2.3 光电传感器
本系统采用二线式光电开关，接线如总原理图所示。一条 线接到指令输入端子，另一条接到COM端。
伺服驱动器参数设置
标签带驱动轮伺服驱动器
参数 NO.0 NO.2 NO.3 NO.4 NO.9
名称 控制模式 自动调整 电子齿轮分子 电子齿轮分母 内部速度指令2
参数设置
初始值
设定值
0000
贴标机系统综述
贴标机分类
贴标机(Labeller)，是以粘合剂把纸或金属箔标签粘贴在规 定的包装容器上的设备。品的型式分为直线式贴标机和回 转式贴标机。
主要分类有：
全自动立式圆瓶贴标机 全自动卧式圆瓶贴标机 全自动转角贴标机 平面贴标机 上下不干胶贴标机 双侧气动贴标机 单侧气动贴标机
基于PLC的贴标机控制系统设计
Contents
1
贴标机系统综述
2
硬件电路设计
3
控制程序设计
4
总结与系统改进
贴标机系统综述
目前，可编程控制器(PLC)、触摸屏和伺 服电机越来越普遍的应用于各种包装机械。 其中，PLC的使用可以提高控制系统的稳定 性，增强系统的抗干扰性；伺服电机的使用 则可以精确定位机械运动位置；触摸屏的使 用可清晰地提供人机操作界面。
2.1模式切换
通过Y7输入高低电平来选择控制模式。速度模式时Y7为1，位置 模式时Y7为0.
2.2 PLSR指令
贴标过程的1秒，采用PLSR可调速脉冲指令，此指令脉 冲只能从Y0或Y1输出，且输出类型只能是晶体管型，这就 要求我们选PLC只能选择T型输出的PLC.
系统控制电路设计
2.电路接线的关键技术
贴标机系统综述
贴 标 机 工 作 示 意 图
硬件电路设计 硬件概述 控制要求分析 系统控制电路设计 伺服驱动器参数设置 系统调试
系统整体方案框图
硬件概述
硬件概述
1.伺服驱动器
三菱通用交流伺服MELSERVO-J2-Super系列是在 MELSERVO-J2的基础上开发的具有更高性能的更多功 能的伺服系统。 控制模式有位置控制、速度控制、转矩控制3 种控制模式。还有位置/速度控制、速度/转矩控制、 转矩/位置控制这些切换的工作模式可供选择。其应 用广泛，不但可以用于工作般工业机械等需要高精 度位置控制和平稳机械和一速度控制的领域，而且 也用于速度控制和张力控制的领域。
按下PLC的停止信号按钮，PLC的Y端无输出，而且伺 服电机停止转动，再次按启动按钮时，系统重新启动。
控制程序设计 贴标机原理图 程序控制流程 电子齿轮比的计算 PLSR指令参数的确定 程序仿真与系统调试
贴标机原理图
贴 标 机 机 械 原 理 图
贴标机原理图
贴 标 机 简 化 原 理 图
16462 3.88346 4239
其中CMX,CDV数值手动输入伺服驱动器参数NO.3和NO.4中。
PLSR指令参数的确定
本课题就是通过PLSR指令控制最重要的贴标过程，所以我们单独列出说明本 指令。 PLSR指令格式如下：PLSR S1 S2 S3 D 其中S1为最高频率，S2为脉冲总数，S3加减速时间，D为脉冲输出口.
知识回顾 Knowledge Review
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电子齿轮比计算
由于要用到PLSR指令，所以我们需要计算出伺服驱动器的电子齿轮 比，脉动当量设置为0.01mm/plus,标签带驱动轮直径 d1=107.95mm, 周长s=339.1mm。
指令脉冲数 n 33913
电子齿轮

电机编码器分辨率 指令脉冲数
CMX CDV
131072 33913
t1,t2,t3—依次为标签带加速、 匀速、减速时间。N1、N2、N3 依次为对应的脉冲数量。N为 贴标过程总脉冲数量。
PLSR指令参数的确定
经计算最高频率s1=6541Hz,脉冲数 s2=7849Hz ，加减速时间s3=200ms,脉冲输出 口定为Y0.
另外，本贴标系统具有设定标签带长度的 功能，所以为了验证后文仿真部分的正确性， 我们像上文一样计算出标签带长度为8inch时 PLSR指令的各个参数。这里由于标签间隔不 变，所以t1=t3依然是200ms。由于标签长度 为8inch，所以贴标时间t2=0.8s，总脉冲数n 经计算为6540。
制
负逻辑（脉冲串+符号） 用于选择指令脉冲的方
向伺Βιβλιοθήκη 驱动器参数设置传动带驱动轮伺服驱动器
参数 NO.0 NO.2
名称 控制模式 自动调整
参数设置
初始值 设定值
0000
0002
0105
0105
NO.8 内部速度指令1 100
30
NO.19 参数范围选择 0000
000E
说明
设置为速度模式
设置为自动调整 设置为30r/min
程序仿真与系统调试
1.步进梯形图的仿真
我们使用三菱PLC专用编程软件GX-developer进 行梯形图的编制，通过GX-simulator进行仿真，主 要检验逻辑动作和预设功能。其中预设功能包括： 计数、计时、定数、定时、标签长度设定。
2.人机界面仿真
人机界面我们同样采用三菱HMI专用设计软件 GT-designer2，并通过GT-simulator2进行仿真调 试。最后将设计的人机界面与PLC建立通讯形成完 整的”自动贴标系统”。
硬件概述
2.传感器
光电传感技术用于检测非电量，具有结构简单， 非接触，高可靠性，高精度和反应快的特点。
光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分 组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般 来源于发光二极管（LED）。光束不间断地发射，或 者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发 射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收 器有光电二极管或光电三极管组成。
零位传感器选择镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器
与接收器于一体，光电开关发射器 发出的光线经过反光镜，反射回接 收器，当被检测物体经过且完全阻 断光线时，光电开关就产生了检测 开关信号。
硬件概述
系统控制电路设计
1.电路组成
系统主电路 系统控制电路
系统控制电路设计
2.电路接线的关键技术
在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。 在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用 该信号。
3.选型
MR-J2S-60A
HC-SFS53 控制标签带驱动轮
硬件概述
FX2N-16MT-001
MR-J2S-60A
HC-SFS53 控制传动带驱动轮
登记传感器选择对射式光电开关
对射式光电开关包含在结构上相互 分离且光轴相对放置的发射器和接收器， 发射器发出的光线直接进入接收器。当 被检测物体经过发射器和接收器之间且 阻断光线时，光电开关就产生了开关信 号。
总结与系统改进
改进方案
加上一个张力传感器，控制系统的张力在某个确 定的范围内，以保证驱动轮主轴和皮带的寿命。
可以在此系统的基础上改造出能同时贴多个标签 的系统，这样不仅节约成本，也加快了贴标效率 。
由于系统运行过程中，PLC发的脉冲偶尔会丢失 ，为了防止该情况发生，在程序编制中可采用软 件容错技术。
总结与系统改进
1. 系统的优势
该系统可以实现自动判定贴标过程中的标签由于带轮打 滑而造成的贴标不准问题；
人机界面可以方便的设置贴标数和贴标时间。 可以贴不同长度的标签，实现了标签长度的柔性化。
2. 系统劣势
由于标签带是变速运动，张紧轮上的力是不断大幅度变 化，因此皮带的寿命会变短。
0001
0105
0105
1
16462
1
4239
500
1000
NO.19 参数范围选择 0000
000E
NO.21 指令脉冲选择 0000
0011
NO.54 功能选择9
0000
0000/0001
说明 设置为位置/速度模式
设置为自动调整 设置为16462 设置为4239
设置为1000r/min 选择对所有参数都能控
PLSR指令参数的确定
频率f（Hz） 匀速段
6541
加速段
减速段
t1 2inch 200ms 10inch / s
t 2 10inch 1000ms 10inch / s
200
1200 1400
时间t（ms）
t3
2inch
200ms
10inch / s
N1 25.4102 / 3.88346 654 N 2 25.4103 / 3.88346 6540 N 3 25.4102 / 3.88346 654 N 654 6540 654 7849
（10in/s） 选择对所有参数都
能控制
系统调试
首先进行主电路和控制电路接线的检查。
合上NFB后，PLC得电，伺服驱动器控制电源L11、L12 得电，RA继电器得电。
接触器MC吸合，伺服驱动器主电路接通。
按下PLC的启动信号按钮，PLC的程序运行，而且有相 应的Y输出，伺服电机按程序运行。
程序控制流程
本课题中我们采用三菱FX-2N 系列PLC作为上位机，MR-J2S 伺服驱动器为下位机，为使贴 标控制系统便于操作我们加入 人机界面，系统的人机界面采 用GT11系列触摸屏控制。
按下贴标系统启动按钮X3后， 1号伺服电机驱动标签带驱动 轮以速度模式恒速运动寻找登 记信号X1，感应到登记信号后 停止运动等待货物信号，当感 应到货物信号X2进入位置控制 模式进行贴标，周而复始。