西门子6ES7340-1CH02-0AE0技术参数
据有关统计数据表明，随着中国经济高速发展以及人民生活质量的**，对微波食品、休闲食品及冷冻食品等方便食品的需求量将不断增加，这将直接带动相关食品包装的需求，中国食品与包装机械业在今后的一段时间内将维持正增长。预计“十一五”期间，中国包装工业的总产值可望达到4500亿元人民币，并保持年均7%的增长速度。从2011年到2015年，总产值可望突破6000亿元，每年平均增速约维持在16%的水平。以产品分类，中国纸包装制品产量到2015年可达3600万吨，塑料包装制品946万吨，金属包装制品491万吨，玻璃包装制品1550万吨，包装机械120万台套。预计未来循环经济将成为包装行业发展的主要模式、包装资源回收利用将实现产业化、绿色包装材料将获得大力开发和发展、包装基础工业也将加快发展。一个国家包装工业的发展水平及其包装设计研发理念，是该国经济生活中文明程度的重要标志。包装产业不仅涵盖了包装产品的设计、生产，包装印刷，包装原辅材料供应，包装机械以及包装设备制造等多个生产领域，其包装制品还参与到至第三产业，货物流通的每一个环节。对使用后的包装产品进行处置、回收和再生利用是包装工业性的社会责任。包装产业的发展与全球经济一体化和人类社会可持续发展息息相关。包装产业作为“朝阳产业”，必将对全球制造业发展及其产品的国际间流通产生不可低估的作用。
目前我国的包装机械自动化程度不高，和其他包装强国相比技术水平还有待**。我们要大力的发展包装机械的自动化水平，**生产效率，**产品的档次，这样才能在激烈的国际包装市场竞争中立于不败之地。下面给大家介绍来自美国的小型一体化控制器（OCS）在包装行业的应用。
一、 一体化控制器OCS在颗粒包装机上的应用：
颗粒自动包装机适用于制药、食品、植物种子、化妆品、化工等产品中的松散状无粘性粗粉状、颗粒状物料的自动包装，如：冲剂、小丸、味精、白糖、汤料、麦片等，颗粒自动包装机可以在包装过程中自动完成计量、拉袋、充填、封口、切断、计数、热压批号等全部工作，是医药制药、食品、化工等行业广大客户实现生产自动化、**生产效率的优选设备。北京某包装机械制造有限公司是生产颗粒自动包装机及灌装机的厂家，其生产的DXD系列自动包装机及灌装机行销海内外，得到用户的普遍好评。Horner公司技术工程师在认真研究了包装机工作原理之后，提出了基于XLE103小型一体化PLC的控制系统。产品外形如下：
DXD全自动包装机要求加料、充填、拉袋、封口、剪切、撕口、热压批号等工序全自动完成，包装速度、制袋长度可以人为调整。采用XLE103控制的DXD全自动包装机是集PLC控制器、人机界面、温度PID控制、高速I/O、步进电机控制等多种功能于一体的多用途自动包装机，该包装机具有自动给料、高速计数、袋长可调、温度可自调节，并且具有性能稳定、操作维护方便、效率高等特点，保证了包装袋的长度稳定，图形美观。根据工艺要求，DXD全自动包装机采用XLE103进行自动控制，包含一个关键的步进电机的协调运行。XLE103是一款高度集成的一体化控制器，它本身集成12路数字量入，12路数字量出，4路高达10KHz的高速计数器输入，2路大道100KHz的PWM（高速脉冲）输出，2路14位的模拟量输入，自身可支持8路的PID数字调节。还集成2个串口，可以支持MODBUS协议和其他的串口协议。并且编程软件免费，编程电缆用户可自己制作。
经过实践的证明，此款OCS控制器完全可以控制颗粒包装机的各种动作，并且达到了降低成本，**效率的目的。对颗粒包装机**附加值是个很好的先例。
二、 一体化控制器OCS在缓冲机上的应用：
随着工业的高速发展，对包装材料的需求量越来越大，尤其是具有缓冲性能的包装材料泡沫聚苯乙烯(EPS)的需求越来越大。缓冲包装材料属于一种寿命周期短、“用过即扔”的一次性包装物，瞬间即可变成垃圾，对环境的负面影响是显而易见的。家用电器、电子仪器、玻璃器皿等产品的包装一直采用EPS，由于塑料发泡材料的废弃物在自然界中长期不能生物降解，给环境造成严重的“白色污染”，已经被许多国家禁止使用，我国也将逐步禁止使用。使用皱纹牛皮纸是一种经济容易得到的缓冲材料，其特点是表面性能稳定，不容易产生粉尘，加工容易，可塑性好，其缓冲作用主要靠挤压皱纹牛皮纸而实现，能为轻的待装产品提供良好的缓冲作用。下面就一体化控制器OCS为核心控制的褶皱牛皮纸生产设备—缓冲包装机作一下详细的介绍。缓冲机的外观如下：
此设备的控制器是由美国Horner公司自主研发的一款小型的一体化控制器XLE，Horner的工程师针对缓冲包装机的特点，经过细心的研究后，决定选用XLE103作为此设备的控制部分。这款控制器的外形尺寸仅为96mm×96mm×58mm，非常适用于小系统，它本身集成12点直流输入（其中4路可以配置为高速计数器）；12点直流输出（其中2路可以配置为脉宽调制）；2路模拟量输入；2个串行通讯口；支持TF-flash卡；更重要的是，它本身自带一块128×64的图形LCD。这些功能就完全满足了缓冲机的要求，其控制器产品外观如下：
经过实践的证实，XLE103完全满足缓冲包装机的工艺要求，并能根据工作状况自动调整，以使设备达到高能效。
三、 一体化控制器在封口机上的应用
目前我国对于食品的安全卫生标准日加严格，在食品的生产运输过程中必须采用真空的包装，这就必须使用封口机械对食品进行真空包装。下面就给大家介绍一下一体化控制器XLE在真空封口机上的应用。
封口机主要的两个关键控制点就是袋内真空度和封口温度的控制。XLE通过接受真空度传感器的信号来检测包装袋内的真空度，从而根据操作人员的设定值来控制真空泵的起停时间，当包装袋内的真空度达到设定要求时马上进行热封，从而能保持袋内食品的保鲜期。对控制器的要求非常高，不仅要时时采集模拟量信号，不断地进行比较。根据特别的算法，从而保持袋内真空度处于动态的平衡。XLE本身具备32路相对独立的PID算法调节，根据热电偶采集的温度信号进行PID控制已经达到了很好的效果。其产品外观如下：
热式传感技术的进步
自从热电偶技术和早期的热线式风速计产生之后，热式**测量技术已经有了长足的进步。热式技术以热传导为基础，一般是根据两个温度传感器间的温差产生一个直接与温差和质量**成比例的信号。很久以来，热式**传感器在很多行业中得以应用，并满足了一些特殊的要求。现代化的热式**传感器在设计上已由实验室设备进化为了牢固的过程设备，每一代新产品都在传感器性能方面有突破性的进步。
早期的热式产品设计者们在维持生产公差、温度跟踪及符合工业封装标准方面经历了很多挑战。这些挑战使得设计者们采用更牢固、生产上更具备一致性的热电阻（RTD）。基于热电阻的**传感器很快被分类，并与早期的温差设备相关联，并且成为了热式**传感器家族的一部分。随着RTD的改进，生产商们更向倾于采用铂缠绕低质量型设计。随着时间的推移，生产技术向更小公差的方向演变，从而使得两个RTD的配对成为了控制上越来越严格的过程。
由于大部分现代化的热式设计是基于两个RTD之间的差值，RTD在构造上一定要一致。早期，FCI和其他一些厂家意识到了这一点，并且FCI设计出了个等质量传感器构造。这种传感器设计确保了传感元件在追踪过程变化的时候可以保持一贯性。等质量设计是一种突破性的进展，大大拓宽了热式传感原理的使用范围，使之在多种过程应用中有了用武之地。
随着制造技术、填充方法、热道时效及材料优化等方面的进步，产品的性能也有了逐步的**。如今，FCI及其他采用新RTD生产技术的公司，通过使用平版印刷蚀刻芯片RTD，真正避免了RTD间的生产公差，使得RTD的调整成为简单、可复制的步骤。可以用极低的成本生产出高质量、易配对的RTD。这一进步直接推动了热式技术向更高性能更低成本的方向发展。
微处理器推动性能的**
当热式传感技术在一致性和稳定性方面不断发展时，信号处理及硬件方面也有了突破性进展。FCI在标定数据收集和信号处理方面取得了进展，并且通过先进的曲线拟合演算法逐步**了产品性能。下图展示了FCI突破性的曲线拟合方法，这种方法**了产品性能和精度。从图1的常见误差差频宽可以看出传统型产品的局限性。而采用D2P曲线拟合方法的FCI的热式质量**计，与传统型产品形成了鲜明对比。近年来，误差和不确定性缩减有了重大进展，使FCI产品在保持1001量程比的前提下，达到了0.5%的标定精度。
图1 FCI的D2P曲线拟合方法带来的性能**
标定方法及NIST可溯源设备填补了空白
传感及信号处理上的发展对标定程序和方法提出了更高要求。为了使热式**仪表真正成为高端产品并满足用户现场工况，制造商必须将产品的改进与合格、高精度的标定相结合。这意味着，要么必须将产品送去的**标定实验室进行标定，或者斥巨资自行搭建标定设备。FCI公司拥有自行投资兴建的，具备研发和产品标定双重功能的标定实验室，可以对包括惰性气体和危险气体以及液体在内的多种介质在很宽的量程范围内进行标定。
由于冷却率与介质热物理特性（如粘度、密度、比热、热导性及热膨胀系数等）呈函数关系，对热式传感技术的优化需要拥有流体方面丰富的经验。随着新的模型和等式推导方法的出现，使用参照气体进行标定已经可以达到2~3%的读数精度，有一点相当明确，要实现佳性能必须使用实际气体或实际液体进行标定。象FCI这样拥有完善的标定实验室的公司，可以在实际液体介质（如水或果汁、碳氢化合物及冷却剂）中进行标定；也可以在各种气体介质（从惰性气体到危险混合气、低密度气体如氢气和氦气等）中进行标定。符合实际介质的标定、自动数收集及高精度的**参照标准（如音速喷嘴、超声波多普勒和科里奥力**计等）造就了好于0.5%读数的精度。
图2所示为FCI的气体音速喷嘴和混合气标定台。
图2 FCI标定实验室的混合气和音速喷嘴标定台
将实验室结果应用到现场
将实验室标定结果应用到现场的安装位置对所有的**测量原理来说都是个挑战。直管段、实际安装、流层、过渡流形、紊流强度、漩涡、脉动及宽量程范围等过程条件是所有**测量原理共同的难题。热式原理是18”管线到30英尺管道上经济、**的**测量选择。使用热式原理并且选择正确的型号对于达到高的现场安装精度很关键。对于2”及2”以下管径的应用，大部分热式产品制造商提供“在线式”构造，提供一截固定着传感头的管段，这样的构造避免了固定、偏移、施转或插件入长度导致的误差。很多“插入式”产品也通过改进安装方式避免或大幅降低了安装变量的影响。位置锁定或键盘编码式插入、多传感装置、深度标尺、方位标记等方法确保了插入式**元件的安装，适用于4”到几米管径。
流体调整拓宽了安装位置的选择范围
流体调整被很多**测量原理所采用以完善测量。调整器提供出色的隔离、漩涡消减，并且真正做到了无压损。这种流体调整方法神奇地拓宽点式**测量原理的应用范围。例如热式测量原理，推荐安装条件为上游20倍管径下游10倍管径的直管段。而采用了嵌入式的流体调整器后，热式质量**计只需要上下游一共7倍管径的直管段即可达到标称精度。
过程条件的影响及多点式测量
热式**测量原理实际上利用了温度传感。大部分的热式**设备制造商生产的**元件中包含一个参照传感器，与温差测量相结合，或独立测量过程温度的实时变化。由于热式设备是直接测量质量**的设备，而过程温度的变化会直接影响到质量**，热式设备在设计上可以自动修正过程温度变化带来的影响。等质量**传感器设计确保了变化无滞后效应，可以提供实时的温度补偿。正因为如此，大部分热式**计天生多变量，并且可以提供过程温度输出。
热式设备几乎不受压力变化的影响，除非测量的是极低**（低于0.25英尺秒），因为自然对流现象可能在插入式传感构造上产生热度上升的**效应。利用低功率分界层传感，包括FCI在内的一些公司开发出了非插入式设计，将低**和高流速传感**到了一个新的高度。
在极低**应用中，大部分制造商的产品规格或软件选择限制了插入式构造的使用。在正常工程**范围下，排除压力影响的独立研究显示，未经校正的热式质量**计每100PSI的压力波动可能导至1~2%的读数漂移。热式传感原理，无论是恒温差式还是恒功率式，都同样受到影响。图3所示为FCI**计在典型的压力波动范围内的性能曲线图，压力影响对精度的影响被控制在1%以内。
图3 典型性能曲线显示压力波动对精度影响1%
热式产品制造商监测到，大幅度的过程压力波动会由于气体特性的变动而对测量精度产生更大影响。对于这类特别的应用，FCI推出了专利产品——内置压力传感及校正的热式质量**传感器。在大部分采用热扩散原理产品的普通过程控制应用中，无需用到这种特殊构造的产品。在诸如天然气传输这类存在大幅度压力波动的密闭传输装置应用中，就需要采用这种特殊构造，使热式原理的产品达到应用的精度要求。
突破性的传感器设计、先进的信号处理、高精度标定及运用流体调整技术减轻不理想的安装条件对测量的影响相结合，使得热式**仪表站在了高性价比和长使用寿命的测量原理的前沿。目前市场上有各种性能和价位的热式产品可供选择。如今，先进可靠的热式产品完全适用于各种苛刻的过程应用，并满足用户对精度和重复性的要求。