深圳市合信自動(dòng)化技術(shù)有限公司 王永秋 方華志
摘要： 高速貼標(biāo)機(jī)對(duì)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(dòng)器，利用其內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能，由伺服驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立完成送標(biāo)動(dòng)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(jī)伺服E10 Co-Trust PLC
Keywords: Labeler Servo E10 Co-Trust PLC
1.1 貼標(biāo)機(jī)介紹
貼標(biāo)機(jī)(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(jī)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(jī)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(dòng)、半自動(dòng)貼標(biāo)的落后局面，轉(zhuǎn)向自動(dòng)化高速貼標(biāo)機(jī)占據(jù)廣大市場(chǎng)的格局。
1.2 貼標(biāo)機(jī)分類
產(chǎn)品的型式分為直線式貼標(biāo)機(jī)和回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)。
主要分類有：全自動(dòng)立式圓瓶貼標(biāo)機(jī)，全自動(dòng)臥室圓瓶貼標(biāo)機(jī)，全自動(dòng)轉(zhuǎn)角貼標(biāo)機(jī)，全自動(dòng)紅酒貼標(biāo)機(jī)，平面貼標(biāo)機(jī)，上下不干膠貼標(biāo)機(jī)，雙側(cè)氣動(dòng)貼標(biāo)機(jī)，單側(cè)貼標(biāo)機(jī)，半自動(dòng)平面貼標(biāo)機(jī)等。
目前合信技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)成功用于全自動(dòng)立式圓瓶貼標(biāo)機(jī)、平面貼標(biāo)機(jī)、上下不干膠貼標(biāo)機(jī)、單側(cè)貼標(biāo)機(jī)等機(jī)型。
1.3 貼標(biāo)機(jī)控制原理
工作過程的開始是瓶子（紙盒）在傳送帶上以一個(gè)不變的速度向貼標(biāo)機(jī)進(jìn)給。機(jī)械上的固定裝置將瓶子之間分開一個(gè)固定的距離，并推動(dòng)箱子沿傳送帶的方向前進(jìn)貼標(biāo)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪， 一個(gè)貼標(biāo)輪，和一個(gè)卷軸。驅(qū)動(dòng)輪間歇性地拖動(dòng)標(biāo)簽帶運(yùn)動(dòng)，標(biāo)簽帶從卷軸中被拉出，同時(shí)經(jīng)過貼標(biāo)輪貼標(biāo)輪會(huì)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?yàn)闃?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(dòng)速度相同的情況下被貼在箱子上的。當(dāng)傳送帶到達(dá)了某個(gè)特定的位置時(shí)，側(cè)物傳感器感應(yīng)，標(biāo)簽帶驅(qū)動(dòng)輪會(huì)加速到與傳送帶匹配的速度，貼上標(biāo)簽后，當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)傳感器時(shí)，伺服電機(jī)在走定定長距離，再減速到停止。
由于標(biāo)簽帶有可能會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，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(gè)傳感器來讀取，在標(biāo)簽帶減速階段，驅(qū)動(dòng)輪會(huì)從新調(diào)整位置以修正標(biāo)簽帶上的任何位置錯(cuò)誤。
1.4 、控制方案
新型立式貼標(biāo)機(jī)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(dòng)器、TP07 觸摸屏
控制系統(tǒng)框圖如左圖所示：
貼標(biāo)機(jī)核心的送標(biāo)控制部分由E10驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能 實(shí)現(xiàn)；PLC完成貼標(biāo)機(jī)的外部邏輯處理和進(jìn)行對(duì)送標(biāo)動(dòng)作的觸發(fā)；觸摸屏擁有雙通訊口，一個(gè)通訊口同E10驅(qū)動(dòng)器采用Modbus通訊，設(shè)置貼標(biāo)動(dòng)作的參數(shù)（如速度、位置以及延時(shí)時(shí)間等），并監(jiān)視驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)；另一個(gè)通訊口同PLC連接(PPI通訊協(xié)議)起來以進(jìn)行機(jī)器的其它邏輯動(dòng)作的控制和相關(guān)參數(shù)設(shè)置。
1.5 、驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置路徑規(guī)劃與時(shí)序
在采用E10驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置功能控制直線式貼標(biāo)機(jī)時(shí)，E10驅(qū)動(dòng)器工作在“特殊速度-位置模式”。將測(cè)物傳感器連接到伺服驅(qū)動(dòng)器DI4,色標(biāo)傳感器連接到伺服驅(qū)動(dòng)器DIR-
觸發(fā)貼標(biāo)動(dòng)作的兩個(gè)傳感器為：測(cè)物傳感器與色標(biāo)傳感器，測(cè)物傳感器連接到伺服驅(qū)動(dòng)器 I/O 接口的DI4 ,色標(biāo)傳感器連接到伺服驅(qū)動(dòng)器I/O 接口的DIR-。
在啟動(dòng)貼標(biāo)機(jī)工作時(shí)，主軸傳送帶將需要貼標(biāo)的瓶運(yùn)送過來，當(dāng)測(cè)物傳感器檢測(cè)到信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)其以設(shè)定的貼標(biāo)速度控制電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)電機(jī)運(yùn)行經(jīng)過設(shè)定的長度后，驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)連接色標(biāo)傳感器的輸入，進(jìn)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(dòng)器的高速輸入接口，其信號(hào)采集周期為2微妙) ；當(dāng)色標(biāo)傳感器檢測(cè)到色標(biāo)信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)脈沖數(shù)以及加減速時(shí)間完成定長運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)每次貼標(biāo)的精準(zhǔn)定位；當(dāng)定產(chǎn)運(yùn)行完成后，驅(qū)動(dòng)器輸出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，表示此次貼標(biāo)動(dòng)作完成，系統(tǒng)可以進(jìn)行下一次貼標(biāo)動(dòng)在。通過實(shí)際的運(yùn)用，可以很好的避免由于受干擾丟失脈沖的問題，而且不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)誤差累積的問題。
1.1信號(hào)觸發(fā)時(shí)序圖
1.6 、方案對(duì)比
PLC+伺服（特殊速度-位置模式）
PLC+普通伺服
優(yōu)點(diǎn)
合信伺服驅(qū)動(dòng)器具有針對(duì)貼標(biāo)機(jī)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(diǎn)
無
伺服由PLC發(fā)脈沖控制，脈沖容易丟失，誤差相對(duì)較大；對(duì)色標(biāo)傳感器響應(yīng)慢；為了捕捉色標(biāo)，電機(jī)需要快慢速，整體效率降低。
合信E10伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)E10 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置色標(biāo)捕捉定長定位功能 具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，能夠出色完成貼標(biāo)機(jī)控制需求。在本文的立式貼標(biāo)機(jī)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(qiáng)，可以用于不同種類和動(dòng)作要求的貼標(biāo)設(shè)備。
