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案例頻道摘要：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高性價比變頻器）在瓦楞紙縱切壓線機上的成熟應用。
關鍵詞：瓦楞紙；縱切壓線機；AX70
1 引言
目前，瓦楞紙箱是在商業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線生產并裁切成所需規格的紙板。
圖1 瓦楞紙箱
瓦楞紙縱切壓線機是瓦楞紙板生產線中進行成品裁切的機械設備。它在前道設備生產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條狀紙帶。條狀紙帶經過橫切機橫向裁切成設定長度的紙板，紙板經過折疊、粘合就做成了常見的紙箱。
圖2 瓦楞紙生產線
瓦楞紙縱切壓線機自動生產的關鍵是不停機快速切換加工訂單，控制系統依據當前切刀、壓線實際位置和新訂單要求的尺寸，選擇排刀和壓輪的最優路徑，以最快的速度移動到目標位置。特別是在瓦楞紙生產線高速生產時，縱切壓線機快速換單可以減少廢料的產生。因此瓦楞紙縱切壓線系統有以下兩個控制關鍵點：準確計算下刀和壓線位置，且刀具移動時不產生干涉碰撞；刀具快速準確地移動到設定位置。
2 方案介紹
2.1 縱切壓線機設備原理
縱切壓線機的壓線機構分為兩排，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，上壓線輪所在機構在固定位置不可升降。若生產有壓線的訂單，下壓線輪上升到設定高度，配合上壓線輪擠壓出線痕，便于瓦楞紙箱的彎折。
圖3 縱切壓線機的壓線機構
瓦楞紙縱切壓線機的切刀是用氣缸控制升降的，縱切刀落下時切紙，上抬時不切紙，訂單加工前，縱切刀全部上抬，移動到訂單的目標位置后，選中的切刀落下，以此來控制切紙的剖數和每剖紙的寬度。縱切刀同時也有修邊的作用，將多余寬度的廢紙邊裁切掉，廢紙邊被吸風通道吸入后，在風機處打碎回收，避免了廢紙邊的堆積影響生產。
圖4 縱切壓線機的縱切機構
瓦楞紙縱切壓線機按照設定的寬度縱向進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。 紙帶再經過橫切機被橫向裁切成所需尺寸的瓦楞紙板，并經堆碼機進行堆疊碼垛。
圖5 堆碼機傳送的紙板
2.2 系統方案
2.2.1 方案特點
英威騰根據瓦楞紙縱切機客戶需求和設備生產工藝， 提供了VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性價比變頻器的系統解決方案。縱切壓線機控制系統采用最短路徑的排刀、排線工藝算法，減少換單用時和物料損耗。對待加工訂單數據預檢查，提示數據錯誤原因，客戶可及時快捷處理訂單數據錯誤。兼容5刀8線、6刀10線、7刀12線等不同機型和不同幅寬的機械，用戶選擇機型參數即可靈活匹配實際需求。
2.2.2 方案系統圖
瓦楞紙縱切壓線機電氣系統由傳動和控制兩部分組成：控制部分由VK系列觸摸屏、AX70中型PLC組成，采用工業總線EtherCAT和ModbusTCP通信。傳動部分主要由變頻器、異步電機、伺服驅動器、伺服電機組成。
圖6 縱切壓線機系統架構圖
2.2.3 方案配置表
縱切壓線機主要由切刀、切刀轉軸、壓線輪、壓線轉軸、抬線橫梁、壓紙輥、廢紙吸風等機構組成，6刀10線縱切壓線機分三排分布，一排6個切刀，前后兩排各5組壓線，每組壓線分為上下兩個壓線輪。切刀轉軸和壓線轉軸共用2個GD20系列7.5kW變頻器，前抬線橫梁和后抬線橫梁共用2個GD20系列2.2kW變頻器，切刀共用6個DA200系列7.5kW伺服系統，壓線輪共用20個DA200系列7.5kW伺服系統。
表1 縱切壓線機系統產品配置表
3 方案優勢
（1）系統支持生管系統訂單、本地訂單管理，具有自動訂單數據檢查功能，實時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）系統支持自動換單和手動換單模式，換單時系統以新訂單要求的尺寸和當前切刀和壓線實際位置，在8ms內選擇排刀和壓輪的最優路徑，減少傳統排單的切刀、壓線移動距離，節省換單時間。
（3）系統采用額定轉速3000rpm的伺服驅動切刀、壓線輪機構，可快速完成排刀排線動作（1.5s），減小物料損耗，定位精度高（±0.5mm），保證加工品質。
（4）系統采用EtherCAT總線控制方案，相比CanOpen總線控制方案，EtherCAT總線實時性更高，不會丟幀導致控制不同步，通信質量好且穩定可靠。
4 結語
英威騰縱切壓線機控制系統采用AX70控制器通過EtherCAT總線控制伺服，完全滿足高速瓦楞紙生產線的快速換單、切刀和壓線快速精準定位的要求，相比客戶原有控制系統，減小了換單時的物料浪費，提高了瓦楞紙的生產品質，增強了設備廠家的競爭力，也體現了英威騰強大的系統集成能力。
摘自《自動化博覽》2022年4月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號