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本文詳盡介紹了瓦楞紙橫切機(jī)的工藝，并依據(jù)橫切機(jī)系統(tǒng)的要求結(jié)合永宏P(guān)LC，臺(tái)安伺服JSDA系列產(chǎn)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(jīng)濟(jì)一直保持高速增長的態(tài)勢，特別是在食品、飲料、電器和玩具等輕工業(yè)市場的內(nèi)需和出口的迅猛發(fā)展，促使與其相關(guān)的包裝行業(yè)也有很快的發(fā)展。瓦楞紙板箱在包裝領(lǐng)域里占相當(dāng)大的比重，橫切機(jī)是瓦楞紙板生產(chǎn)線末端的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，橫切機(jī)的性能是影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素之一，也是整個(gè)生產(chǎn)線電氣控制最復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)。隨著中達(dá)電通機(jī)電產(chǎn)品品種的增多和性能的提高，現(xiàn)在已經(jīng)用永宏的觸摸屏、信捷PLC、變頻器組成一個(gè)完整的橫切控制系統(tǒng)應(yīng)用于中、低速的瓦楞紙板生產(chǎn)線上，而且效果比較理想。本系統(tǒng)主要效能包括：
（1）生產(chǎn)效能及良率的提高
（2）橫切精度提高
（3）方便調(diào)試
（4）運(yùn)行平穩(wěn)
（5）操作簡便
2. 行業(yè)背景
目前市場存在兩種形式的瓦楞紙橫切機(jī)，行業(yè)中稱為機(jī)械橫切機(jī)和電腦橫切機(jī)。所謂機(jī)械橫切機(jī)就是采用機(jī)械連桿帶動(dòng)不同的凸輪來完成橫切的動(dòng)作；機(jī)械橫切機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，缺點(diǎn)在于橫切不同長度的紙板時(shí)，每次都必須重新調(diào)整連桿的長度，此調(diào)整動(dòng)作不易而且會(huì)影響橫切的精度； 另外由于連桿長度的限制，所以切紙可調(diào)的范圍很小。所謂電腦橫切機(jī)就是用單片機(jī)、PLC、電腦以算法來控制變頻器或伺服控制器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，帶動(dòng)機(jī)械完成切紙的功能，這種橫切機(jī)的生產(chǎn)效能及良率高、橫切精度高、方便調(diào)適、操作簡便、切紙范圍寬、機(jī)械結(jié)構(gòu)也簡單，因而廣泛被普遍采用。
近年來歐美和臺(tái)灣一些廠家先后推出專門應(yīng)用于瓦楞紙橫切的伺服控制器，例如：德國的倫茨、科比、臺(tái)灣的正頻等，這些系統(tǒng)切紙精度可達(dá)到±1mm，但價(jià)格很高，一般是變頻器系統(tǒng)的四到五倍，因此伺服電腦橫切機(jī)控制器一般用于高速橫切機(jī)上。國內(nèi)也有一些廠家利用工控機(jī)、PLC、單片機(jī)自行開發(fā)算法來控制變頻器完成橫切動(dòng)作，但這些系統(tǒng)一般用于速度60M/min以下的生產(chǎn)線，橫切精度誤差較大( 約為 ±3mm左右)，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格比較低。而目前國內(nèi)市場大多數(shù)生產(chǎn)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(jī)控制系統(tǒng)。永宏MC型PLC基本指令運(yùn)算處理的最短時(shí)間為0.24μs，高速計(jì)數(shù)輸入和輸出都可達(dá)到200KHZ，大大提升了控制器的運(yùn)行速度，再加上臺(tái)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P(guān)LC（FBs-20MC）、臺(tái)安JSDA系列伺服、編碼器組成的橫切控制系統(tǒng)，再配有完美的算法，可應(yīng)用于速度每分鐘100米的生產(chǎn)線，并且精度可達(dá)到±1.5mm。
系統(tǒng)功能如下：
觸摸屏：用于參數(shù)輸入和控制命令的發(fā)出
FBs-20MC：是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它進(jìn)行信號(hào)和資料處理，并利用高速脈沖控制變頻器完成橫切動(dòng)作。
切點(diǎn)接近開關(guān)：提供切刀切斷紙板時(shí)的反饋信號(hào)
輪刀軸心上的編碼器: 提供輪刀位置的反饋信號(hào)。
測紙輪上編碼器: 提供進(jìn)料速度和長度的反饋信號(hào)。
臺(tái)安JSDA系列伺服: 控制變頻電機(jī)，經(jīng)由減速機(jī)直接控制刀輥。
托紙輥 : 托起紙板和測紙輪，有些廠家為節(jié)省成本采用托紙板，但效果相對差些。
進(jìn)紙輥：有電機(jī)帶動(dòng)，一是給紙板前進(jìn)提供動(dòng)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(jìn)料方向從左向右，輪切刀上刀為逆時(shí)針、下刀順時(shí)針為正轉(zhuǎn)方向。
4.橫切控制的實(shí)現(xiàn)方法
首先讓我們先談?wù)勥\(yùn)用了PLC那些特殊功能，要實(shí)現(xiàn)橫切功能，PLC【浮點(diǎn)運(yùn)算】的算法是必不可少的關(guān)鍵，永宏P(guān)LC在進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，只要先把資料變成十進(jìn)位浮點(diǎn)數(shù)，然后再把十進(jìn)位浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)位浮點(diǎn)數(shù)，如此即可完成二進(jìn)位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的功能。程序中還需應(yīng)用了PLC許多功能如 : 高速計(jì)數(shù)中斷、外部中斷、計(jì)時(shí)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(dòng)作有三個(gè)區(qū)域，同步區(qū)是切刀切斷紙板的區(qū)域，必須保證與紙板同速，這樣才能保證切刀既不會(huì)撕紙也不會(huì)堵紙，切口才會(huì)齊整，才會(huì)切出合格的產(chǎn)品；高速返回區(qū)的速度由紙板速度和切紙長度以及輪刀周長計(jì)算得到；減速區(qū)的速度要固定，以確保停刀位置的一致性。三個(gè)區(qū)域的大小要依據(jù)機(jī)械的具體情況確定，在程序設(shè)計(jì)中還要考慮速度波動(dòng)時(shí)帶來的影響，精確控制刀的位置，這樣才能減小誤差，達(dá)到最佳的效果。
5.結(jié)論
本系統(tǒng)以中、低速瓦楞紙生產(chǎn)線為主要的銷售市場，不論是舊設(shè)備改造還是新設(shè)備配套，對橫切機(jī)的需求量都很大，我們進(jìn)行的系統(tǒng)整合方面的特點(diǎn)，使該系統(tǒng)又具備了很好的性價(jià)比，因此具有廣闊的市場前景。
本文作者：
上海范堤商貿(mào)：楊駿
無錫德瑞成：丁曉東
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