯液泵3与UV胶液泵17是由英格索兰公司以商品名ARO66605j-344销售的活塞泵；成型立管6与成型盘管10是用透明塑料材制成的；左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8都是由深圳胜力亚科技有限公司以商品名LED紫外固化灯销售的LED紫外灯；它的光波长峰值是365nm；左UV固化灯71和右UV固化灯72与成型立管6的间距是6cm；滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：1.5；总控制器15是由三菱公司以商品名FX2N销售的叠装式PLC。
根据本发明说明书描述的方法检测，使用本实施例水性胶囊生产设备生产的水性胶囊圆度〇≤5％；其破坏强度区间为12N～29N；每月失重率小于以重量计0.70％。
实施例4：本发明UV光固化的水性胶囊生产设备
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是芯液泵3与UV胶液泵17是由重庆科耐普蠕动泵有限公司以商品名Konap-YZ15销售的蠕动泵；成型立管6与成型盘管10是用透明橡胶质材制成的；左UV固化灯71、右UV固化灯72与圆柱形UV固化灯8都是由保定市创宝机电设备公司以商品名UV固化机专用3kw水银灯管销售的汞紫外灯；它的光波长峰值是395nm；左UV固化灯71和右UV固化灯72与成型立管6的间距是10cm；滴头内通道219与滴头外侧通道218的直径比是1：2.0；总控制器15是由佛山市德比诺科技公司以商品名DBL-8DI销售的模块式PLC。
根据本发明说明书描述的方法检测，使用本实施例水性胶囊生产设备生产的水性胶囊圆度〇≤7％；其破坏强度区间为19N～30N；每月失重率小于以重量计0.6％。

Claims (10)

1.一种UV光固化的水性胶囊生产设备，它包括芯液槽(1)与UV胶液槽(2)，其特征在于该生产设备由进料系统(A)、成型系统(B)、循环系统(C)与控制系统(D)组成；其中：
进料系统(A)由芯液槽(1)、UV胶液槽(2)、芯液泵(3)、UV胶液泵(17)与胶囊滴头(4)构成；芯液槽(1)通过芯液泵(3)与胶囊滴头(4)相连；UV胶液槽(2)通过UV胶液泵(17)与胶囊滴头(4)相连；
成型系统(B)由剪切杯(5)、成型立管(6)、UV固化灯(7)、升降电机及配套螺杆(9)、成型盘管(10)与出料管(11)构成；成型立管(6)一端穿过剪切杯(5)底部中心与剪切杯(5)垂直相连，另一端与第一升降电机及配套螺杆(9)固定连接；成型立管(6)两侧平行设置左UV固化灯(71)与右UV固化灯(72)，成型立管(6)底端通过软管与成型盘管(10)一端相连，它的另一端通过软管与出料管(11)相连，在成型盘管(10)中心设置圆柱形UV固化灯(8)；出料管(11)固定连接在垂直于水平面的第二升降电机及配套螺杆(16)上；
循环系统(C)由胶囊槽(12)、保护液槽(13)和循环泵(14)构成；在保护液槽(13)上部设置滤网，位于保护液槽(13)下部的出液口通过软管与循环泵(14)的进液口相连，它的出液口通过软管与剪切杯(5)的进液口相连；胶囊槽(12)置于出料管(11)出料口正下方，位于它的底部的出液口通过软管与保护液槽(13)的滤网上方相连。
控制系统(D)是总控制器(15)分别与芯液泵(3)、UV胶液泵(17)、第一升降电机及配套螺杆(9)的电机、第二升降电机及配套螺杆(16)的电机、左UV固化灯(71)、右UV固化灯(72)、圆柱形UV固化灯(8)与循环泵(14)的电连接线路。
2.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于胶囊滴头(4)是由芯液进口(216)、胶液进口(217)、滴头外侧通道(218)、滴头内通道(219)与滴头出料口(220)组成的多通道同心圆滴头；芯液进口(216)通过软管与芯液泵(3)相连，并且它通过滴头内通道(219)与滴头出料口(220)相连；胶液进口(217)通过软管与UV胶液泵(17)相连，并且它通过滴头外侧通道(218)与滴头滴头出料口(220)相连。
3.根据权利要求1或2所述的水性胶囊生产设备，其特征在于芯液泵(3)与UV胶液泵(17)是齿轮泵、蠕动泵或活塞泵。
4.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于剪切杯(5)是用透明塑料、亚克力或玻璃质材制成的；剪切杯(5)在其上部的进液口(332)通过软管与循环泵(14)相连；剪切杯(5)在其中心轴处垂直设置内管(331)，内管(331)上端管口面低于剪切杯(5)的杯口面。
5.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于成型立管(6)与成型盘管(10)是用石英、玻璃、透明塑料或透明橡胶质材制成的；成型立管(6)的内径与位于剪切杯(5)中的内管(331)的内径相同，并且它们垂直相连；成型盘管(10)的内径与成型立管(6)的内径相同，并且它们相连。
6.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于左UV固化灯(71)、右UV固化灯(72)与圆柱形UV固化灯(8)是汞紫外灯、卤素紫外灯或LED紫外灯。
7.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于左UV固化灯(71)、右UV固化灯(72)与圆柱形UV固化灯(8)的光波长峰值是100～445nm。
8.根据权利要求1或2所述的胶囊滴头，其特征在于左UV固化灯(71)与右UV固化灯(72)与成型立管(6)的间距是0.2～10cm。
9.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于滴头内通道(219)与滴头外侧通道(218)的直径比是1：0.2～2.0。
10.根据权利要求1所述的水性胶囊生产设备，其特征在于总控制器(15)是整体式PLC、模块式PLC或叠装式PLC。
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