深圳市合信自動化技術(shù)有限公司 王永秋 方華志
摘要： 高速貼標(biāo)機對速度和位置控制精度要求很高，傳統(tǒng)采用PLC檢知色標(biāo)傳感器的定位控制方式性能欠佳。本文的新型控制系統(tǒng)采用合信技術(shù)E10系列伺服驅(qū)動器，利用其內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能，由伺服驅(qū)動器獨立完成送標(biāo)動作，極大地提高了貼標(biāo)效率和精度。
Abstract: High-speed Labeler requests high precision of speed and position control, the common way of PLC sends pulses directly with poor performance. We design the new control system with E10 series servo drives of Co-Trust, to use its built-in motion control functions, making up the drawbacks of PLC scan cycle due to pulse-control mode, the new system is high-speed, high precision, economy and can adapt to market demand changes quickly. After the test of practice, the performance is rather satisfactory.
關(guān)鍵詞： 貼標(biāo)機伺服E10 Co-Trust PLC
Keywords: Labeler Servo E10 Co-Trust PLC
1.1 貼標(biāo)機介紹
貼標(biāo)機(Labeller)，是以粘合劑把紙或金屬箔標(biāo)簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設(shè)備。貼標(biāo)簽機是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成部分。目前我國生產(chǎn)貼標(biāo)機的種類正在逐步增加，技術(shù)水平也有了很大的提高，已從手動、半自動貼標(biāo)的落后局面，轉(zhuǎn)向自動化高速貼標(biāo)機占據(jù)廣大市場的格局。
1.2 貼標(biāo)機分類
產(chǎn)品的型式分為直線式貼標(biāo)機和回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機。
主要分類有：全自動立式圓瓶貼標(biāo)機，全自動臥室圓瓶貼標(biāo)機，全自動轉(zhuǎn)角貼標(biāo)機，全自動紅酒貼標(biāo)機，平面貼標(biāo)機，上下不干膠貼標(biāo)機，雙側(cè)氣動貼標(biāo)機，單側(cè)貼標(biāo)機，半自動平面貼標(biāo)機等。
目前合信技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)成功用于全自動立式圓瓶貼標(biāo)機、平面貼標(biāo)機、上下不干膠貼標(biāo)機、單側(cè)貼標(biāo)機等機型。
1.3 貼標(biāo)機控制原理
工作過程的開始是瓶子（紙盒）在傳送帶上以一個不變的速度向貼標(biāo)機進給。機械上的固定裝置將瓶子之間分開一個固定的距離，并推動箱子沿傳送帶的方向前進貼標(biāo)機的機械系統(tǒng)包括一個驅(qū)動輪， 一個貼標(biāo)輪，和一個卷軸。驅(qū)動輪間歇性地拖動標(biāo)簽帶運動，標(biāo)簽帶從卷軸中被拉出，同時經(jīng)過貼標(biāo)輪貼標(biāo)輪會將標(biāo)簽通過不干膠粘帖在瓶子上。在卷軸上采用了開環(huán)的位移控制，用來保持標(biāo)簽帶的張力因為標(biāo)簽在標(biāo)簽帶上是彼此緊密相連的，所以標(biāo)簽帶必須不斷起停。
標(biāo)簽是在貼標(biāo)輪與箱子移動速度相同的情況下被貼在箱子上的。當(dāng)傳送帶到達了某個特定的位置時，側(cè)物傳感器感應(yīng)，標(biāo)簽帶驅(qū)動輪會加速到與傳送帶匹配的速度，貼上標(biāo)簽后，當(dāng)檢測到色標(biāo)傳感器時，伺服電機在走定定長距離，再減速到停止。
由于標(biāo)簽帶有可能會產(chǎn)生滑動，所以它上面有登記標(biāo)志，用來保證每一張標(biāo)簽都被正確地放置。登記標(biāo)志通過一個傳感器來讀取，在標(biāo)簽帶減速階段，驅(qū)動輪會從新調(diào)整位置以修正標(biāo)簽帶上的任何位置錯誤。
1.4 、控制方案
新型立式貼標(biāo)機控制方案選用合信控制產(chǎn)品：CTSC 100系列PLC、E系列E10伺服驅(qū)動器、TP07 觸摸屏
控制系統(tǒng)框圖如左圖所示：
貼標(biāo)機核心的送標(biāo)控制部分由E10驅(qū)動器內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能 實現(xiàn)；PLC完成貼標(biāo)機的外部邏輯處理和進行對送標(biāo)動作的觸發(fā)；觸摸屏擁有雙通訊口，一個通訊口同E10驅(qū)動器采用Modbus通訊，設(shè)置貼標(biāo)動作的參數(shù)（如速度、位置以及延時時間等），并監(jiān)視驅(qū)動器的狀態(tài)；另一個通訊口同PLC連接(PPI通訊協(xié)議)起來以進行機器的其它邏輯動作的控制和相關(guān)參數(shù)設(shè)置。
1.5 、驅(qū)動器內(nèi)置路徑規(guī)劃與時序
在采用E10驅(qū)動器內(nèi)置功能控制直線式貼標(biāo)機時，E10驅(qū)動器工作在“特殊速度-位置模式”。將測物傳感器連接到伺服驅(qū)動器DI4,色標(biāo)傳感器連接到伺服驅(qū)動器DIR-
觸發(fā)貼標(biāo)動作的兩個傳感器為：測物傳感器與色標(biāo)傳感器，測物傳感器連接到伺服驅(qū)動器 I/O 接口的DI4 ,色標(biāo)傳感器連接到伺服驅(qū)動器I/O 接口的DIR-。
在啟動貼標(biāo)機工作時，主軸傳送帶將需要貼標(biāo)的瓶運送過來，當(dāng)測物傳感器檢測到信號后，驅(qū)動其以設(shè)定的貼標(biāo)速度控制電機運行；當(dāng)電機運行經(jīng)過設(shè)定的長度后，驅(qū)動器啟動連接色標(biāo)傳感器的輸入，進入色標(biāo)捕捉狀態(tài)(色標(biāo)傳感器輸入連接的是E10驅(qū)動器的高速輸入接口，其信號采集周期為2微妙) ；當(dāng)色標(biāo)傳感器檢測到色標(biāo)信號后，驅(qū)動器從速度模式平滑切換的到位置模式，根據(jù)在HMI上設(shè)置的運動脈沖數(shù)以及加減速時間完成定長運動。從而實現(xiàn)每次貼標(biāo)的精準(zhǔn)定位；當(dāng)定產(chǎn)運行完成后，驅(qū)動器輸出一個動作完成信號，表示此次貼標(biāo)動作完成，系統(tǒng)可以進行下一次貼標(biāo)動在。通過實際的運用，可以很好的避免由于受干擾丟失脈沖的問題，而且不會出現(xiàn)重復(fù)誤差累積的問題。
1.1信號觸發(fā)時序圖
1.6 、方案對比
PLC+伺服（特殊速度-位置模式）
PLC+普通伺服
優(yōu)點
合信伺服驅(qū)動器具有針對貼標(biāo)機應(yīng)用開發(fā)的”特殊速度-位置”模式，控制精準(zhǔn)，響應(yīng)快，無需PLC發(fā)脈沖控制，不受干擾影響。
缺點
無
伺服由PLC發(fā)脈沖控制，脈沖容易丟失，誤差相對較大；對色標(biāo)傳感器響應(yīng)慢；為了捕捉色標(biāo)，電機需要快慢速，整體效率降低。
合信E10伺服驅(qū)動器內(nèi)E10 驅(qū)動器內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能 具有顯著的優(yōu)點，能夠出色完成貼標(biāo)機控制需求。在本文的立式貼標(biāo)機中，這種方案出色完成控制任務(wù)，同客戶之前方案相比，設(shè)備生產(chǎn)效率提高30% ，并且適應(yīng)性強，可以用于不同種類和動作要求的貼標(biāo)設(shè)備。
