套标机是一种将热缩塑胶商标桶卷自动切断，准确套入容器的包装机械，配合后热收缩工序，将标签完好地固定于容器适当位置。
2 套标机工艺原理
2.1 套标机结构
从工艺功能的角度进行划分，套标机的结构可分成以下9单元。
(1) 供料组：由变频器带动供料电机旋转，用以传送标签膜料;
(2) 电眼架组：使用光纤电眼传送信号，提供下标伺服做定尺寸输送，电眼位置可高低调整;
(3) 驱动组：采用双驱送料机构，由下标伺服电机驱动。用于固定中心柱和下标动力传动;
(4) 刀盘组：采用同步轮机构，由伺服电机驱动，当进瓶光电7给出信号时，切刀电机带动刀片旋转一周将标签切断;
(5) 刷下组：采用同步调整机构，将刷下两组传送轮调整至中心柱下方与滚轮轻微接触，待标签通过时以较高转速将标签套入瓶子;
(6) 分瓶螺杆：将欲套标瓶做等距分开，进入带瓶组，速度由变频器控制，与输送带同步;
(7) 照瓶电眼：检测是否有瓶子通过，当有瓶子经过时输出讯号使切刀开始旋转，左右位置可以调整;
(8) 输送带：使用变频器调整输送带速度，以适用于各产能的速度匹配;
(9) 带瓶组：采用两侧同步传动，标签高低与夹瓶定位各一只手轮调整，目的使瓶子输送时不摇晃和控制套标签高度，速度由变频器控制，与输送带同步。
2.2 套标机工艺流程
当输送带上有瓶子经过照瓶电眼时，由伺服控制的切标电机会将标签切断，切标完成后下标伺服电机开始动作，等到光纤信号到来时停止送标，同时刷下料轮会将已经切断的标签刷下套入瓶子上，完成一次动作。
3 硬件系统设计
3.1 硬件系统分析
本系统需要两路高速脉冲输出，分别控制切刀和下料伺服;一路高速计数器，用于控制切刀停止的位置，切刀停止位置应不影响下标的动作，否则会造成堵标。
以往套标机的调速方式普遍采用电位器控制，用三个电位器分别控制输送带电机，定位皮带电机和螺杆电机，供料电机的速度因为不经常调节，所以用变频器本身自带的电位器调速。每次输送带速度变更时，都需要重新调节螺杆和定位皮带的速度。调节时主要依靠调试人员的技术经验和不断的放瓶测试，才能使其线速度基本同步。
3.2 硬件系统设计
在本项目的电控方案中，选用西门子SMART解决方案，包括S7-200 SMART PLC、SMART LINE触摸屏和SINAMICS V20变频器。根据上述 I/O 需求，总共12DI/12DO，选用CPU ST40(24DI/16DO) 即可满足需求。 SINAMICS V20变频器通过USS协议与PLC进行通讯，不仅控制更加方便，也节省了PLC的I/O点。通过计算可将电机角速度转化为输送带线速度。PLC和触摸屏通过以太网进行通讯，只需要在触摸屏上输入生产速度，其他电机将会自动进行线速度同步。该方案大大缩短调试时间，降低调试难度。硬件结构如图3所示，主要硬件配置表如表2所示。
套标机电控系统 放大图片
主要硬件配置表 放大图片
4 软件系统设计
4.1 运动控制配置
S7-200 SMART集成了三路100kHz的高速脉冲输出，在本系统中切刀伺服占用Q0.0，下标伺服占用Q0.1。打开Micro/WIN SMART集成的运动控制向导，配置轴1和轴2，选择单向相对脉冲，最大速度50K，最小速度1K，加减速时间30ms，然后生成子程序。
4.2 高速计数配置
S7-200 SMART集成了4路高速计数器，在本系统中只使用了高速计数器HSC0，用于接收切刀的脉冲输出，占用输入点I0.0。打开Micro/WIN SMART集成的HSC 向导，配置HSC0，选择工作模式0，预设值为80000，当前值为0，计数方向向上，勾选PV=CV时中断，步数1，然后生成。当切刀伺服启动后检测到刀盘原点光电时，利用外部中断快速更新高速计数器HSC0的当前值和目标值，目标值等于当前值加上偏置值。PV=CV中断时停止脉冲输出，同时启动下标伺服。
4.3 USS 通讯
S7-200 SMART自带库文件USS协议，只需调用USS功能块即可实现PLC 与西门子变频器的通讯。通过 USS_INIT 进行通讯参数初始化设置，包括与变频器通讯的波特率，激活的变频器个数，所占用的端口等，通信参数必须与变频器设置的一致，否则无法通讯。每次通信参数的更改都需要重新执行此命令，本项目中的通讯参数固定，所以只上电执行一次。通过调用 USS_ CTRL 指令可以直接控制变频器的启动、停止以及频率，每条 USS_CTRL 指令只能控制一台变频器。
4.4 SINAMICS V20 变频器的配置
设置V20变频器的连接宏为Cn010—USS控制，分别设置螺杆、皮带、供料、输送带变频器地址 P2011[0] 为 1、2、3、4。同时，设置应用宏为AP030—传送带控制，SINAMICS V20 可自动配置适合传送带应用的控制参数。
