英威騰 PLC 系統(tǒng)方案： 瓦楞紙箱機械行業(yè)的幕后“英雄”

　　瓦楞紙產線猶如一條精密運作的“流水線”，將一卷卷 原紙巧妙轉化為各式瓦楞制品，其中最常見的便是瓦楞紙 箱。這一過程分兩大核心階段：濕部聚焦瓦楞紙成型，通過 接紙機、單面機、糊附機、雙面機等設備，讓原紙逐步“蛻 變”;干部則負責精細化加工，縱切機精準分割，橫切機按 需裁切，龍門堆垛機高效碼放，其中，橫切機是產線的核心 工藝設備，它決定了產線的最大生產效率。

　　1 項目背景

　　在某瓦楞紙箱橫切機項目中，對控制系統(tǒng)的主要應用需 求如下：

　　· 切割幅寬大，電機功率大，單電機難以拖動，需多電 機對拖;

　　· 切割精度、速度要求高，需專用算法電子凸輪;

　　· 橫切工位震動大、主軸編碼器波動大，橫切精度低。

　　為了解決這些問題，該企業(yè)決定引入英威騰PLC控制系 統(tǒng)方案，以期實現(xiàn)橫切機的高效智能化升級。

　　2 設備原理

　　橫切機通過機械傳動與電子控制系統(tǒng)的協(xié)同運作，實現(xiàn) 紙板的精準裁切。其核心原理包括：

　　· 送紙與測量：進紙輥驅動紙板以恒定速度移動，測量 輪(或編碼器)實時監(jiān)測紙板位移，將長度信號轉化為電信 號反饋至控制系統(tǒng);

　　· 刀軸驅動：上下刀軸由伺服電機驅動，通過齒輪或同 步帶實現(xiàn)同步旋轉。刀軸線速度需與紙板移動速度精確匹 配，確保切口平整;

　　· 剪切執(zhí)行：當紙板達到預設長度時，控制系統(tǒng)觸發(fā)刀 軸旋轉，刀具在同步角內完成切紙動作，隨后刀軸復位等待 下一次剪切(如圖1)。

圖1瓦楞紙箱橫切機工藝流程步驟圖

　　3 英威騰瓦楞紙箱橫切機控制系統(tǒng)方案介紹

　　3.1 重點與難點

　　(1)切割幅寬大，電機功率高，需多電機對拖

　　· 大幅寬(如≥2.5m)切割時，刀軸易因自重與扭矩不 均導致形變，影響切割精度;

　　· 高功率電機(如≥60kW)啟動與制動時產生沖擊電 流，對電網及機械結構造成沖擊;

　　· 多電機對拖需實現(xiàn)扭矩均衡分配，避免因負載不均導 致電機過載或機械損傷。

　　(2)切割精度、速度要求高，需專用算法電子凸輪

　　· 高速切割(如≥250m/min)時，切割紙張精度誤差控 制在±0.5mm;

　　· 電子凸輪算法需實時計算刀軸相位，避免因計算延遲 導致切割偏差。

　　(3)橫切工位震動大、主軸編碼器波動大，影響橫切 精度

　　· 切割瞬間沖擊力導致機架震動，編碼器信號出現(xiàn)波 動，反饋至控制系統(tǒng)引發(fā)誤差累積;

　　· 震動頻率與電機轉速耦合，可能引發(fā)共振，加劇精度 下降。

　　3.2 解決思路

　　(1)整合機械結構與驅動控制，解決形變與多電機協(xié) 同問題。系統(tǒng)采用對稱刀軸支撐與預緊力裝置增強剛性; 電 機矢量控制實現(xiàn)低速大扭矩，多電機通過功率平衡、扭矩分 配技術，確保動力均衡，同時配置能量回饋單元回收制動 能，兼顧效率與穩(wěn)定性。

　　(2)通過算法與硬件協(xié)同提升動態(tài)控制精度?；跁r 間基準的電子凸輪算法同步刀軸與主軸，前饋控制補償慣 性;硬件選用23位編碼器與高性能FPGA/DSP，提升響應與 檢測精度。結合空氣彈簧減震、動平衡刀軸及振動補償算 法，動態(tài)消除噪聲并調整位置，保障高速精度。

　　3.3 控制系統(tǒng)架構

　　英威騰瓦楞紙箱橫切機控制系統(tǒng)方案采用了先進的TP系 列運控型控制器、DA200 EtherCAT總線伺服驅動器、Flex系 列IO、GD350A系列變頻器以及VS-Q系列觸摸屏等設備，通 過大功率伺服雙驅拖動、功率平衡技術、驅動內置橫切專用 電子凸輪等功能，提高切割精度和效率，減少紙張浪費，系 統(tǒng)架構如圖2、圖3所示。

　　3.4 參數(shù)配置與調試

　　在系統(tǒng)安裝完成后，進行了詳細的參數(shù)配置和調試工 作，技術人員通過程序自動校驗參數(shù)合理性，建立產品規(guī)格 與參數(shù)映射庫，實現(xiàn)快速切換;對插刀、升降、承接等部件 進行多軸同步校準與動態(tài)響應測試，結合激光位移傳感器實 時補償，將裁切誤差控制在±0.2mm，最終保障設備高精度 穩(wěn)定運行。

　　3.5 生產運行與監(jiān)控

　　橫切機系統(tǒng)上線后，設備運行速度穩(wěn)定在150m/min(常 規(guī)工況)，高速模式下可達250m/min，充分適配企業(yè)高效生 產需求。操作人員可通過人機交互觸摸屏實時監(jiān)控主軸轉速、 切割精度、電機負載等核心參數(shù)，并動態(tài)調整切割長度、壓力 值等工藝參數(shù)，同時支持故障代碼快速定位與遠程診斷。

　　4 客戶收益

　　· 提效創(chuàng)利：通過優(yōu)化控制算法和硬件配置，英威騰PLC 系統(tǒng)方案顯著提升了產線的生產效率，800mm以上紙最高 加工效率350m/min，增強了企業(yè)競爭力;

　　· 品質提升：遠端編碼器避開橫切震動區(qū)保證切割精 度，遠端無料時，平滑切換至近端編碼器，保證全流程可橫

　　切，減少紙張浪費，保證全流程可橫切，減少紙張浪費，成 品造型美觀，提升了客戶滿意度;

　　· 降低運維成本：橫切刀大幅寬出力均勻，減少刀輥扭 力，提高刀輥機械壽命，遠程運維功能和便捷的調試工具減 少了現(xiàn)場維護時間和成本，提高了設備的整體可用性。

圖2英威騰瓦楞紙箱橫切機控制系統(tǒng)架構圖

圖3現(xiàn)場設備圖

　　5 案例意義

　　英威騰瓦楞紙箱橫切機PLC系統(tǒng)方案完全滿足橫切機生 產線快速精準定位和高速生產的要求，不僅提升生產效率和 質量，還降低了企業(yè)運營成本，為客戶贏得了市場和口碑， 增強市場競爭力。

　　英威騰深耕印包行業(yè)多年，在生產工藝與產品性能上不 斷實現(xiàn)迭代升級，其變頻器、伺服系統(tǒng)等核心產品不僅被廣 泛應用于裁切設備領域，更深度滲透至包裝材料復合、高速 貼標、智能印刷等全產業(yè)鏈環(huán)節(jié)，通過綠色、低碳技術與數(shù) 字智能技術的深度融合，為印包企業(yè)提供高效節(jié)能、精準可 控的可靠解決方案，助力客戶在競爭加劇的市場環(huán)境中實現(xiàn) 降本增效、品質躍升，搶占行業(yè)先機。