1 概論

　　1.1 行業(yè)設備工藝說明

　　嬰幼兒紙尿褲相當于一次性的內褲，其根據腰圍的圍合形式一般可分為兩種類型。一種是片式紙尿褲(環(huán)腰褲)，即紙尿褲的前片和后片在穿之前是分開的，穿著時通過固定在前腰圍或者后腰圍兩側的腰貼將前腰圍和后腰圍粘接起來，形成完整的內褲。另一種是套穿式紙尿褲，常見的有拉拉褲或者訓練褲，它的設計是用作紙尿褲和一般內褲的過渡物，拉拉褲采用與紙尿褲相同的材料與構造，但拉拉褲前腰圍和后腰圍是一體的，且腰圍具有彈性，穿著時直接將拉拉褲或者訓練褲套上即可。隨著寶寶月齡的增大，寶寶肢體的活動變得越來越豐富，從開始翻身，到學坐，學爬，學走路，更換紙尿褲也變得越來越有挑戰(zhàn)性;這個時期的寶寶正在通過玩耍來認知和探索世界，不被打擾的玩耍能夠幫助寶寶注意力更加集中，更有利于認知發(fā)展，現今拉拉褲的使用已經越來越廣泛。

　　【紙巾行業(yè)發(fā)展趨勢】

　　全球嬰兒紙尿褲市場規(guī)模增速緩，從2011年近5%的增速放緩至2019年約2%，2019年全球市場規(guī)模約13006億元。中國嬰兒紙尿褲市場規(guī)模不斷擴大，增速略有放緩但仍高于全球市場的總體增速，中國嬰兒紙尿褲市場規(guī)模增速從2011年的26%放緩至5%，2019年中國嬰兒紙尿褲市場規(guī)模達到610億。中國嬰兒紙尿褲市場份額不斷擴大，在全球嬰兒紙尿褲市場份額的占比逐步提升，占比從2010年的2%提升至2019年的5%。

　　面對市面上快速涌現的上千個品牌，競爭加劇的同時也帶來新的發(fā)展活力，人口基數和消費升級推動母嬰市場增長，新生代年輕消費者的多元需求推動著母嬰市場不斷更新迭代。拉拉褲一躍成為嬰兒紙尿褲高端、細分領域里的趨勢大單品。相關數據顯示，中國拉拉褲和紙尿褲的市場規(guī)模之比是3:7，美國是7:3，對比國外，市場空間非常大。我國紙尿褲的發(fā)展是積極向上的，但由于2020年新冠疫情的到來，使得原材料方面受到了一定影響，而紙尿褲廠商們也紛紛投入口罩的懷抱，雖說后疫情時期基本平穩(wěn)回歸，但紙尿褲行業(yè)也是度過了一陣艱難時期。

　　【拉拉褲結構】

　　注：1、親水無紡布(表層) 2、拒水無紡布(立體護圍) 3、傳導層無紡布 4、棉芯 5、高分子 6、上層衛(wèi)生巾 7、下層衛(wèi)生巾 8、PE 底膜 9、底膜復合無紡布 10、腰圍內側無紡布 11、腰圍外側無紡布 12、腿部橡筋 13、防側漏護圍橡筋 14、腰圍 15、腰圍橡筋

　　1.2 設備概況

　　【客戶概況】

　　· ***機械制造有限責任公司(以下簡稱“**”)成立于1988年，是國內領先、世界知名的一次性衛(wèi)生用品生產設備的專業(yè)制造商。

　　· 產品涵蓋嬰兒紙尿褲、訓練褲;婦女衛(wèi)生巾、護墊;成人紙尿布及成套包裝設備。

　　1.3 設備技術指標(客戶要求指標及競爭對手數據)

　　【主要技術參數】

　　電源：三相，380V，50/60HZ

　　合格率：≥97%(不包含膠機、換接料或材料接頭所產生的廢次品)

　　生產速度：600 pcs/min

　　產品尺寸：小號，中號，大號，加大號

　　【設備優(yōu)勢】

　　1.人機操作界面，全伺服高自動化控制

　　2.安全PLC系統(tǒng)，安全IO，安全STO

　　3.自動張力控制：配置張力開卷系統(tǒng)，恒張力控制及儲料機構，材料糾偏系統(tǒng)。

　　4.自動糾偏系統(tǒng)

　　5.質量控制，自動剔廢

　　2 設計方案

　　2.1 初步方案，選型難點等

　　【安全PLC系統(tǒng)】

　　寶潔要求使用安全PLC以及安全IO，并且需要符合ISO 13849-1 PL e及IEC 61508 SIL 3認證。

　　【IQ-R系列安全PLC優(yōu)勢】

　　安全CPU符合國際安全標準，可同時控制常規(guī)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。此外，可通過操作直觀的工程軟件GX Works3，集中進行常規(guī)控制和安全控制的編程。

　　網絡優(yōu)勢：

　　CC-Link IE Field現場網絡是使用工業(yè)以太網(1000BASE-T)的高速且大容量的開放型現場網絡，有以下幾個優(yōu)點：

　　(1)一般通訊與安全通訊組合

　　可通過CC-Link IE Field網絡整合常規(guī)通信和安全通信，在進行安全通信時，也可使用常規(guī)的以太網電纜，無需使用專用電纜等。經由CC-Link IE Field網絡，可將安全開關和安全光幕等連接到使用了安全CPU的系統(tǒng)，構建混合常規(guī)控制和安全控制的系統(tǒng)。

　　(2)數據通訊

　　在CC-Link IE Field現場網絡中，主站與從站進行高速且大容量的數據通信，分為定期通信和非定期通信。

　　(3)高通信速度

　　由于通信速度達到了1Gbps，提高了控制器之間通信以及控制器與現場設備通信的效率，進而縮短了生產節(jié)拍時間。

　　(4)使用以太網規(guī)格的電纜

　　連接接口使用了以太網規(guī)格的1000BASE-T，因此可以使用市面上銷售的1000BASE-T規(guī)格對應的以太網電纜，減少了配線成本。

　　(5)根據系統(tǒng)配置靈活配線

　　網絡配線可進行星型連接、線型連接、環(huán)型連接或混合連接?？刂葡到y(tǒng)進行星型連接時需要使用支持1000BASE-T的工業(yè)級交換式集線器。由于一個網絡中可同時存在星型連接及線型連接，因此控制盤之間可進行星型連接，流水線內可進行線型連接，靈活配線。

　　【與以往機型相比】：

　　【伺服系統(tǒng)】

　　此次拉拉褲主機線有101根伺服軸，功能方面需要：高級同步控制功能;凸輪功能;限位輸出功能;Mark檢測功能;

　　選用2個R64MTCPU的128軸系統(tǒng)。

　　R64MTCPU為可使用各種定位程序進行定位控制、同步控制、速度/轉矩控制等高級運動控制的CPU模塊。采用在同一基板模塊上安裝了可編程控制器CPU模塊和運動CPU模塊的多CPU系統(tǒng)，可實現高速順序控制和高精度運動控制。

　　2.2 選型思路，選型計算

　　【噴膠控制】

　　以往的噴膠控制使用的是Motion的限位輸出功能或者使用膠機自己的控制器。使用Motion的限位輸出功能，當主機線生產速度達到600 pcs/min后，在間隔比較小的噴膠位置，會出現不噴膠的情況。分析其原因可能和限位輸出功能的處理周期和基板通訊周期過長有關，Motion限位輸出功能不能滿足高速化噴膠的控制。此次拉拉褲線的標準速度為600pcs/ min，后續(xù)項目可能會達到600 pcs/min~1000 pcs/min。需要尋找一種滿足超高速噴膠的控制方法。

　　根據客戶的技術要求選擇使用柔性高速I/O控制模塊RD40PD01。柔性高速I/O控制模塊的輸入輸出響應不受CPU模塊的掃描時間和總線性能的影響，可實現μs級的高速響應，大大提高點膠精度。由于要進行硬件運算，因此響應時間的偏差更少，確保點膠輸出控制穩(wěn)定。配置了FPGA，使用工具進行FPGA的簡單設置，可降低硬件邏輯的開發(fā)成本。

　　【RD40PD01模塊主要性能參數】

　　2.3 選型結果，最終方案配置，系統(tǒng)配置

　　【方案配置】

　　3 項目總結

　　此次項目使用了三菱IQ-R系列安全PLC系統(tǒng)，此系統(tǒng)整合了一般控制與安全控制，大大節(jié)約了系統(tǒng)成本。而且，CCLink IE Field 高速大容量的開放網絡，也整合了一般遠程I/O、遠程起始模塊以及安全遠程I/O，兼容了一般通訊與安全通訊，簡化了繁雜的系統(tǒng)配置與現場網絡布線;高速和安全的數據通訊也保證了數據的實時性與安全性。