一、行業(yè)現(xiàn)狀

目前，造紙廠的出廠產(chǎn)品，一般是重量一噸以上的大卷“原紙”，而紙巾加工生產(chǎn)線，一般是從復卷機或折疊機開始，中間有大回旋切紙機，將切好的紙巾用輸送帶傳送至包裝機，包裝完還要進行裝箱等一系列加工工序之后，才能運往各大商超進行銷售。

市場上抽紙全自動包裝機的系統(tǒng)方案一般有兩種，一種是傳統(tǒng)方案，核心工藝由拉膜、切刀、中送伺服完成，而彩膜的包覆與燙合，則是由主軸帶動一整套連桿類的機械結構來完成。另外一種就是全伺服方案，將動作分解后由不同的伺服來完成，產(chǎn)出速度更快，但電氣成本相對傳統(tǒng)方案要高一些。

圖1 抽紙生產(chǎn)過程

二、項目背景

本項目客戶是專業(yè)的極具規(guī)模的衛(wèi)生紙包裝機制造商，所生產(chǎn)的抽紙全自動包裝機主要用于各種規(guī)格的軟抽紙巾的套袋包裝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工包裝，把未包裝的產(chǎn)品放到機器送料裝置上，即自動完成包裝。

英威騰深挖行業(yè)需求，深入研究工藝流程，為達到廠家的預算目標，推出了以英威騰控制器+伺服+變頻器+觸摸屏為核心的抽紙全自動包裝機生產(chǎn)線控制系統(tǒng)應用方案。

該方案控制層采用英威騰AX71作為系統(tǒng)核心控制器，對切刀、拉膜、中送等要求位置精準控制的工藝環(huán)節(jié)使用伺服電機驅動，對于理料、放膜使用變頻器驅動。伺服與控制器采用EtherCAT總線通訊連接。該系統(tǒng)傳動精準?？刂品€(wěn)定、速度快，以優(yōu)秀的性能和高性價比，幫助廠家提升包裝效率和品質，大幅提升產(chǎn)能，減少營運成本。

圖2 抽紙全自動包裝機工藝圖

三、抽紙全自動包裝機工藝及控制要求

抽紙全自動包裝機是紙巾生產(chǎn)線上的關鍵設備，負責將切好的疊紙進行自動包裝，它前接大回旋切紙機，后接中包機。

切紙機將條狀的疊紙分切成長寬固定的方塊，一般常見的規(guī)格170*190，厚度由抽紙張數(shù)決定，一般為150-200抽。接下來，抽紙全自動包裝機開始運作，通過一整套的操作，使用經(jīng)過彩印后的塑料膜把紙巾包好。這些操作主要包括拉膜、切膜、中送，縱向的包覆與燙合，橫邊的折疊與燙合等。其工藝流程為：1理料→2送料→3壓合→4拉膜→5切膜→6熱封貼合封口→7中送彈出→8兩側整形→9兩側熱貼合。

設備在高速運行過程中，對于控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性、定位精度、性能都有較高的要求。因為紙巾的柔性特征，切刀、拉膜、中送是包裝過程中極容易出錯的環(huán)節(jié)，保證包裝效果，避免封切不準、走膜跑偏、跑空袋等問題是一個不小的考驗。

四、英威騰包裝機設計方案

1.方案概述

該方案控制層采用英威騰AX71作為系統(tǒng)核心控制器，AX71除了PLC常有的功能之外，還具備高階運動控制功能，具有規(guī)劃32軸電子凸輪，64組TP補償，支持飛剪、追剪、插補等功能，編程方便快捷。驅動層采用英威騰DA200系列高性能伺服和GD20系列變頻器，伺服與控制器采用EtherCAT總線通訊連接。

2.系統(tǒng)拓撲圖

該系統(tǒng)是英威騰PLC與伺服驅動器通過EtherCAT通訊總線實現(xiàn)多軸控制，與觸摸屏通過ModbusTCP通訊，切刀與主軸采用電子凸輪關聯(lián)，簡便調節(jié)，換料方便。（見圖3）

圖3 抽紙全自動包裝機電氣系統(tǒng)應用示意圖

3.方案特點及優(yōu)勢

● 性能優(yōu)異，操作簡單

性能優(yōu)異，功能齊全，滿足用戶實時、高速、高精度和個性化控制需求。通過簡單的參數(shù)設定和程序編寫，就可輕松實現(xiàn)定位控制、高度同步控制和凸輪控制等，且各種編程語言齊全，梯形圖、ST語言等簡便易懂?？偩€通訊方式反饋故障情況，故障顯示一目了然，簡便高效排障。

● 高度集成，通訊極速

集成運動控制器功能，如電子凸輪、電子齒輪、飛剪、追剪、TP補償?shù)冗\動控制功能，于AX系列控制器中，編程調試方便，同時省去一個運動控制器?？刂破髋c伺服采用EtherCAT高速總線連接，通訊速率高達100Mbps，抗干擾能力強，同時省去復雜的接線，提高裝機效率。

● 高頻響應，分布擴展

PLC運算速度極快，位指令1ns，浮點運算指令150ns。伺服高速度響應，2.0kHz響應頻率，23位編碼器高精度同步控制，各軸之間的同步時間偏差小于1微秒。支持大規(guī)模分布式擴展，具備強大的組網(wǎng)能力，支持32軸多軸運動。

● 全套產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠

核心電氣部件全套采用英威騰產(chǎn)品，便于產(chǎn)品維護，且性能穩(wěn)定可靠。

● 電子凸輪，精品應用

運用電子凸輪功能做曲線運動，不需要繁瑣的更改機械凸輪，減少機械成本和磨損，追隨性更好，靈活性更強，簡單設定就可根據(jù)需求更改加工軌跡，具有更高的效率和穩(wěn)定性，設備運轉更順暢，柔性生產(chǎn)更靈活。

4.電氣選型清單（表1所示）

表1 電氣選型清單

五、項目成果

運行實踐表明，英威騰成功為該衛(wèi)生紙包裝設備廠家提供了成熟可靠的系統(tǒng)解決方案，包裝性能優(yōu)異，穩(wěn)定速度滿意，精度高，柔性好，性價比高，參數(shù)設定方便快捷，易用性強，并且具備靈活的拓撲結構和開放性，可根據(jù)市場需求進行傳統(tǒng)方案和全伺服方案高低配置，滿足細分市場需求。經(jīng)應用實踐，伺服+變頻器傳統(tǒng)方案包裝產(chǎn)出最高速度可達105包/分鐘，穩(wěn)定生產(chǎn)速度達100包/分鐘；采用全伺服方案，穩(wěn)定生產(chǎn)速度達130包/分鐘，達到市場先進水平。

圖4 抽紙全自動包裝機整體外觀

六、結語

一份可靠，成就美好的家居生活。英威騰在產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、成本控制、供應鏈管理、全流程質量管理、全球化服務網(wǎng)絡和6A專業(yè)服務都有極大優(yōu)勢，完全能滿足包裝設備客戶的要求。未來，英威騰將持續(xù)深耕印包行業(yè)，不斷推出具有競爭力的解決方案和定制化服務以滿足印包行業(yè)制造商對于企業(yè)降本增效、綠色節(jié)能的需求。