中達電通股份有限公司                  李  強

摘  要：在(zai)深(shen)入(ru)分(fen)析(xi)套(tao)標(biao)機(ji)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，給(gei)出(chu)基(ji)於(yu)台(tai)達(da)機(ji)電(dian)自(zi)動(dong)化(hua)平(ping)台(tai)的(de)套(tao)標(biao)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)。對(dui)於(yu)電(dian)控(kong)係(xi)統(tong)套(tao)標(biao)精(jing)度(du)等(deng)關(guan)鍵(jian)性(xing)能(neng)技(ji)術(shu)評(ping)估(gu)有(you)全(quan)麵(mian)細(xi)致(zhi)的(de)討(tao)論(lun)。

關鍵字：套標機 抓色標  PLC  伺服

    套標機的用途是給瓶裝商品套裝彩印商標薄膜。典型的套標瓶裝商品是快速消費品
，例如瓶裝飲料


、化妝品、藥品、保健品等。根據套標速度的不同，套標機可以分為以下幾種：100-150瓶/分、150-250瓶/分、300-400瓶/分、400-600瓶/分
、600-800瓶/分。目前市場數量最大的集中在100-400瓶/分的設備上，大於400瓶/分(fen)的(de)設(she)備(bei)屬(shu)於(yu)高(gao)速(su)套(tao)標(biao)，雖(sui)然(ran)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)不(bu)大(da)，但(dan)由(you)於(yu)行(xing)業(ye)內(nei)的(de)競(jing)爭(zheng)日(ri)益(yi)激(ji)烈(lie)，使(shi)得(de)各(ge)廠(chang)家(jia)都(dou)在(zai)積(ji)極(ji)研(yan)發(fa)自(zi)己(ji)的(de)高(gao)速(su)套(tao)標(biao)機(ji)，速(su)度(du)最(zui)高(gao)達(da)到(dao)800瓶/分，已接近機械係統的運行極限。

    套標機控製的難點在於考驗PLC及伺服的響應性，生產效率越高，對於PLC發脈衝的頻寬和伺服的動態響應性及頻寬要求越高。因此在選用DELTA品牌時
，PLC的主機選擇性能較高的DVP40EH00T2係列主機，也可選擇DVP28SV11T。這兩款主機是台達2007年推出的小型PLC中性能最高的。分別有4組200KHz的高速脈衝輸出通道及4組200KHz的高速脈衝輸入通道
，同時基本指令的執行時間明顯優於業內同檔次的PLC。

    有了性能較高的控製器，接下來要考驗則是伺服的頻寬及動態響應性。台達A係列伺服的響應頻寬為450Hz。在要求生產效率為200-300瓶的範圍內有一定的餘量。基於以上兩點，硬件是完全能夠滿足效率的要求。但如果生產效率要求在400-600瓶/分或600-800瓶/分的高速套標時，對於PLC及伺服的要求都會非常高。伺服的頻寬450Hz是難以完成如此高的響應性的
，而對於PLC則ze針zhen對dui脈mai衝chong的de平ping滑hua處chu理li要yao求qiu則ze更geng加jia高gao，需xu要yao將jiang最zui高gao運yun行xing頻pin率lv與yu最zui低di運yun行xing頻pin率lv之zhi間jian的de減jian速su曲qu線xian做zuo的de比bi較jiao平ping滑hua
，還hai要yao滿man足zu加jia減jian速su的de快kuai速su性xing。針zhen對dui這zhe樣yang的de要yao求qiu，DVP40EH00T2新增了DPTPO的填表式發脈衝，加減速一共60段。在效率為200-300瓶/分的速度時
，可以滿足要求；在400-600瓶/分
，600-800瓶/分60duandejiajiansuhaishibugou，yinggaikaolvnenggoujiangfenduanzaixiyixiehuojiajiansudeduanshukeyirenweizaiteshujicunqizhongzijidingyi。ruguonenggouzuodaozheyidian，duiyugaosutaobiao，womendePLC是非常有優勢的。突顯非常高的性價比。

    控製上的難點在於抓色標。所謂抓色標即PLC接到色標傳感器的信號後

，能夠非常快速的響應
，並立即控製伺服停下來。一方麵是考驗PLC在執行中斷時的快速性，同時也在考驗PLC在相同的頻率下發脈衝，中斷一來，能否穩定、一致
、快速的禁止發脈衝。如果PLC不能保證中斷執行的快速性
、一yi致zhi性xing，穩wen定ding的de將jiang脈mai衝chong禁jin止zhi，則ze會hui出chu現xian長chang短duan標biao的de現xian象xiang。這zhe對dui於yu客ke戶hu是shi不bu能neng夠gou接jie受shou的de。同tong時shi在zai高gao速su發fa脈mai衝chong的de時shi候hou
，由you於yu標biao長chang比bi較jiao短duan，意yi味wei著zhe一yi個ge完wan整zheng的de標biao長chang對dui應ying的de脈mai衝chong當dang量liang比bi較jiao小xiao。如ru果guo對dui於yu發fa脈mai衝chong不bu做zuo加jia減jian速su的de處chu理li
，當dang檢jian測ce到dao色se標biao時shi，伺si服fu運yun行xing在zai高gao速su狀zhuang態tai，PLC此時發脈衝的頻率非常高，則會造成伺服的過衝。切出來的標簽會長於一個正常的標長。因此對於PLC發脈衝加減速的處理是非常關鍵的。即要平滑的加減速又要以較高的頻率運行，以滿足生產的高效性。這一點對於控製和PLC而言都是有一定的難度。因此如下圖所示的曲線是比較合理的。

    加速段采用0-π/2的正弦曲線，等分20段進行，每個PLC掃描周期角度增加1/20度；減速采用餘弦0-π/2
，等分40段，每個掃描周期角度綫小1/40度。如何處理好平滑的加減速的同時保證生產的高效性是做好套標機的關鍵！對PLC的考驗也在於此。目前使用DVP28SV或EH2的主機在穩定狀態下能夠做到300-400瓶/fen，xiaolvzaigaoyi經bi較kun難，yifangmian對yu發脈衝zhilingdepinghuayougenggaodeyaoqiu，lingyifangmian對yusifude頻寬yeyougenggaodeyaoqiu。當ranruguozaibu計chengbende條jianxia，shiyongDVP20PM與A2的伺服相信效率會有所提高

    高速套標機生產效率大幅度提高
，對控製係統的要求也非常得高。首先對於PLC不僅要求高頻寬的脈衝處理能力

、脈衝指令的平滑處理能力
、中斷的響應能力等有很高的要求，同時對於伺服的響應頻寬、瞬時的啟停的高響應性都有非常高的要求。目前在小型通用PLC中，台達SV/EH2係列提供填表式的發脈衝功能
，加減速一共60段，能夠實現200-300瓶/分的速度。基於SV/EH2係列PLC的高速套標機控製係統結構如圖1所示。基於台達機電產品的套標機硬件配置如表1所示。PLC輸入輸出定義如表2所示。PLC電控係統原理如圖2所示。

      

 

表1 硬件配置

 

 表2 PLC輸入輸出定義

 

    分瓶
、帶瓶
、輸送
、料架的同步通訊控製。取代了一般通過電位器的手動操作。當整機

運yun行xing速su度du發fa生sheng變bian化hua時shi，必bi須xu通tong過guo人ren為wei的de手shou動dong調tiao節jie後hou，才cai能neng正zheng常chang的de生sheng產chan，一yi方fang麵mian增zeng加jia了le操cao作zuo人ren員yuan的de工gong作zuo量liang和he難nan度du，同tong時shi對dui於yu操cao作zuo人ren員yuan也ye有you一yi定ding的de要yao求qiu。需xu要yao比bi較jiao有you經jing驗yan的de人ren員yuan操cao作zuo。當dang然ran使shi用yong同tong步bu控kong製zhi器qi可ke以yi完wan成cheng這zhe樣yang的de功gong能neng。但dan通tong過guo通tong訊xun的de方fang式shi做zuo同tong步bu控kong製zhi，能neng夠gou幫bang助zhu機ji械xie生sheng產chan廠chang家jia節jie省sheng一yi個ge同tong步bu控kong製zhi器qi，降jiang低di了le設she備bei的de成cheng本ben。分fen瓶ping、帶瓶、輸送、料(liao)架(jia)的(de)速(su)度(du)調(tiao)整(zheng)在(zai)自(zi)動(dong)運(yun)行(xing)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，速(su)度(du)會(hui)跟(gen)隨(sui)主(zhu)速(su)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)，達(da)到(dao)同(tong)步(bu)。而(er)在(zai)手(shou)動(dong)操(cao)作(zuo)時(shi)，客(ke)戶(hu)可(ke)以(yi)自(zi)己(ji)人(ren)為(wei)的(de)在(zai)觸(chu)摸(mo)屏(ping)上(shang)單(dan)獨(du)設(she)定(ding)不(bu)同(tong)的(de)速(su)度(du)。非(fei)常(chang)的(de)人(ren)性(xing)化(hua)而(er)且(qie)操(cao)作(zuo)簡(jian)便(bian)。其(qi)中(zhong)同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)方(fang)麵(mian)，可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)輸(shu)送(song)作(zuo)為(wei)主(zhu)動(dong)力(li)，分(fen)瓶(ping)、帶瓶作為從動部分，因此速度同步關係可以通過如下公式進行計算：V2=K1V1（K1為同步比例係數、V1為輸送的速度、V2為分瓶的速度）
，以此類推：帶瓶的速度V3=K2V1（K2為同步比例係數、V1為輸送的速度
、V3為帶瓶的速度）

    針zhen對dui原yuan來lai對dui標biao時shi，還hai需xu要yao通tong過guo人ren為wei的de調tiao整zheng色se標biao傳chuan感gan器qi的de位wei置zhi
，以yi達da到dao切qie標biao能neng切qie到dao透tou明ming段duan
，操cao作zuo起qi來lai比bi較jiao麻ma煩fan。因yin此ci在zai設she計ji時shi充chong分fen考kao慮lv到dao這zhe樣yang的de要yao求qiu



，通tong過guo巧qiao妙miao的de程cheng序xu設she計ji，實shi現xian了le低di速su時shi自zi動dong對dui標biao的de功gong能neng。一yi旦dan操cao作zuo完wan成cheng
，即ji使shi速su度du發fa生sheng改gai變bian
，隻zhi要yao在zai允yun許xu的de範fan圍wei內nei變bian化hua（通常滿足設備的最高運行速度），無需在人為的調整色標傳感器的位置。方便、簡化了調機的操作。啟動前自動以低速運行
，開中斷禁止發脈衝，達到自動對標的功能。速度在300-400瓶/分時，能將對標精度控製在0.5-1mm。

    當袋長
、速度設定完畢，通過循環指令，將轉化後的脈衝當量和運行速度按照加速20段
、減速40段自動填充到指定的寄存器中。高清晰度

、高可靠性的寬屏人機界麵
，同時為了延長其使用壽命，這款觸摸屏還支持USB的鼠標操作，支持U盤的存儲、支持以太網
、打印以及播放MP3、MP4的強大功能，給設備增添賣點。完善的報警操作，可以方便的記錄發生報警時的日期
、時間與詳細的報警信息。並且方便的進行查詢。密碼保護
，人機、PLC的密碼保護雙層操作。並且可以根據客戶的需求增加是否需要定時停機的功能
，方便客戶收款等操作，安全可靠。

    通(tong)過(guo)程(cheng)序(xu)的(de)巧(qiao)妙(miao)處(chu)理(li)，高(gao)速(su)套(tao)標(biao)係(xi)統(tong)即(ji)使(shi)在(zai)最(zui)高(gao)速(su)度(du)仍(reng)然(ran)運(yun)轉(zhuan)的(de)非(fei)常(chang)平(ping)滑(hua)。不(bu)僅(jin)價(jia)格(ge)優(you)勢(shi)顯(xian)著(zhu)，同(tong)時(shi)整(zheng)套(tao)配(pei)置(zhi)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)以(yi)及(ji)運(yun)行(xing)的(de)效(xiao)果(guo)和(he)精(jing)度(du)也(ye)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)

，具(ju)有(you)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)。