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英威腾PLC在瓦楞纸纵切压线机中的应用

2022/5/18    来源:自动化博览    作者:张公强      
关键字:PLC  瓦楞纸  纵切压线机  AX70  
本文介绍了英威腾控制系统(VK系列触摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性价比变频器)在瓦楞纸纵切压线机上的成熟应用。
1 引言
 
    目前,瓦楞纸箱是在商业上应用最广泛的一种货运容器。瓦楞纸箱是瓦楞纸板折叠、粘合做成的。瓦楞纸板是由面纸和通过瓦楞棍加工而形成的波形的芯纸粘合而成的。一般瓦楞纸板都有专用的瓦楞纸生产线生产并裁切成所需规格的纸板。

 瓦楞纸箱
图1 瓦楞纸箱
 
    瓦楞纸纵切压线机是瓦楞纸板生产线中进行成品裁切的机械设备。它在前道设备生产的瓦楞纸纸带的设定位置纵向挤压出用于折叠的压痕,并纵向裁切成设定宽度的多个条状纸带。条状纸带经过横切机横向裁切成设定长度的纸板,纸板经过折叠、粘合就做成了常见的纸箱。

瓦楞纸生产线
图2 瓦楞纸生产线
 
    瓦楞纸纵切压线机自动生产的关键是不停机快速切换加工订单,控制系统依据当前切刀、压线实际位置和新订单要求的尺寸,选择排刀和压轮的最优路径,以最快的速度移动到目标位置。特别是在瓦楞纸生产线高速生产时,纵切压线机快速换单可以减少废料的产生。因此瓦楞纸纵切压线系统有以下两个控制关键点:准确计算下刀和压线位置,且刀具移动时不产生干涉碰撞;刀具快速准确地移动到设定位置。
 
 
2 方案介绍
 
    2.1 纵切压线机设备原理
 
    纵切压线机的压线机构分为两排,每排分为上压线轮和下压线轮两部分。下压线轮所在的横梁是可以升降的,上压线轮所在机构在固定位置不可升降。若生产有压线的订单,下压线轮上升到设定高度,配合上压线轮挤压出线痕,便于瓦楞纸箱的弯折。

纵切压线机的压线机构
图3 纵切压线机的压线机构
 
    瓦楞纸纵切压线机的切刀是用气缸控制升降的,纵切刀落下时切纸,上抬时不切纸,订单加工前,纵切刀全部上抬,移动到订单的目标位置后,选中的切刀落下,以此来控制切纸的剖数和每剖纸的宽度。纵切刀同时也有修边的作用,将多余宽度的废纸边裁切掉,废纸边被吸风通道吸入后,在风机处打碎回收,避免了废纸边的堆积影响生产。

纵切压线机的纵切机构
图4 纵切压线机的纵切机构
 
    瓦楞纸纵切压线机按照设定的宽度纵向进行压线以便于纸板弯折,并纵向裁切成客户需要的宽度的纸带。 纸带再经过横切机被横向裁切成所需尺寸的瓦楞纸板,并经堆码机进行堆叠码垛。

堆码机传送的纸板
图5 堆码机传送的纸板
 
    2.2 系统方案
 
    2.2.1 方案特点
 
    英威腾根据瓦楞纸纵切机客户需求和设备生产工艺,提供了VK系列触摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性价比变频器的系统解决方案。纵切压线机控制系统采用最短路径的排刀、排线工艺算法,减少换单用时和物料损耗。对待加工订单数据预检查,提示数据错误原因,客户可及时快捷处理订单数据错误。兼容5刀8线、6刀10线、7刀12线等不同机型和不同幅宽的机械,用户选择机型参数即可灵活匹配实际需求。
 
    2.2.2 方案系统图
 
    瓦楞纸纵切压线机电气系统由传动和控制两部分组成:控制部分由VK系列触摸屏、AX70中型PLC组成,采用工业总线EtherCAT和ModbusTCP通信。传动部分主要由变频器、异步电机、伺服驱动器、伺服电机组成。

纵切压线机系统架构图
图6 纵切压线机系统架构图
 
    2.2.3 方案配置表
 
    纵切压线机主要由切刀、切刀转轴、压线轮、压线转轴、抬线横梁、压纸辊、废纸吸风等机构组成,6刀10线纵切压线机分三排分布,一排6个切刀,前后两排各5组压线,每组压线分为上下两个压线轮。切刀转轴和压线转轴共用2个GD20系列7.5kW变频器,前抬线横梁和后抬线横梁共用2个GD20系列2.2kW变频器,切刀共用6个DA200系列7.5kW伺服系统,压线轮共用20个DA200系列7.5kW伺服系统。
 
表1 纵切压线机系统产品配置表
纵切压线机系统产品配置表
  纵切压线机系统产品配置表
 
    3 方案优势
 
    (1)系统支持生管系统订单、本地订单管理,具有自动订单数据检查功能,实时显示当前订单加工数据,保证了系统高效率、高可靠性和智能化运行。
 
    (2)系统支持自动换单和手动换单模式,换单时系统以新订单要求的尺寸和当前切刀和压线实际位置,在8ms内选择排刀和压轮的最优路径,减少传统排单的切刀、压线移动距离,节省换单时间。
 
    (3)系统采用额定转速3000rpm的伺服驱动切刀、压线轮机构,可快速完成排刀排线动作(1.5s),减小物料损耗,定位精度高(±0.5mm),保证加工品质。
 
    (4)系统采用EtherCAT总线控制方案,相比CanOpen总线控制方案,EtherCAT总线实时性更高,不会丢帧导致控制不同步,通信质量好且稳定可靠。

    4 结语

       英威腾纵切压线机控制系统采用AX70控制器通过EtherCAT总线控制伺服,完全满足高速瓦楞纸生产线的快速换单、切刀和压线快速精准定位的要求,相比客户原有控制系统,减小了换单时的物料浪费,提高了瓦楞纸的生产品质,增强了设备厂家的竞争力,也体现了英威腾强大的系统集成能力。

       来源:《自动化博览》2022年第4期
责任编辑:杨培
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