項目背景

貼標機是自動瓶裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，適用于制藥、食品、化工等行業(yè)的玻璃瓶、塑料瓶或類似物體的貼標，能完成自動分瓶、送示帶、分離標簽、貼標等功能。其生產(chǎn)效率的高低和貼標質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著公司的生產(chǎn)效益。

在貼標行業(yè)的直線貼標機中，為了貼標的時候保持瓶子平穩(wěn)，要求在設(shè)備運行的過程中上頂壓皮帶與輸送板鏈之間能夠?qū)崟r同步運行。如果上頂壓皮帶與輸送板鏈同步性不好，設(shè)備運行的過程中容易出現(xiàn)瓶子傾倒，擠壓，碎瓶等問題，會給生產(chǎn)廠家?guī)頁p失，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

傳統(tǒng)的保持同步的方法是反復(fù)調(diào)整頂壓皮帶和輸送板鏈兩個變頻器的參數(shù)來實現(xiàn)上下同步，每次更換生產(chǎn)產(chǎn)品都需要對參數(shù)進行重現(xiàn)的調(diào)整，費時、費力給使用者帶來極大的不便。還有的廠家使用機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)同步，機械易損，使用壽命有限，維護更換也極不方便。

客戶需求

貼標行業(yè)的直線貼標機設(shè)備由輸送板鏈、頂壓皮帶、分瓶器、理瓶器和三個標站組成，三個標站分別貼正標、背標、脖標，實現(xiàn)對全瓶身貼標的高貼標精度和高貼標速度需求。

為保證貼標時的平整度，防止褶皺情況出現(xiàn)，貼標的過程中要求標紙的張力要保持穩(wěn)定，標站采用張力桿保證標紙張力。

負責(zé)貼脖標的標站可以進行功能切換，在進行直線貼標的時候脖標標站和其他兩個標站配合，負責(zé)貼脖標單張標。如果設(shè)備切換到圓瓶定位或非定位貼標模式，脖標標站和橡膠輥配合貼正背一體標（正標和背標在一張標紙上），正標背標標站不工作。

由此，貼標機對精度要求較高，對自帶玻璃LOGO的瓶子，要求貼標波動范圍<1mm。對于XO的扁圓型瓶而言要求貼標波動范圍更小。

這就對設(shè)備機械部分和電控部分的運行穩(wěn)定性和對邏輯控制器的性能提出了更高的要求。如果在進行邏輯判斷時掃描周期過長，不可避免會產(chǎn)生較大的貼標誤差（同一個瓶子反復(fù)兩次貼標，兩次標簽重合度的差值）。為了保證貼標的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量的減小掃描周期對邏輯程序的影響，使得每次觸發(fā)的時機幾乎相同，這樣才有可能保證貼標的準確度，減小貼標誤差。

除此之外，在貼標時，一張標簽貼完后，后一張標要提前有個欲出標量，這不僅要求PLC在運行的時候穩(wěn)定可靠，還要求伺服響應(yīng)速度快。只有保證欲出標穩(wěn)定，每次都能按照設(shè)定的脈沖量準確停止，每次觸發(fā)貼標時時機準確，才能保證貼標精度滿足客戶要求的誤差范圍。

英威騰貼標機方案及特點

基于此，英威騰推出IVC3可編程控制器結(jié)合Goodrive20系列經(jīng)濟型開環(huán)矢量變頻器與DA180系列基礎(chǔ)型交流伺服驅(qū)動器的方案。

3.1系統(tǒng)方案介紹

電氣方案拓撲圖

基于IVC3的電氣控制方案中用了四個伺服，分別用于頂壓皮帶、#1標站（正標標站），#2標站（背標標站），#3標站（脖標標站）。根據(jù)貼標工藝要求，在直線貼標時為了保證輸送瓶子的穩(wěn)定，頂壓皮帶運行時要與輸送板鏈保持同步。為了保證標簽的平整性，標站出標速度應(yīng)該與板鏈的運行速度保持同步。

在圓瓶模式下貼標時，為保障標簽的平整，標站出標速度與橡膠輥（用步進驅(qū)動）運行速度保持同步。為了實現(xiàn)標站與板鏈，標站與橡膠輥，頂壓皮帶與板鏈的同步要求，在方案中利用IVC3具有的電子齒輪/凸輪來實現(xiàn)同步功能。

四個變頻器分別用于驅(qū)動板鏈、分瓶器、理瓶器、滾標四個部分運行。為了確保瓶子在進入頂壓之前。瓶身不發(fā)生傾斜，理瓶器的運行速度也應(yīng)該與板鏈運行速度保持同步。理瓶器變頻器的運行頻率通過板鏈變頻器的運行輸出頻率給定，與板鏈的同步則是根據(jù)理瓶器與板鏈運行速度比通過調(diào)整理瓶器變頻器模擬量輸入的斜率來實現(xiàn)的。分瓶器和滾標的運行速度需要根據(jù)瓶距自行調(diào)整，采用電位器進行頻率控制，方便客戶操作。

系統(tǒng)邏輯中包含直線貼標的邏輯控制和圓瓶模式的邏輯控制，可以通過HMI畫面中的功能按鈕來實現(xiàn)直線貼標模式與圓瓶貼標模式的切換。

采用電子齒輪/凸輪的控制方案，在標站與板鏈的電子齒輪/凸輪功能觸發(fā)后，可以通過對板鏈的點動操作，實現(xiàn)標站的點動。可以根據(jù)觀察標簽與瓶子剛開始貼合時的情況，對標站進行調(diào)整，極大的縮短標站的調(diào)試時間。

3.2方案優(yōu)勢

提升了設(shè)備整機的生產(chǎn)效率：采用IVC3運動控制系統(tǒng)化編程處理，直線模式下進行貼標時最大貼標速度為5000-5300瓶/小時，在圓瓶定位/非定位貼標時最大貼標速度為3000-4000瓶/小時，大大提高了生產(chǎn)效率。

優(yōu)化程序及控制方式，大幅提升貼標精度，最大誤差可控制在0.05mm內(nèi)。

售后維護更簡易，接線少，故障易排查。程序結(jié)構(gòu)簡潔，運動控制功能塊省略了小型編程PLC的大量計算工作，方便客戶的更改及維護。

四、結(jié)束語

基于電子齒輪/凸輪的控制方案，解決了客戶頂壓皮帶與板鏈同步調(diào)整比較難的問題。保證了頂壓皮帶與板鏈運行的同步性。利用電子齒輪/凸輪保證標站與板鏈同步，提高了標簽的平整性，提高了貼標的精度。