中達電通股份有限公司       王江濤

　　摘  要：重點研討台達ASDA-A2新型高精度網絡型交流伺服驅動器應用技術。通過簡化PLC程序實現高速套標機的整體響應速度。

　　關鍵詞：套標機  伺服控製  送標  切標 調試 

　　1  引言

　　快速消費品的商標包裝具有傳播商品信息的功能
，是消費終端實現商品價值的重要競爭武器。上世紀90年代以來
，我國的快速消費品包裝工業得到了迅速發展，快速消費品企業的生產集中度和自動化程度在不斷提高，包裝設備在向大型化、快速化、高效化、自動化方向發展。

　　套標機的用途是給瓶裝快速消費品套裝彩印商標薄膜。典型的套標瓶裝商品包括瓶裝飲料
、化妝品、藥品
、保健品等。套標速度標示著套標機技術水平和包裝裝備效益。國內套標機主流套標速度集中在100-400瓶/分。400—800瓶/分速度屬於高速套標，各廠家都在積極研發自己的高速套標機
，800瓶/分(fen)速(su)度(du)通(tong)常(chang)被(bei)看(kan)作(zuo)接(jie)近(jin)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)極(ji)限(xian)。套(tao)標(biao)機(ji)的(de)使(shi)用(yong)大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)套(tao)標(biao)機(ji)環(huan)節(jie)的(de)人(ren)力(li)物(wu)力(li)。例(li)如(ru)在(zai)果(guo)汁(zhi)加(jia)工(gong)生(sheng)產(chan)線(xian)中(zhong)
，套(tao)標(biao)機(ji)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)設(she)備(bei)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)400瓶/fendezhuliutaobiaosudunanyimanzuguozhiyinliaopijiudengkuaisuxiaofeipinshengchanxuqiu
，taobiaogongxuriyichengweigaoduanyonghudechannengpingjing。suizheshipinleibaozhuangxingyedegaosufazhan
，youyuelaiyueduodeshijiepinpaiguozhiyinliaoshengchanshangxiwangtongguotigaozhengxianshengchansuduhuodegaosushengchanlirun。

　　2  套標工藝

　　2.1套標工藝路線

　　caiyinchangresusujiaoshangbiaobaozhuangcailiaoyijuancaixingshigongliao。taobiaojidegongnengshijiangtongbiaozidongtuijuanqieduan
，zhunquetaorurongqishixiantaobiaobaozhuang，zhuanruhoudaoreshousuogongxu
，jiangbiaoqianwanmeigudingyurongqishidangweizhi
，rutu1所示。

　　2.2套標工藝過程

　　（1）套標機原理及工藝如下：Sensor 1：mark check；Sensor 2：cutter check；Sensor 3：bottle check；Servo 1：送標；Servo 2：切標。

　　（2）工藝描述如下：當sensor 3感測到瓶時
， motor1起動，開始送標；當sensor1感測到mark
， motor1停止送標

；motor2起動切標。送標，切標過程中瓶子不停止。套標自動化流程如圖2所示。

套標工藝路線

套標自動化流程

　　3  台達高速套標自動化係統

　　應用台達ASDA-A2高性能伺服控製器的送標
、切標係統
，可使套標速度達到600～800瓶/min。方案設計如圖3所示。

高速套標方案設計

　　3.1  ASDA-A2伺服驅動係統

　　台達公司2000年以後推出的ASDA-A2新型高精度網絡型交流伺服驅動器，是實現高速高精度自動化套標的關鍵運動控製係統，特點如下：

　　（1）高分辨率編碼器規格：提供20bit增量型編碼器；符合需要精細定位控製的機械設備的需求。此外，ASDA-A2也另外支持絕對型編碼器，滿足客戶機台斷電時可記憶現在位置，在位置控製上提供更廣泛的使用場合。

　　（2）網絡型控製架構：針對目前全球工控界對於高速網絡的控製需求，ASDA-A2除了能夠提供標準Modbus的通訊規格，還支持CANopen(1M bps)和FlexRay(10M bps)兩種通訊規格。硬件接口為單進單出的RJ45接口，可以達到多軸幷聯高速控製。

　　（3）強大的內部位置模式：ASDA-A2提升標準ASDA-A係列的內部位置模式功能，提供 「位置控製編輯器」；內部位置緩存器由原先8點增加到64點，數字輸入點數(DI)增加到 14點(dian)
，位(wei)置(zhi)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)由(you)簡(jian)易(yi)的(de)點(dian)對(dui)點(dian)移(yi)動(dong)模(mo)式(shi)，晉(jin)升(sheng)到(dao)可(ke)以(yi)由(you)參(can)數(shu)設(she)定(ding)在(zai)兩(liang)點(dian)間(jian)進(jin)行(xing)速(su)度(du)變(bian)換(huan)，甚(shen)至(zhi)不(bu)同(tong)位(wei)置(zhi)點(dian)的(de)跳(tiao)躍(yue)設(she)定(ding)。大(da)大(da)滿(man)足(zu)了(le)客(ke)戶(hu)對(dui)於(yu)「伺服驅動器」的功能需求。

　　（4）電子凸輪編輯器：ASDA-A2tigongdianzitulunxingchengguihua，ruanjianbufentigonglexingchengbianjiqikeyirangcaozuozhezixingguihualujing，canshubufenzekexuanzezhudongzhoulaiyuan，manzukehuduoyanghuadegongnengxuqiu。   

　　（5）ASDA-Soft監控軟件：4組頻道的監控示波器，提供16bit的資料量資料，透過 USB1.1的硬件接口，可達到及時監看的功能。在參數編輯器上
，將參數資料量提高到32 bits，提供更多的功能設定。

　　3.2 送標與切標

　　送標及切標之伺服脫離上層控製係統PLC，由機台傳感器通過DI觸發伺服控製器內部程序實現伺服的運動控製。減少不必要的時間損失，以滿足高速套標的要求。伺服控製模式：Pr 模式(內部寄存器命令模式)

　　（1）送標：采用PR模式，開起COMPARE，CAPTURE功能塊。送標起動：當感測到瓶子

　　時，采用事件觸發EV1（sensor3）觸發送標伺服動作，開始送標，EV2觸發PR參數寫入COMPARE和CAPTURE控製參數，開起CAPTURE功能進行色標抓取，由抓標sensor1來控製標長。送標停止：當sensor1感測到mark時，PR采用CAP定位命令插斷前路徑。

　　（2）切標：采用PR命令，事件觸發。當送標完成後，利用送標伺服的目標位置到達信號DO直接觸發切標伺服動作。

　　3.3 工藝難點分析

　　（1）PLC程序所占內存，延長程序的循環掃描時間，延誤切標與下標的動作時間。

　　（2）由於高速的要求，至少0.1s就要完成一次套標動作，要求下標與切標電機必須頻繁起停，定位精準。

　　（3）標簽的變形，感測器誤動作等原因造成送標長度的不準。

　　3.4 A2伺服套標性能優勢

　　（1）1KHz頻寬響應。

　　（2）Mark 抓取采用伺服內部compare + capture功能模塊。在capture功能下
，抓標DI信號(響應時間僅為1um)直接與伺服控製器硬體連接觸發，以提高伺服的動作時間。compare模塊的開起可有效避免抓標sensor的誤動作。

　　（3）控製參數寫入
，無需與上位機通訊，可由外部事件觸發A2驅動與pr程序，進行參數寫入，響應及時性大大提高。

　　4 套標伺服係統調試

　　4.1 送標伺服速度

　　送標伺服采用兩段速度：以縮短減速時間。第一段=1700r/min； 第二段速度=1000r/min(頻寬=130
，JL=4)。一周期所走脈衝約為10000（1轉），假定送標滾輪直徑D=40mm。

　　則對應實際標長=3.14*40*1=125mm(轉速比1：1)，如圖4所示。

圖4送標伺服速度

　　4.2 切標伺服速度

　　Speed=650r/min (頻寬=150，JL=4)。一周期所走距離為1/4轉 (轉速比1：1)如圖5所示。

圖5切標伺服速度

　　4.3 送標切標係統

　　綜合送標和切標伺服的波形圖，得出送/切標係統圖如圖6所示。

圖6 送/切標係統速度

　　5  結束語

　　本方案采用台達高性能A2伺服內部編程功能及特殊智能模塊後，整個送標

、切標過程完全脫離上位機的控製，簡化PLC程序，使伺服對抓標

、送標
、切標信號的處理更加迅速
，提高了整機的響應速度，經測試，應用台達A2高性能伺服，送標和切標的整個周期為80ms，可使套標速度達到750瓶/min。