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更高性價比的瓦楞紙單軸橫切方案—基于Simotion D410 和 Sinamics S120 AC/AC 型驅動器
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     出于對車速、廢品率和換單靈活性的要求,目前電腦橫切機得到了越來越廣泛的推廣。根據控制系統(tǒng)的不同,電腦橫切機有兩大類:
[關鍵詞]:Simotion D410 Sinamics S120 AC/AC 驅動器 瓦楞紙單軸橫切
  

【引言】
  我國是制造業(yè)大國,而包裝工業(yè)也隨著工業(yè)品的制造而迅猛發(fā)展。目前中國生產的瓦楞紙包裝制品、復合軟包裝、金屬桶、集裝箱、塑料編織袋等主要產量已居世界前列。中國包裝工業(yè)已經基本形成了一個以紙、塑料、金屬、玻璃、印刷、機械為主要構成,擁有一定現代化技術裝備、門類比較齊全的工業(yè)體系。

  在包裝工業(yè)中,瓦楞紙的應用非常廣泛,幾乎所有的輕工業(yè)產品都會用到瓦楞紙板箱進行包裝,比如食品、飲料、煙草、電子產品及電器等。而橫切機是瓦楞紙板生產線末端的一個非常重要的環(huán)節(jié),也是制造包裝盒之前的最后一個環(huán)節(jié)。因此,橫切機的性能是影響產品質量和產量的一個重要因素。同時,橫切機也是瓦楞紙板生產線中自動化程度較高的環(huán)節(jié)之一。

【行業(yè)背景】
  出于對車速、廢品率和換單靈活性的要求,目前電腦橫切機得到了越來越廣泛的推廣。根據控制系統(tǒng)的不同,電腦橫切機有兩大類:
  • 第一類是采用單片機和普通變頻器進行控制。在單片機中進行位置閉環(huán),然后將速度指令發(fā)送給變頻器,從而驅動馬達與紙板的進給進行跟隨。其優(yōu)點是成本低,但由于單片機對位置閉環(huán)控制的掃描周期較長,導致高速下的速度給定精度較低;同時普通變頻器的跟隨特性較差,無法完全跟隨給定,從而進一步帶來誤差。
  • 第二類是采用專業(yè)運動控制系統(tǒng)和伺服驅動器進行控制。位置閉環(huán)直接由運動控制系統(tǒng)來控制。毫秒甚至是微秒級的運算周期可以保證高精度的位置給定;同時伺服系統(tǒng)出色的跟隨特性也能夠保證更高的精度。
將在本文中介紹的橫切方案,即是采用西門子運動控制系統(tǒng)及伺服驅動器的第二類方案。【機械結構】
  目前的瓦楞紙生產線中,橫切部分一般稱為橫切機臺。通常,橫切機臺只有一個刀輥馬達,而沒有主動進給部分。即使有進給馬達,也不會采用伺服驅動,而是采用普通變頻器來驅動。因此,瓦楞紙板的進給量需要由測量輥檢測后傳送給運動控制系統(tǒng),通過同步或電子凸輪功能控制刀輥驅動器。

【系統(tǒng)配置】
  下圖為采用西門子運動控制系統(tǒng)Simotion D410 及伺服驅動器Sinamics S120的系統(tǒng)配置圖。
 
配置圖中共包含以下組件:
• 上位控制工控機作為人機界面,接收用戶的給定與設置,同時管理訂單,并與整線控制系統(tǒng)進行通訊;
• Simotion D410是西門子公司最新的單軸運動控制系統(tǒng),與上位工控機之間通過標準工業(yè)以太網(D410 PN型)進行通訊:接收設置與訂單,并且實時將機器的狀態(tài),如車速、電機電流、電機溫度等信息傳送給工控機進行處理或顯示;
• 伺服驅動器Sinamics S120接收Simotion D410發(fā)出的位置指令,并且以125微秒為周期進行刀輥位置采樣,并進行位置閉環(huán)控制(當激活了動態(tài)伺服控制功能DSC時),驅動刀輥馬達運轉;
• 外部編碼器安裝在測量輥上,用于檢測瓦楞紙板的進給量,作為電子凸輪的主軸位置值;
• 當需要對瓦楞紙進行色標跟隨橫切時,可以將色標傳感器連接到Simotion D上的快速輸入點上。而Simotion D可以通過編程實現色標補償功能。
【性能指標及亮點】
根據機械部分及電機功率的不同,目前配備該方案的橫切機可以達到下面的性能指標:
• 幅寬:1400 mm ~ 3300 mm 
• 車速:120 m/min ~ 350 m/min 
• 裁切長度:300 mm ~ ∞ 
• 裁切精度:±1 mm
而該解決方案具有的性能亮點包括:
• 電子凸輪裁切; 
• 五次多項式凸輪曲線,降低對機械系統(tǒng)的沖擊; 
• 裁切時刀輥與材料同步,同步超速可調; 
• 切長不停機更改,并且立即生效; 
• 根據需要可以進行色標跟蹤裁切。

 

狀 態(tài): 離線

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