商品化经济大背景下，可供消费者选择的商品种类繁多，几乎所有的商品具有的共同特性，就是标签必不可少。

标签对于产品来说，给予了产品的完整性和灵魂，通过标签可以第一时间了解产品；是产品的外衣，其完整性和外观尺寸统一是外衣最重要的标准，所以在标签的生产过程中，切标机成为最常用的机器。

切标机示意图

S7-200 SMART CPU V2.7版本发布了基于PLS和AXISx_GOTO指令的超驰功能，本文档基于PLS和AXISx_GOTO指令的超驰功能展示了S7-200 SMART在切标机上的应用。

除此之外本文的思想也可以应用于裁切机、切片机、切带机、切管机、切张机、横切机，扭结机等自动化设备。

小贴士

硬件及软件需求

1. 硬件要求

S7-200 SMART CPU控制器

SIMATIC S7-200 SMART V2.7产品家族

2. 软件要求

STEP 7-Micro/WIN SMART V2.7

技术难点

1. 工艺应用描述

切标机结构主要包含控制器，触摸屏，输送机构，色标检测机构，切口机构，吸附机构等。

控制器负责控制整个机构的运动和动作；

触摸屏用来进行人机交互和修改参数；

输送机构包含伺服电机，转盘，送标签轴，支撑平台等，标签模以卷筒状安装在转盘上利用送标签轴实现标签纸的输送；

色标检测机构检测到标签的色标后，产生一个数字量信号发送给控制器，控制器用来做逻辑控制；

切口机构负责标签的剪切；

吸附机构用来处理剪切后的标签。

切标机结构

在标签裁剪过程中，一般会通过主轴变频器带动转盘转动，机械凸轮转过程中会触发2个感应点信号，1个是启动送标签的信号，1个是启动切刀切标签的信号，通过这两个信号来启动送标签和切刀动作。

其中有两种模式，一种是不对标模式，在这种模式下，送标签伺服只是单纯的做定长定位运动。另外一种为对标模式，在这种模式下，送标签轴的运动指令则需要用到超驰功能，在送标签轴正常做定长定位运动时，如果过程中检测到标签上的色标信号，需要送模伺服改变目标定位位置，（即原先可能需要送至100mm位置，但是因为检测到色标信号，需要在检测到色标信号后立马定位到20mm的位置）。

2. 技术关键

在不对标模式下，伺服做定长定位运动，这对于控制系统要求比较低，但存在累计误差，不适合做jingque的裁剪。

对标模式相对于不对标模式有更好的精度，但对于控制系统也有较高的要求，需要控制器支持超驰功能，S7-200 SMART CPU V2.7版本发布了PLS指令和AXISx_GOTO指令的超驰功能，结合S7-200 SMART CPU的中断功能，可以在中断程序中再次执行PLS或者AXISx_GOTO指令，实现改变目标定位位置的功能。

解决方案

本文档提供了两种解决方案，分别利用了PLS指令和AXISx_GOTO指令。

1. PLS指令解决方案

利用色标检测产生的硬件中断再次触发PLS指令，实现改变伺服目标位置定位。

CPU程序结构

主程序：

程序段1和程序段2分别为初始化子程序和其他逻辑控制等子程序。

程序段3为启用中断程序，当色标检测传感器检测到色标时候需要进入中断重新触发PLS指令，例如将色标传感器接入具有中断功能的CPU输入点I0.2，当色标传感器检测到色标以后，产生一个高电平，所以I0.2上升沿为检测到标签的色标信号，中断事件编号为4。注意设置合适的输入点滤波时间。

程序段4为PTO控制程序，这里调用PLS指令自定义库。该自定义库中包含三个子程序，分别对应控制Q0.0，Q0.1，Q0.3脉冲输出，如下图所示。

PTO0CtrlOfPLS子程序参数引脚如下表所示，PTO1CtrlOfPLS和PTO2CtrlOfPLS参数引脚类似。

中断程序：

在中断程序中再次调用PLS指令自定义库PTO0CtrlOfPLS，通过修改position引脚参数，从而更改伺服目标定位。

PLS指令解决方案分析

S7-200 SMART指令超驰功能有很好的响应速度，经过测试PLS指令超驰功能延时误差时间为小于200µs，在实际应用中可以完全满足大部分的生产需求。但是PLS指令只有单段模式支持超驰功能，没有加减速，对于速度要求很高的生产，伺服冲击比较大，可能会有打滑现象。

上图为PLS指令测试结果，横坐标为PTO速度，单位为Hz；左侧纵坐标为PTO输出脉冲数，单位脉冲，右侧纵坐标为延时误差，单位µs。

测试方法为将CPU的PTO输出点接入输入点，在主程序中启用输入点高速计数器，并使能当前值等于设定值中断功能，在主程序中利用PLS指令输出PTO脉冲，进入中断后再次启用PLS指令。

上图中理论值为高速计数器设定值与中断程序中PLS指令脉冲计数值之和，实际值为高数计数器值，延时误差为两者差值除以速度。

2. AXISx_GOTO指令解决方案

CPU程序结构

利用AXISx_GOTO指令解决方案的程序结构与PLS指令解决方案程序结构一致，都是通过色标检测产生的硬件中断中再次触发AXISx_GOTO指令，实现改变伺服目标位置定位，这里我们不再赘述。需要注意AXISx_GOTO指令只有juedui运动和相对运动模式支持超驰功能。这里我们采用相对运动模式。

AXISx_GOTO指令解决方案分析

在实际应用中，发现AXISx_GOTO指令超驰功能在大部分情况下可在满足生产需要，但在某些情况下会出现定位偏差。针对此现象，我们对AXISx_GOTO指令超驰功能的的延时误差进行了一系列测试。

与PLS指令测试方法类似，利用高速计数器当前值等于设定值中断功能进行AXISx_GOTO的超驰功能测试。下图中，横坐标为测试次数，左侧纵坐标为脉冲数量，单位脉冲；右侧纵坐标为延时误差，单位ms；图中理论值为高速计数器设定值与中断程序中PLS指令脉冲计数值之和，实际值为高数计数器值，延时误差为两者差值除以速度。

在轴减速时间一定的情况下，修改中断程序中AXISx_GOTO指令的Pos值，速度不变，统计延时误差；然后再修改轴的速度，重复上述测试，最后绘制成图。通过对比观察，可以发现AXISx_GOTO指令的超驰功能延时误差与后一个AXISx_GOTO指令的Pos值有关，当大于某一个数值N时，延时误差会急剧减小。并且通过对比测试结果可以发现，N值的大小与轴的速度成正比。

再次修改减速时间，重复上述测试，通过纵向对比观察，N值的大小与减速时间呈现出线性关系。

经过一系列测试统计，进行线性回归拟合，可以得到:

N=k*(V/Vm)2*a

其中V为轴的速度，单位脉冲/s；Vm=100000为轴最高速度；a为轴的减速时间，单位ms；k为系数，约为50.6。

由上述结论可知，在用AXISx_GOTO指令的超驰功能做jingque定位时，如果出现定位不准情况，可以在工况允许情况下适当降低轴的速度V，或者减小轴的减速时间a，从而提高定位精度。

如果在两者不允许修改的情况下，还可以考虑提前进入中断，从而增大中断程序中AXISx_GOTO指令的Pos值，达到jingque定位的要求。

对于AXISx_GOTO指令在进行超驰功能应用时，Pos的值设置尤为重要，Pos值设置是否合适，可以通过自定义库进行检查。