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摘要：本文介紹了英威騰控制系統(tǒng)（VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性價(jià)比變頻器）在瓦楞紙縱切壓線機(jī)上的成熟應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：瓦楞紙；縱切壓線機(jī)；AX70

1　引言

目前，瓦楞紙箱是在商業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一種貨運(yùn)容器。瓦楞紙箱是瓦楞紙板折疊、粘合做成的。瓦楞紙板是由面紙和通過(guò)瓦楞棍加工而形成的波形的芯紙粘合而成的。一般瓦楞紙板都有專用的瓦楞紙生產(chǎn)線生產(chǎn)并裁切成所需規(guī)格的紙板。

圖1 瓦楞紙箱

瓦楞紙縱切壓線機(jī)是瓦楞紙板生產(chǎn)線中進(jìn)行成品裁切的機(jī)械設(shè)備。它在前道設(shè)備生產(chǎn)的瓦楞紙紙帶的設(shè)定位置縱向擠壓出用于折疊的壓痕，并縱向裁切成設(shè)定寬度的多個(gè)條狀紙帶。條狀紙帶經(jīng)過(guò)橫切機(jī)橫向裁切成設(shè)定長(zhǎng)度的紙板，紙板經(jīng)過(guò)折疊、粘合就做成了常見的紙箱。

圖2 瓦楞紙生產(chǎn)線

瓦楞紙縱切壓線機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)的關(guān)鍵是不停機(jī)快速切換加工訂單，控制系統(tǒng)依據(jù)當(dāng)前切刀、壓線實(shí)際位置和新訂單要求的尺寸，選擇排刀和壓輪的最優(yōu)路徑，以最快的速度移動(dòng)到目標(biāo)位置。特別是在瓦楞紙生產(chǎn)線高速生產(chǎn)時(shí)，縱切壓線機(jī)快速換單可以減少?gòu)U料的產(chǎn)生。因此瓦楞紙縱切壓線系統(tǒng)有以下兩個(gè)控制關(guān)鍵點(diǎn)：準(zhǔn)確計(jì)算下刀和壓線位置，且刀具移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生干涉碰撞；刀具快速準(zhǔn)確地移動(dòng)到設(shè)定位置。

2　方案介紹

2.1　縱切壓線機(jī)設(shè)備原理

縱切壓線機(jī)的壓線機(jī)構(gòu)分為兩排，每排分為上壓線輪和下壓線輪兩部分。下壓線輪所在的橫梁是可以升降的，上壓線輪所在機(jī)構(gòu)在固定位置不可升降。若生產(chǎn)有壓線的訂單，下壓線輪上升到設(shè)定高度，配合上壓線輪擠壓出線痕，便于瓦楞紙箱的彎折。

圖3 縱切壓線機(jī)的壓線機(jī)構(gòu)

瓦楞紙縱切壓線機(jī)的切刀是用氣缸控制升降的，縱切刀落下時(shí)切紙，上抬時(shí)不切紙，訂單加工前，縱切刀全部上抬，移動(dòng)到訂單的目標(biāo)位置后，選中的切刀落下，以此來(lái)控制切紙的剖數(shù)和每剖紙的寬度?？v切刀同時(shí)也有修邊的作用，將多余寬度的廢紙邊裁切掉，廢紙邊被吸風(fēng)通道吸入后，在風(fēng)機(jī)處打碎回收，避免了廢紙邊的堆積影響生產(chǎn)。

圖4 縱切壓線機(jī)的縱切機(jī)構(gòu)

瓦楞紙縱切壓線機(jī)按照設(shè)定的寬度縱向進(jìn)行壓線以便于紙板彎折，并縱向裁切成客戶需要的寬度的紙帶。 紙帶再經(jīng)過(guò)橫切機(jī)被橫向裁切成所需尺寸的瓦楞紙板，并經(jīng)堆碼機(jī)進(jìn)行堆疊碼垛。

圖5 堆碼機(jī)傳送的紙板

2.2　系統(tǒng)方案

2.2.1　方案特點(diǎn)

英威騰根據(jù)瓦楞紙縱切機(jī)客戶需求和設(shè)備生產(chǎn)工藝， 提供了VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性價(jià)比變頻器的系統(tǒng)解決方案?？v切壓線機(jī)控制系統(tǒng)采用最短路徑的排刀、排線工藝算法，減少換單用時(shí)和物料損耗。對(duì)待加工訂單數(shù)據(jù)預(yù)檢查，提示數(shù)據(jù)錯(cuò)誤原因，客戶可及時(shí)快捷處理訂單數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。兼容5刀8線、6刀10線、7刀12線等不同機(jī)型和不同幅寬的機(jī)械，用戶選擇機(jī)型參數(shù)即可靈活匹配實(shí)際需求。

2.2.2　方案系統(tǒng)圖

瓦楞紙縱切壓線機(jī)電氣系統(tǒng)由傳動(dòng)和控制兩部分組成：控制部分由VK系列觸摸屏、AX70中型PLC組成，采用工業(yè)總線EtherCAT和ModbusTCP通信。傳動(dòng)部分主要由變頻器、異步電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)組成。

圖6 縱切壓線機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.3　方案配置表

縱切壓線機(jī)主要由切刀、切刀轉(zhuǎn)軸、壓線輪、壓線轉(zhuǎn)軸、抬線橫梁、壓紙輥、廢紙吸風(fēng)等機(jī)構(gòu)組成，6刀10線縱切壓線機(jī)分三排分布，一排6個(gè)切刀，前后兩排各5組壓線，每組壓線分為上下兩個(gè)壓線輪。切刀轉(zhuǎn)軸和壓線轉(zhuǎn)軸共用2個(gè)GD20系列7.5kW變頻器，前抬線橫梁和后抬線橫梁共用2個(gè)GD20系列2.2kW變頻器，切刀共用6個(gè)DA200系列7.5kW伺服系統(tǒng)，壓線輪共用20個(gè)DA200系列7.5kW伺服系統(tǒng)。

表1 縱切壓線機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品配置表

3　方案優(yōu)勢(shì)

（1）系統(tǒng)支持生管系統(tǒng)訂單、本地訂單管理，具有自動(dòng)訂單數(shù)據(jù)檢查功能，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前訂單加工數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)高效率、高可靠性和智能化運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)支持自動(dòng)換單和手動(dòng)換單模式，換單時(shí)系統(tǒng)以新訂單要求的尺寸和當(dāng)前切刀和壓線實(shí)際位置，在8ms內(nèi)選擇排刀和壓輪的最優(yōu)路徑，減少傳統(tǒng)排單的切刀、壓線移動(dòng)距離，節(jié)省換單時(shí)間。

（3）系統(tǒng)采用額定轉(zhuǎn)速3000rpm的伺服驅(qū)動(dòng)切刀、壓線輪機(jī)構(gòu)，可快速完成排刀排線動(dòng)作（1.5s），減小物料損耗，定位精度高（±0.5mm），保證加工品質(zhì)。

（4）系統(tǒng)采用EtherCAT總線控制方案，相比CanOpen總線控制方案，EtherCAT總線實(shí)時(shí)性更高，不會(huì)丟幀導(dǎo)致控制不同步，通信質(zhì)量好且穩(wěn)定可靠。

4　結(jié)語(yǔ)

英威騰縱切壓線機(jī)控制系統(tǒng)采用AX70控制器通過(guò)EtherCAT總線控制伺服，完全滿足高速瓦楞紙生產(chǎn)線的快速換單、切刀和壓線快速精準(zhǔn)定位的要求，相比客戶原有控制系統(tǒng)，減小了換單時(shí)的物料浪費(fèi)，提高了瓦楞紙的生產(chǎn)品質(zhì)，增強(qiáng)了設(shè)備廠家的競(jìng)爭(zhēng)力，也體現(xiàn)了英威騰強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年4月刊