丹佛斯ISD410全伺服高速回转式贴标机系统的运行原理解析

近年来，啤酒饮料行业高速发展，竞争日趋激烈，追求内在品质的同时，产品外在的独特而精美包装已成为拉动其消费的不二法宝。产品在追求标新立异的背后，无疑对包装领域的核心设备——贴标机提出了更高的要求。国内贴标机迎来了新一轮的技术革新浪潮，全伺服贴标机无疑是其中的绝对主角。

1. 丹佛斯ISD410伺服控制系统简介

ISD410是丹佛斯基于低速高转矩永磁同步伺服电机的集成伺服驱动系统。系统所有传动点采用直流母线电压供电。主控制器和各个传动点间采用CAN总线通讯。电源线和通讯线集成于一根电缆。主控制器编程设计是基于IEC 61131-3编程语言体系。

2. 功能组件具体描述

2.1 AC/DC电源（PS）

ISD系统的主进线电压为400 V AC；400VAC 经整流后变为300VDC直流母线电压。最大电流10A对应最大功率为3.0kW，具有过流保护功能。

2.2 连接盒（CB）

300VDC 直流母线电压输入和CAN总线输入。 直流母线和CAN总线组成一条混合电缆与ISD传动点连接。具体来说，从连接盒中接出一根混合电缆连接到第一个传动点， 之后依次用混合回路电缆串联系统的后续各个传动点。

2.3 编码器盒（EB）

编码器读取外部引导值编码器（SSI 编码器）的数据。 信号经编码器盒检查后作为引导值并附带上时间戳信息5ms经CAN总线直接发送给ISD电机。

2.4 主控制器（Main Controller）

可以选择任何一款符合CoDeSys 硬件联盟标准的主控制器，系统最低要求：CoDeSys 2.3 软件，1xCAN，1xRSS232，USB，SD卡和1xEthernet 端口。主控制器控制传动点动作，如包含诊断和故障处理功能的启动、停止功能等。运动控制逻辑运行在ISD 传动点中而非主控制器中。

2.5 ISD 410电机

ISD410电机是集成伺服驱动电机。电子电路和永磁电机部分封装在一起。ISD电机的输入电压是300VDC。采用CAN总线通讯。每一台ISD电机后端具有两个连接头，一个作为回路电缆进线，一个作为回路电缆出线。所有的控制算法和整个运动控制逻辑都集成在电机机身上的紧凑的伺服控制器中。为此，轨迹发生器由DSP实现，并通过CAN接收主编码器的位置信号引导值，ISD电机会按照引导值编码器的数据在凸轮模式下运行。

ISD电机具体参数如下：

IP65防护等级

旋变反馈

电压 300VDC

最大转矩 8 Nm

最大电流 3.95 A

最大转速 1000 rpm

3.丹佛斯ISD410 伺服控制系统在高速回转式贴标机中的应用

3.1 系统特点

ISD410系统菊花链式接线结构与回转式贴标机完美结合，接线简单、维护方便，如图2所示。

由于运动控制电路与伺服电机集成在一起，所有的运动控制逻辑直接在电机内部运行，所以系统的响应时间极快，同步性能大大提高。伺服控制器与上位主控设备之间仅通过CAN总线传输很少的控制数据和状态数据，数据量大大减少，数据传输的可靠性大大提高。

高速回转式贴标机，分为固定部分和旋转部分。两部分之间的电力传输和数据交换需要滑环结构。ISD410系统，所有的复杂的运动控制数据直接存储在集成伺服驱动器上，所以通过滑环传输的数据量非常小，滑环结构大大简化，只需电源连接模块和CAN总线通讯模块即可。

ISD410电机的接线端子全部采用不锈钢结构，牢固耐用。

针对高速回转式贴标机的应用特点，丹佛斯伺服研发团队基于CoDeSys2.3软件专门开发了一整套函数库，并编写了例程。方便用户调试和系统维护。

3.2 系统结构

高速回转式伺服贴标系统主要由三部分组成：

1） 主系统为回转式贴标系统，以25台ISD410集成伺服电机为核心。

2） 标站子系统。

3） 摄像系统/位置检测系统。

下图是 25轴回转式贴标系统结构示意图。其中25台ISD电机平均分布在转盘上，随转盘一起旋转，其余ISD系统组件皆放置在固定的控制柜中，回转机构通过滑环与CB模块连接。

3.3 ISD 410回转式贴标系统运行原理

每台ISD电机对应一个瓶位，受电子凸轮曲线控制。电子凸轮曲线由Danfoss专用工具Curve Editor 编制。凸轮曲线由结点（Node）和曲线段（Segment）组成。根据客户要求， 凸轮曲线段至少为12段。摄像检测过程、瓶体角度调整过程和贴标过程为必须的关键过程。

4. 总结

丹佛斯 ISD410全伺服高速回转式贴标机系统，具有速度高，定位精准，操作简单，贴标灵活等优点，实现了对传统机械式定位贴标机的全面超越。尤其是摄像系统定位的加入，使得异型瓶贴标变得异常简单，极大丰富了啤酒饮料等终端用户的包装选择。目前该系统已经服务于多家啤酒饮料企业。
责任编辑；zl