摘要：本文介紹了英威騰控制系統（VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性?xún)r(jià)比變頻器）在瓦楞紙縱切壓線(xiàn)機上的成熟應用。

關(guān)鍵詞：瓦楞紙；縱切壓線(xiàn)機；AX70

1　引言

目前，瓦楞紙箱是在商業(yè)上應用最廣泛的一種貨運容器。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(zhuān)用的瓦楞紙生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)并裁切成所需規格的紙板。

圖1 瓦楞紙箱

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

圖2 瓦楞紙生產(chǎn)線(xiàn)

瓦楞紙縱切壓線(xiàn)機自動(dòng)生產(chǎn)的關(guān)鍵是不停機快速切換加工訂單，控制系統依據當前切刀、壓線(xiàn)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)到目標位置。特別是在瓦楞紙生產(chǎn)線(xiàn)高速生產(chǎn)時(shí)，縱切壓線(xiàn)機快速換單可以減少廢料的產(chǎn)生。因此瓦楞紙縱切壓線(xiàn)系統有以下兩個(gè)控制關(guān)鍵點(diǎn)：準確計算下刀和壓線(xiàn)位置，且刀具移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生干涉碰撞；刀具快速準確地移動(dòng)到設定位置。

2　方案介紹

2.1　縱切壓線(xiàn)機設備原理

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

圖3 縱切壓線(xiàn)機的壓線(xiàn)機構

瓦楞紙縱切壓線(xiàn)機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)到訂單的目標位置后，選中的切刀落下，以此來(lái)控制切紙的剖數和每剖紙的寬度?？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(xiàn)機的縱切機構

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

圖5 堆碼機傳送的紙板

2.2　系統方案

2.2.1　方案特點(diǎn)

英威騰根據瓦楞紙縱切機客戶(hù)需求和設備生產(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?xún)r(jià)比變頻器的系統解決方案?？v切壓線(xiàn)機控制系統采用最短路徑的排刀、排線(xiàn)工藝算法，減少換單用時(shí)和物料損耗。對待加工訂單數據預檢查，提示數據錯誤原因，客戶(hù)可及時(shí)快捷處理訂單數據錯誤。兼容5刀8線(xiàn)、6刀10線(xiàn)、7刀12線(xiàn)等不同機型和不同幅寬的機械，用戶(hù)選擇機型參數即可靈活匹配實(shí)際需求。

2.2.2　方案系統圖

瓦楞紙縱切壓線(xiàn)機電氣系統由傳動(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(xiàn)EtherCAT和ModbusTCP通信。傳動(dòng)部分主要由變頻器、異步電機、伺服驅動(dòng)器、伺服電機組成。

圖6 縱切壓線(xiàn)機系統架構圖

2.2.3　方案配置表

縱切壓線(xiàn)機主要由切刀、切刀轉軸、壓線(xiàn)輪、壓線(xiàn)轉軸、抬線(xiàn)橫梁、壓紙輥、廢紙吸風(fēng)等機構組成，6刀10線(xiàn)縱切壓線(xiàn)機分三排分布，一排6個(gè)切刀，前后兩排各5組壓線(xiàn)，每組壓線(xiàn)分為上下兩個(gè)壓線(xiàn)輪。切刀轉軸和壓線(xiàn)轉軸共用2個(gè)GD20系列7.5kW變頻器，前抬線(xiàn)橫梁和后抬線(xiàn)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，壓線(xiàn)輪共用20個(gè)DA200系列7.5kW伺服系統。

表1 縱切壓線(xiàn)機系統產(chǎn)品配置表

3　方案優(yōu)勢

（1）系統支持生管系統訂單、本地訂單管理，具有自動(dòng)訂單數據檢查功能，實(shí)時(shí)顯示當前訂單加工數據，保證了系統高效率、高可靠性和智能化運行。

（2）系統支持自動(dòng)換單和手動(dòng)換單模式，換單時(shí)系統以新訂單要求的尺寸和當前切刀和壓線(xiàn)實(shí)際位置，在8ms內選擇排刀和壓輪的最優(yōu)路徑，減少傳統排單的切刀、壓線(xiàn)移動(dòng)距離，節省換單時(shí)間。

（3）系統采用額定轉速3000rpm的伺服驅動(dòng)切刀、壓線(xiàn)輪機構，可快速完成排刀排線(xiàn)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）系統采用EtherCAT總線(xiàn)控制方案，相比CanOpen總線(xiàn)控制方案，EtherCAT總線(xiàn)實(shí)時(shí)性更高，不會(huì )丟幀導致控制不同步，通信質(zhì)量好且穩定可靠。

4　結語(yǔ)

英威騰縱切壓線(xiàn)機控制系統采用AX70控制器通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)控制伺服，完全滿(mǎn)足高速瓦楞紙生產(chǎn)線(xiàn)的快速換單、切刀和壓線(xiàn)快速精準定位的要求，相比客戶(hù)原有控制系統，減小了換單時(shí)的物料浪費，提高了瓦楞紙的生產(chǎn)品質(zhì)，增強了設備廠(chǎng)家的競爭力，也體現了英威騰強大的系統集成能力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年4月刊