ELAU-施耐德公司(SchneiderElectric)旗下的子公司，*从事工业自动化控制技术的研发和制造。开发出一系列的伺服电机、驱动装置、职能电机以及人机界面等自动化产品。在多种工业领域ELAU卓有成效，得到客户的广泛赞同和认可，其产品广泛用于包装、饮料、医药、化妆品、烟草、造纸、纺织经编、机械、机器人等行业。今天介绍下ELAU伺服控制系统及伺服电机在高速热熔胶贴标机的解决方案

1工艺简介
1.1 机械机构图

说明：

该机器可以分为3个部分：1、瓶子输送部分，包括输送链道，主转轮。主转轮带动入口芯轮及出口芯轮运转。2、送标部分，包括2个标转盘，张力控制部分及送标轮。3、标签转移及标签涂胶部分，包括切刀转鼓，标签转鼓。其中切刀转鼓，标签转鼓运转是靠主转轮通过一定的齿轮传动来实现。涂胶部分包括胶水泵、涂胶台及胶液循环系统。

所需的主要传感器及汽缸有：第1部分有6个传感器用于检测瓶子的密度，根据这些信号来决定机器的运行速度，1个空瓶检测传感器，1个入口阻挡器汽缸。第2部分有1个色标传感器，1个送标确认传感器，每个标盘各有一个标签剩余量检测传感器，1个张力限位报警传感器，1个压标轮汽缸。第3部分包括1个贴标确认传感器，若干个温度检测传感器，1个涂胶汽缸。

各部分电机有 ：M1 ：链道输送电机。M2：主电机。M3 ：真空泵。M4 ：胶水泵。M5 ：送标伺服电机

1.2 工艺说明

该切标机高速时速度要求24000瓶/小时。精度要求为切点偏差 = +/-1mm ，同时根据客户的不同要求，要求适用于多种规格的标签和速度要求，根据机械结构的不同，速度要求更快。并根据实际情况要求速度平滑的在高、中、低速间切换，送标伺服电机要求在低速时实现无瓶不送标，瓶子断续进入机器时要求平滑的在送标与不送标间切换，且不能出现伺服抖动及不能影响切标精度。

机器上电以后，设备自检无故障后方可进行自动、手动或点动模式操作。自动运行时，主电机运转，带动主转轮、切刀转轮、入口芯轮及出口芯轮运转。瓶子进入机器，在入口处有检测瓶子的传感器，用来决定伺服电机是否送标和胶水汽缸是否涂胶。在确认有瓶子进入以后，系统内部进行移位操作，等瓶子到一置后伺服开始送一个标，切刀把这个标切下以后转移到标签转鼓上，标签转鼓转到涂胶位时，涂胶汽缸前进涂胶，同时瓶子在与标签转鼓上的标签相遇时自转，裹上标签以后进入出瓶芯轮，完成一次贴标。

1.3 技术难点

该类型机器的主要难点是，由于外界各种因素如张力波动、压标轮打滑、标签拉升等的影响，对切标精度都会造成影响，在高速24000瓶/小时时平均每送一次标的时间约为150ms，要保证精度为+/-1mm，若按照一个标长300mm来计算，500us就可以走1个mm，这就要求控制器有足够快的色标捕捉时间和执行速度，而用ELAU的00控制器支持*快色标捕捉反应时间15us，支持*快用户扫描周期250us，完全能符合这样的要求。

2方案介绍
2.1 系统架构图

HMI通过Modbus TCP/IP协议与ELAU 00控制器通讯，主电机变频器、输送链道变频器、胶水泵变频器可以通过Canopen协议直接和控制器通讯，或通过控制器的模拟量输出控制其速度，不需要变频控制的电机直接用控制器的数字量输出来控制，扩展IO也可与控制器通过Can相连，送标伺服通过运动总线SERCOS通讯。

2.2 配置介绍

2.2.1、控制器选用ELAU PackDrive 00系列，该控制器内部集成了PLC逻辑控制、运动控制等功能，用户可以根据需要自主配置任务的扫描周期和任务等级，并自带20个DI,16个DO,2个AI,2个AO,16个可记忆输入。

2.2.2、电机采用SH140系列电机，驱动器用MC-4系列。运动总线为SERCOS光纤高速数据总线。

2.2.3、 触摸屏可以选用施耐德或Proface等，可以与ELAU控制器通过Modbus TCP 协议通讯。

2.2.4、IO模块可以用施耐德OTB/STB系列，变频器选用施耐德ATV31系列，与ELAU控制器通过CANopen协议通讯。或者可由客户自主选择I/O型号及变频器型号，变频器还可以通过ELAU的00控制器自带的模拟量输出来控制其速度，扩展I/O还可以通过Profibus-DP或Pacnet 来和00通讯。

2.3 功能要点介绍

2.3.1 功能概述

该方案能满足客户的高速24000瓶/小时，切点偏差 = +/-1mm的精度要求，同时根据客户机械结构的不同，速度能达到更高并适用于各种规格的标签。并根据时间情况自动平滑的在高、中、低速间运行，伺服电机可以平滑的在5条不同的加减速曲线间切换，在低速时可以实现无瓶不送标。

机器运行时若出现报警，机器会根据报警等级，自动减速停机或立即停机，遇到紧急情况时，可以通过急停按钮，紧急停止机器。急停通过安全电路来实现，可以保证更高的安全等级。

机器有点动操作模式，在点动模式下可以完成自动下的全部动作，用于调试机器。

外围人机交互界面可以显示实际状态、产量、热熔胶温度等讯息，在故障时，各类报警及如何处理讯息一目了然，方便用户在遇到故障时根据讯息迅速排除故障，操作界面友好。在数据配方上实现安全管理，同时在数据配方上有互锁及防误操作功能，防止因误操作导致的机器误动作。在调试或换标时可以手动启动或点动启动机器，操作方便。

2.3.2 送标伺服电机运动控制功能介绍

在旋转切刀下装有物理编码器，送标电机跟随该编码器的信号，做高速线性运动。各种条件运动曲线如下：

ELAU 的ECAM-4电子凸轮设计软件可以根据客户的机械结构优化生成化的凸轮曲线。

3系统特色

3.1 集成化的功能块结构

该功能块主要作用是能自动计算出色标偏差，在输入色标传感器、捕捉的编码器、捕捉值上下限等讯息后，该功能块可以算出实际偏差、是否为有效信号等。在该方案中还可以用到的主要功能块还有数据移位、伺服位置补偿、PID控制等。在ELAU的EPAS-4应用软件中还有很多类似的功能块，用户可以根据需要很方便的进行调用。

3.2 系统硬件性能高

该系统采用运动控制器00内置高性能Pentum处理器，运算性能强，实时多任务操作系统，支持*快用户扫描周期250us。色标捕捉采用的是控制器自带的TP可记忆输入，*快反应时间为15us，可以补偿捕捉时间，实现无延时捕捉。运动总线采用SERCOS光纤服控制信号输出，速度快，抗干扰能力强。

施耐德电气推出的Lexium28S Sercos III总线型伺服驱动器，搭配BCH2伺服电机，和ModiconM262控制器一起组成全新的高性价比运动控制解决方案，以满足包装、印刷、材料加工，电子电工，锂电等不同行业客户对伺服系统高性能、高精度、高速度的要求。

LXM32AU45M2
LXM32AU90M2
LXM32CD18N4
LXM32CU60N4
LXM26B08MM1A
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LXM26DU10M3X
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