1 工藝簡介
1.1 機械機構圖

說明：

該機器可以分為3個部分：1、瓶子輸送部分，包括輸送鏈道，主轉輪。主轉輪帶動入口芯輪及出口芯輪運轉。2、送標部分，包括2個標轉盤，張力控制部分及送標輪。3、標簽轉移及標簽涂膠部分，包括切刀轉鼓，標簽轉鼓。其中切刀轉鼓，標簽轉鼓運轉是靠主轉輪通過一定的齒輪傳動來實現。涂膠部分包括膠水泵、涂膠臺及膠液循環系統。

所需的主要傳感器及汽缸有：第1部分有6個傳感器用于檢測瓶子的密度，根據這些信號來決定機器的運行速度，1個空瓶檢測傳感器，1個入口阻擋器汽缸。第2部分有1個色標傳感器，1個送標確認傳感器，每個標盤各有一個標簽剩余量檢測傳感器，1個張力限位報警傳感器，1個壓標輪汽缸。第3部分包括1個貼標確認傳感器，若干個溫度檢測傳感器，1個涂膠汽缸。

各部分電機有 ：M1 ：鏈道輸送電機。M2：主電機。M3 ：真空泵。M4 ：膠水泵。M5 ：送標伺服電機

1.2 工藝說明 

     該切標機高速時速度要求24000瓶/小時。精度要求為切點偏差 <= +/-1mm ，同時根據客戶的不同要求，要求適用于多種規格的標簽和速度要求，根據機械結構的不同，速度要求更快。并根據實際情況要求速度平滑的在高、中、低速間切換，送標伺服電機要求在低速時實現無瓶不送標，瓶子斷續進入機器時要求平滑的在送標與不送標間切換，且不能出現伺服抖動及不能影響切標精度。

機器上電以后，設備自檢無故障后方可進行自動、手動或點動模式操作。自動運行時，主電機運轉，帶動主轉輪、切刀轉輪、入口芯輪及出口芯輪運轉。瓶子進入機器，在入口處有檢測瓶子的傳感器，用來決定伺服電機是否送標和膠水汽缸是否涂膠。在確認有瓶子進入以后，系統內部進行移位操作，等瓶子到一定位置后伺服開始送一個標，切刀把這個標切下以后轉移到標簽轉鼓上，標簽轉鼓轉到涂膠位時，涂膠汽缸前進涂膠，同時瓶子在與標簽轉鼓上的標簽相遇時自轉，裹上標簽以后進入出瓶芯輪，完成一次貼標。

1.3 技術難點

該類型機器的主要難點是，由于外界各種因素如張力波動、壓標輪打滑、標簽拉升等的影響，對切標精度都會造成影響，在高速24000瓶/小時時平均每送一次標的時間約為150ms，要保證精度為+/-1mm，若按照一個標長300mm來計算，500us就可以走1個mm，這就要求控制器有足夠快的色標捕捉時間和執行速度，而用ELAU的C400控制器支持最快色標捕捉反應時間15us，支持最快用戶掃描周期250us，完全能符合這樣的要求。

2 方案介紹
2.1 系統架構圖

HMI通過Modbus TCP/IP協議與ELAU C400控制器通訊，主電機變頻器、輸送鏈道變頻器、膠水泵變頻器可以通過Canopen協議直接和控制器通訊，或通過控制器的模擬量輸出控制其速度，不需要變頻控制的電機直接用控制器的數字量輸出來控制，擴展IO也可與控制器通過Can相連，送標伺服通過運動總線SERCOS通訊。

2.2 配置介紹

2.2.1、控制器選用ELAU PackDrive C400系列，該控制器內部集成了PLC邏輯控制、運動控制等功能，用戶可以根據需要自主配置任務的掃描周期和任務等級，并自帶20個DI,16個DO,2個AI,2個AO,16個可記憶輸入。具體參數可以登陸http://www.elau.com 網站查詢。

2.2.2、電機采用SH140系列電機，驅動器用MC-4系列。運動總線為SERCOS光纖高速數據總線。

2.2.3、 觸摸屏可以選用施耐德或Proface等，可以與ELAU控制器通過Modbus TCP 協議通訊。

2.2.4、IO模塊可以用施耐德OTB/STB系列，變頻器選用施耐德ATV31系列，與ELAU控制器通過CANopen協議通訊?；蛘呖捎煽蛻糇灾鬟x擇I/O型號及變頻器型號，變頻器還可以通過ELAU的C400控制器自帶的模擬量輸出來控制其速度，擴展I/O還可以通過Profibus-DP或Pacnet 來和C400通訊。

2.3 功能要點介紹

    2.3.1 功能概述

該方案能滿足客戶的高速24000瓶/小時，切點偏差 <= +/-1mm的精度要求，同時根據客戶機械結構的不同，速度能達到更高并適用于各種規格的標簽。并根據時間情況自動平滑的在高、中、低速間運行，伺服電機可以平滑的在5條不同的加減速曲線間切換，在低速時可以實現無瓶不送標。

機器運行時若出現報警，機器會根據報警等級，自動減速停機或立即停機，遇到緊急情況時，可以通過急停按鈕，緊急停止機器。急停通過安全電路來實現，可以保證更高的安全等級。

機器有點動操作模式，在點動模式下可以完成自動下的全部動作，用于調試機器。

外圍人機交互界面可以顯示實際狀態、產量、熱熔膠溫度等訊息，在故障時，各類報警及如何處理訊息一目了然，方便用戶在遇到故障時根據訊息迅速排除故障，操作界面友好。在數據配方上實現密碼安全管理，同時在數據配方上有互鎖及防誤操作功能，防止因誤操作導致的機器誤動作。在調試或換標時可以手動啟動或點動啟動機器，操作方便。

2.3.2 送標伺服電機運動控制功能介紹
 

在旋轉切刀下裝有物理編碼器，送標電機跟隨該編碼器的信號，做高速線性運動。各種條件運動曲線如下：

ELAU 的ECAM-4電子凸輪設計軟件可以根據客戶的機械結構優化生成最優化的凸輪曲線。

3 系統特色

3.1 集成化的功能塊結構

ELAU應用軟件EPAS-4的優點之一是有很多集成化的功能塊，可以直接在程序中調用，極大的方便了程序的開發。如針對該方案有系統特有的色標控制功能塊，專門針對于標簽、彩膜等需要對長度或位置進行控制的場合。

該功能塊主要作用是能自動計算出色標偏差，在輸入色標傳感器、捕捉的編碼器、捕捉值上下限等訊息后，該功能塊可以算出實際偏差、是否為有效信號等。在該方案中還可以用到的主要功能塊還有數據移位、伺服位置補償、PID控制等。在ELAU的EPAS-4應用軟件中還有很多類似的功能塊，用戶可以根據需要很方便的進行調用。

3.2 系統硬件性能高

該系統采用運動控制器C400內置高性能Pentum處理器，運算性能強，實時多任務操作系統，支持最快用戶掃描周期250us。色標捕捉采用的是控制器自帶的TP可記憶輸入，最快反應時間為15us，可以補償捕捉時間，實現無延時捕捉。運動總線采用SERCOS光纖服控制信號輸出，速度快，抗干擾能力強。

4 名詞注解