西门子6ES7223-1BL22-0XA8产品型号
引言：
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提高，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。因此，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。
但是，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提高。因此，我们要大力的发展包装机械的自动化水平，提高生产效率，提高产品的档次，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、提高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。此外还集成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，提高效率的目的。对颗粒包装机提高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，然而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。因此，使用皱纹牛皮纸是一种经济而且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，另外它本身集成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，因此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。因此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。另外，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。
随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为全能“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。第二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家 PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。
1 BCD码数据外部输入应用设计举例
1.1 设计思路
首先介绍SIEMENS（西门子）公司PLC S7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的低字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14······等偶数字地址或MW11、 MW13、MW15·······等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB 表示。
图1（a） 以字节单元为基准标记存储器单元 图1（b） 存储器中字节、字、双字之间的关系
其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200 PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：
附表：PLC输入/输出接点地址分配
加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。
图2（a） 主程序流程
图2（b） 子程序流程
这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个 BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点 IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取 BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。
后，在图2程序流程中，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。
1.2用户处理程序
用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序更结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为 BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和 VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回。PLC S7-200梯形图程序如图3所示。
图3（a）主程序
图3（b） 子程序
2 设计关键技巧和注意事项
设计技巧：是用BCD码拨盘，把加热器的加热时间值置成BCD码数，并用PLC的数据传送指令读入输入映象寄存器，进行运算后，作为控制加热定时器的预置值，从而达到实时控制。
注意事项：首先是应特别熟悉PLC物理寄存器内部结构，以便正确地确定BCD码数据输入位与PLC输入接点的关系，使之与定时器的时间常数相对应。其次，本参考程序在PLC由STOP状态进入RUN状态时读入外部数据，故只能在STOP状态修改BCD拨盘数据。若需在程序运行其间更改数据时，只要将子程序调用条件稍加改动即可。
3 结束语
随着PLC技术在现代工业中的广泛应用，利用外部装置输入、修改控制数据的应用场合越来越多，PLC应用技术和技巧应迅速普及，以不断提高工业控制技术水平，提高劳动生产率，提高国民的生活水平和综合国力。以上，我们探讨的是一种简单而可靠的外部数据输入方法，可供专门从事PLC应用技术研究的工程技术人员参考。
