瓦楞紙板橫切控制系統應用

本文詳盡介紹了瓦楞紙橫切機的工藝，并依據橫切機系統的要求結合永宏PLC，臺安伺服JSDA系列產品的特色，提供客戶高附加值的解決方案。

1. 引言
近年來我國經濟一直保持高速增長的態勢，特別是在食品、飲料、電器和玩具等輕工業市場的內需和出口的迅猛發展，促使與其相關的包裝行業也有很快的發展。瓦楞紙板箱在包裝領域里占相當大的比重，橫切機是瓦楞紙板生產線末端的一個重要的環節，橫切機的性能是影響產品質量和生產效率的重要因素之一，也是整個生產線電氣控制最復雜的一個環節。隨著中達電通機電產品品種的增多和性能的提高，現在已經用永宏的觸摸屏、信捷PLC、變頻器組成一個完整的橫切控制系統應用于中、低速的瓦楞紙板生產線上，而且效果比較理想。本系統主要效能包括：
（1）生產效能及良率的提高
（2）橫切精度提高
（3）方便調試
（4）運行平穩
（5）操作簡便

2. 行業背景
目前市場存在兩種形式的瓦楞紙橫切機，行業中稱為機械橫切機和電腦橫切機。所謂機械橫切機就是采用機械連桿帶動不同的凸輪來完成橫切的動作；機械橫切機的優點是價格便宜，缺點在于橫切不同長度的紙板時，每次都必須重新調整連桿的長度，此調整動作不易而且會影響橫切的精度； 另外由于連桿長度的限制，所以切紙可調的范圍很小。所謂電腦橫切機就是用單片機、PLC、電腦以算法來控制變頻器或伺服控制器驅動馬達，帶動機械完成切紙的功能，這種橫切機的生產效能及良率高、橫切精度高、方便調適、操作簡便、切紙范圍寬、機械結構也簡單，因而廣泛被普遍采用。

近年來歐美和臺灣一些廠家先后推出專門應用于瓦楞紙橫切的伺服控制器，例如：德國的倫茨、科比、臺灣的正頻等，這些系統切紙精度可達到±1mm，但價格很高，一般是變頻器系統的四到五倍，因此伺服電腦橫切機控制器一般用于高速橫切機上。國內也有一些廠家利用工控機、PLC、單片機自行開發算法來控制變頻器完成橫切動作，但這些系統一般用于速度60M/min以下的生產線，橫切精度誤差較大( 約為 ±3mm左右)，其優點是價格比較低。而目前國內市場大多數生產線的速度都在每分鐘100米左右，急需性能界于此二者之間的電腦橫切機控制系統。永宏MC型PLC基本指令運算處理的最短時間為0.24μs，高速計數輸入和輸出都可達到200KHZ，大大提升了控制器的運行速度，再加上臺安JSDA系列伺服的精確定位。因此我們采用信捷觸摸屏（TP560）、永宏PLC（FBs-20MC）、臺安JSDA系列伺服、編碼器組成的橫切控制系統，再配有完美的算法，可應用于速度每分鐘100米的生產線，并且精度可達到±1.5mm。

系統功能如下：
觸摸屏：用于參數輸入和控制命令的發出
FBs-20MC：是整個系統的核心，它進行信號和資料處理，并利用高速脈沖控制變頻器完成橫切動作。
切點接近開關：提供切刀切斷紙板時的反饋信號
輪刀軸心上的編碼器: 提供輪刀位置的反饋信號。
測紙輪上編碼器: 提供進料速度和長度的反饋信號。
臺安JSDA系列伺服:　控制變頻電機，經由減速機直接控制刀輥。
托紙輥 : 托起紙板和測紙輪，有些廠家為節省成本采用托紙板，但效果相對差些。
進紙輥：有電機帶動，一是給紙板前進提供動力，二是保持紙板具有一定張力。
出紙輥：做為輸送、切斷紙板作用。
進料方向從左向右，輪切刀上刀為逆時針、下刀順時針為正轉方向。


4.橫切控制的實現方法
首先讓我們先談談運用了PLC那些特殊功能，要實現橫切功能，PLC【浮點運算】的算法是必不可少的關鍵，永宏PLC在進行浮點運算時，只要先把資料變成十進位浮點數，然后再把十進位浮點數轉化為二進位浮點數，如此即可完成二進位浮點數運算的功能。程序中還需應用了PLC許多功能如 : 高速計數中斷、外部中斷、計時器中斷、指針寄存器、高速脈沖輸出等，都是此控制理論必不可少的功能。

切刀的動作有三個區域，同步區是切刀切斷紙板的區域，必須保證與紙板同速，這樣才能保證切刀既不會撕紙也不會堵紙，切口才會齊整，才會切出合格的產品；高速返回區的速度由紙板速度和切紙長度以及輪刀周長計算得到；減速區的速度要固定，以確保停刀位置的一致性。三個區域的大小要依據機械的具體情況確定，在程序設計中還要考慮速度波動時帶來的影響，精確控制刀的位置，這樣才能減小誤差，達到最佳的效果。

5.結論
本系統以中、低速瓦楞紙生產線為主要的銷售市場，不論是舊設備改造還是新設備配套，對橫切機的需求量都很大，我們進行的系統整合方面的特點，使該系統又具備了很好的性價比，因此具有廣闊的市場前景。