套標(biāo)機是一種將筒標(biāo)自動切斷，準(zhǔn)確套入容器的包裝機械，配合后道熱收縮工序，將標(biāo)簽完好地固定于容器適當(dāng)位置。套標(biāo)機的使用大大降低了套標(biāo)環(huán)節(jié)的人力物力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于啤酒飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)，尤其在果汁加工生產(chǎn)線中，是必不可少的設(shè)備。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的套標(biāo)機能達到的最高速度多數(shù)在400bpm（瓶/分鐘）左右，能滿足普通用戶的需求。但隨著世界食品包裝行業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的世界知名果汁飲料生產(chǎn)商希望通過提高整線生產(chǎn)速度獲得更大利潤。
經(jīng)過實踐，OMRON以CP1H為核心的系統(tǒng)配置，可以幫助客戶穩(wěn)定實現(xiàn)600bpm的速度。

 

套標(biāo)機的工藝流程如下圖所示：

工藝流程圖

工藝結(jié)構(gòu)圖

套標(biāo)機的工藝難點主要有4點：
Ⅰ.要使整機速度達到600bpm，每0.1秒就要完成一次套標(biāo)動作，這意味著下標(biāo)電機在70ms內(nèi)需完成150mm的位移，切刀電機在30mS之內(nèi)完成一轉(zhuǎn)，且下標(biāo)與切標(biāo)電機必須頻繁起停，定位精準(zhǔn)；
Ⅱ.下標(biāo)由兩對小的導(dǎo)標(biāo)滾輪向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，靠滾輪與薄膜的摩擦力將標(biāo)下拉，雖然采用特殊材質(zhì)后可使摩擦系數(shù)加大，但在高速下標(biāo)時還是很難避免打滑情況的發(fā)生，這樣即使下標(biāo)電機定位精準(zhǔn)，也會出現(xiàn)下標(biāo)長度不齊的現(xiàn)象；
Ⅲ.切標(biāo)電機旋轉(zhuǎn)帶動刀盤旋轉(zhuǎn)一周完成切標(biāo)動作，切標(biāo)電機的定位不準(zhǔn)會使刀盤過沖，最終導(dǎo)致刀盤堵標(biāo)；
Ⅳ.與4臺變頻器通訊會增加程序所占內(nèi)存，延長程序的循環(huán)掃描時間，延誤切標(biāo)與下標(biāo)的動作時間。

OMRON對工藝難點進行分析后，最終使用2臺伺服系統(tǒng)控制下標(biāo)和切標(biāo)電機，使用4臺變頻器分別控制馬達、定位皮帶、進瓶螺桿、桿簽供應(yīng)電機，這四臺變頻器與OMRON小型PLC CP1H進行通訊，可通過人機界面NS8設(shè)定參數(shù)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：

歐姆龍系統(tǒng)方案配置圖

在本方案中，控制器采用了OMRON的小型PLC CP1H，它有著高速的指令運算，內(nèi)置了4路100kHZ的高速脈沖輸出，且配有PLS2指令(脈沖輸出梯形加減速定位指令)，無需另加定位模塊即可輕松完成4軸伺服同時定位，為客戶大大節(jié)省了電氣成本。
CP1H可同時添加RS232、RS422/485兩種串口，且與OMRON本廠的變頻器通訊可直接調(diào)用Smart FB(功能塊)，省去了客戶繁瑣的通訊程序編寫步驟。而且，CP1H還具有強大的中斷功能，客戶的下標(biāo)和切標(biāo)程序可放在輸入中斷的中斷程序內(nèi)，當(dāng)PLC接收到切標(biāo)和下標(biāo)執(zhí)行信號時立刻轉(zhuǎn)入中斷程序執(zhí)行切標(biāo)和下標(biāo)動作，使得這兩個動作不受程序循環(huán)掃描周期的影響，快速完成，將整體時間控制在0.1S內(nèi)。
在本方案里選用OMRON W系列伺服控制下標(biāo)，具有定位時間短，定位精度高的特點。A系列簡易伺服控制切標(biāo)，在確速度與定位精度的同時，操作簡單，縮短了設(shè)備的調(diào)試時間。伺服電機的Z相信號可取代原先的凸輪為下標(biāo)環(huán)節(jié)送出切標(biāo)定位完成信號。W系列與A系列的伺服都可以通過數(shù)據(jù)線與OMRON的伺服監(jiān)控軟件Cx-Driver相連，可實現(xiàn)參數(shù)的快速設(shè)置以及伺服運行時性能的實時監(jiān)控，幫助客戶在故障產(chǎn)生時快速準(zhǔn)確地找到問題所在。
因為本方案中用到的變頻器還需要與PLC進行通訊，因此選用了OMRON的3G3MV系列變頻器。該變頻器內(nèi)置RS-422和RS485通信功能，結(jié)合CP1H支持的Smart FB功能，與PLC的通信顯得非常方便。
OMRON的彩色觸摸屏NS使用在套標(biāo)機上，通過其獨有的SAP程序庫、支持多達1000種配方以及多語言切換功能，與歐姆龍控制器與器件之間進行了簡易化的連接和畫面制作，大幅度節(jié)約了產(chǎn)品開發(fā)時間。
考慮到下標(biāo)的打滑問題，OMRON還使用了對射式光纖傳感器E3X-DA對下標(biāo)伺服電機送出下標(biāo)完成信號來控制標(biāo)長，取代了原先設(shè)想的用伺服定位控制下標(biāo)長度，盡可能地減小了打滑對下標(biāo)產(chǎn)生的影響。

從系統(tǒng)產(chǎn)品到高端視覺傳感器，OMRON完善的產(chǎn)品體系幾乎涵蓋了整個泡罩包裝機械上需要的工控產(chǎn)品，且每樣產(chǎn)品既具有其自身的獨立優(yōu)勢，又具有本廠產(chǎn)品之間高度的兼容性。客戶采用OMRON整套系統(tǒng)解決方案后，套標(biāo)機使用150mm標(biāo)簽時每分鐘可達到600bpm的速度并能穩(wěn)定運行, 每個瓶子的套標(biāo)動作周期低于0.1S。這不僅節(jié)省了工作量與開發(fā)成本，又同時大大提高了機械的整體性能。