一、 項(xiàng)目背景

貼標(biāo)機(jī)是自動(dòng)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(biāo)，能完成自動(dòng)分瓶、送示帶、分離標(biāo)簽、貼標(biāo)等功能。其生產(chǎn)效率的高低和貼標(biāo)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著公司的生產(chǎn)效益。

在貼標(biāo)行業(yè)的直線貼標(biāo)機(jī)中，為了貼標(biāo)的時(shí)候保持瓶子平穩(wěn)，要求在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中上頂壓皮帶與輸送板鏈之間能夠?qū)崟r(shí)同步運(yùn)行。如果上頂壓皮帶與輸送板鏈同步性不好，設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中容易出現(xiàn)瓶子傾倒，擠壓，碎瓶等問(wèn)題，會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)?lái)?yè)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(gè)變頻器的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上下同步，每次更換生產(chǎn)產(chǎn)品都需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行重現(xiàn)的調(diào)整，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力給使用者帶來(lái)極大的不便。還有的廠家使用機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步，機(jī)械易損，使用壽命有限，維護(hù)更換也極不方便。

二、 客戶需求

貼標(biāo)行業(yè)的直線貼標(biāo)機(jī)設(shè)備由輸送板鏈、頂壓皮帶、分瓶器、理瓶器和三個(gè)標(biāo)站組成，三個(gè)標(biāo)站分別貼正標(biāo)、背標(biāo)、脖標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全瓶身貼標(biāo)的高貼標(biāo)精度和高貼標(biāo)速度需求。

為保證貼標(biāo)時(shí)的平整度，防止褶皺情況出現(xiàn)，貼標(biāo)的過(guò)程中要求標(biāo)紙的張力要保持穩(wěn)定，標(biāo)站采用張力桿保證標(biāo)紙張力。

負(fù)責(zé)貼脖標(biāo)的標(biāo)站可以進(jìn)行功能切換，在進(jìn)行直線貼標(biāo)的時(shí)候脖標(biāo)標(biāo)站和其他兩個(gè)標(biāo)站配合，負(fù)責(zé)貼脖標(biāo)單張標(biāo)。如果設(shè)備切換到圓瓶定位或非定位貼標(biāo)模式，脖標(biāo)標(biāo)站和橡膠輥配合貼正背一體標(biāo)（正標(biāo)和背標(biāo)在一張標(biāo)紙上），正標(biāo)背標(biāo)標(biāo)站不工作。

由此，貼標(biāo)機(jī)對(duì)精度要求較高，對(duì)自帶玻璃LOGO的瓶子，要求貼標(biāo)波動(dòng)范圍<1MM。對(duì)于XO的扁圓型瓶而言要求貼標(biāo)波動(dòng)范圍更小。

這就對(duì)設(shè)備機(jī)械部分和電控部分的運(yùn)行穩(wěn)定性和對(duì)邏輯控制器的性能提出了更高的要求。如果在進(jìn)行邏輯判斷時(shí)掃描周期過(guò)長(zhǎng)，不可避免會(huì)產(chǎn)生較大的貼標(biāo)誤差（同一個(gè)瓶子反復(fù)兩次貼標(biāo)，兩次標(biāo)簽重合度的差值）。為了保證貼標(biāo)的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量的減小掃描周期對(duì)邏輯程序的影響，使得每次觸發(fā)的時(shí)機(jī)幾乎相同，這樣才有可能保證貼標(biāo)的準(zhǔn)確度，減小貼標(biāo)誤差。

除此之外，在貼標(biāo)時(shí)，一張標(biāo)簽貼完后，后一張標(biāo)要提前有個(gè)欲出標(biāo)量，這不僅要求PLC在運(yùn)行的時(shí)候穩(wěn)定可靠，還要求伺服響應(yīng)速度快。只有保證欲出標(biāo)穩(wěn)定，每次都能按照設(shè)定的脈沖量準(zhǔn)確停止，每次觸發(fā)貼標(biāo)時(shí)時(shí)機(jī)準(zhǔn)確，才能保證貼標(biāo)精度滿足客戶要求的誤差范圍。

三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及特點(diǎn)

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

3.1 系統(tǒng)方案介紹

電氣方案拓?fù)鋱D

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

在圓瓶模式下貼標(biāo)時(shí)，為保障標(biāo)簽的平整，標(biāo)站出標(biāo)速度與橡膠輥（用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)）運(yùn)行速度保持同步。為了實(shí)現(xiàn)標(biāo)站與板鏈，標(biāo)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(lái)實(shí)現(xiàn)同步功能。

四個(gè)變頻器分別用于驅(qū)動(dòng)板鏈、分瓶器、理瓶器、滾標(biāo)四個(gè)部分運(yùn)行。為了確保瓶子在進(jìn)入頂壓之前。瓶身不發(fā)生傾斜，理瓶器的運(yùn)行速度也應(yīng)該與板鏈運(yùn)行速度保持同步。理瓶器變頻器的運(yùn)行頻率通過(guò)板鏈變頻器的運(yùn)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(yùn)行速度比通過(guò)調(diào)整理瓶器變頻器模擬量輸入的斜率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分瓶器和滾標(biāo)的運(yùn)行速度需要根據(jù)瓶距自行調(diào)整，采用電位器進(jìn)行頻率控制，方便客戶操作。

系統(tǒng)邏輯中包含直線貼標(biāo)的邏輯控制和圓瓶模式的邏輯控制，可以通過(guò)HMI畫(huà)面中的功能按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)直線貼標(biāo)模式與圓瓶貼標(biāo)模式的切換。

采用電子齒輪/凸輪的控制方案，在標(biāo)站與板鏈的電子齒輪/凸輪功能觸發(fā)后，可以通過(guò)對(duì)板鏈的點(diǎn)動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)標(biāo)站的點(diǎn)動(dòng)?？梢愿鶕?jù)觀察標(biāo)簽與瓶子剛開(kāi)始貼合時(shí)的情況，對(duì)標(biāo)站進(jìn)行調(diào)整，極大的縮短標(biāo)站的調(diào)試時(shí)間。

3.2 方案優(yōu)勢(shì)

1. 提升了設(shè)備整機(jī)的生產(chǎn)效率：采用IVC3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)化編程處理，直線模式下進(jìn)行貼標(biāo)時(shí)最大貼標(biāo)速度為5000-5300瓶/小時(shí)，在圓瓶定位/非定位貼標(biāo)時(shí)最大貼標(biāo)速度為3000-4000瓶/小時(shí)，大大提高了生產(chǎn)效率。

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

3.售后維護(hù)更簡(jiǎn)易，接線少，故障易排查。程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，運(yùn)動(dòng)控制功能塊省略了小型編程PLC的大量計(jì)算工作，方便客戶的更改及維護(hù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題。保證了頂壓皮帶與板鏈運(yùn)行的同步性。利用電子齒輪/凸輪保證標(biāo)站與板鏈同步，提高了標(biāo)簽的平整性，提高了貼標(biāo)的精度。