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英威騰無紡布平面口罩機控制系統應用方案
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一、引言

要說2020年最熱門的自動化設備,那一定是口罩機。全球新冠肺炎疫情肆虐,醫療物質和日常防護大量消耗,海內外對口罩的需求量暴漲。口罩需求的暴漲,也直接導致了市場上對口罩機需求的增加。

由于口罩機線體長,零部件多,口罩又是軟件產口,穩定性較差,要做運勁自如,壓合精準,達成良品率和機器故障率等核心指標并不容易。面對市場上的魚龍混雜和巨大的供需缺口,為保障口罩企業高效高速高質運轉,英威騰結合自身優勢,深度研發工藝流程,集合專業優勢力量,以英威騰控制器伺服變頻器觸摸屏為核心,打造出通用的無紡布平面口罩機生產線控制系統應用方案。該方案不僅滿足客戶的使用需求,而且大幅度提升設備產能和品質,讓科技助力口罩生產更加智能高效。

在抗疫陣線中,英威騰人雖然不是醫療工作者,但我們愿以實際行動盡社會責任,成為口罩機生產廠家的可靠后援,以科技賦力,讓防控戰疫更加硬核。

二、設備(或系統)工藝及控制要求

1. 無紡布平面口罩機工藝:

平面口罩是由口罩本體和耳帶組合而成,傳統口罩設備是指負責口罩本體成型、打片的本體機和負責耳帶焊接的耳帶機組成,而本體機的效率較高 (120-150 片/分鐘) ,耳帶焊接機則相對較低 (40-60 片/分鐘) ,為了實現本體機與耳帶焊接機產量的完美配合,需要一臺本體機搭配 2 到 3 臺耳帶焊接機,在全自動的一體化設備中,一般一臺口罩本體機也是連線 2 到 3 臺耳帶焊接機。

圖1 無紡布平面口罩機工藝圖

2. 無紡布平面口罩機控制要求:

應用方案主要包含AX70系列可編程控制器、HMI、DA200高性能通用交流伺服系列、GD350系列高性能多功能變頻器,可滿足用戶的使用需求。

原材料經被動拖動放卷裝置,變頻器實現較恒定的張力供料;口罩定型通過專用的機械模具,配合超聲波模具印出相應圖案;分左右兩工位的耳帶熔接工位,通過控制耳帶開/關夾、耳帶剪斷、平臺升降等多工位配合,將耳帶焊接在口罩上;兩邊折疊定型,水平軸將機型伸出結構將口罩成兩半,折疊在一起;熔接工位及折疊定型工位,需要保持平臺與原料同步焊接,伺服系統應用電子凸輪追剪功能實現往返操作。

圖2無紡布平面口罩機電氣系統應用示意圖

圖2是無紡布平面口罩機電氣系統應用示意圖;該系統是PLC與伺服驅動器通過EtherCAT通訊總線實現多軸控制,與觸摸屏通過 Modbus TCP 通訊;具有可靠的穩定性,速度快,兼容性高的特點;主傳送帶采用變頻器調節電機輸送、步進馬達翻轉,在焊接及折疊過程中有兩軸需往返跟隨主軸運行,需支持較復雜的同步指令。傳動精確,控制穩定,速度可調。簡易調節裝置,換料方便,穩定性高故障率低。

3. 方案特點:

* 方便接線:本方案采用EtherCAT總線方案,控制器與伺服通過網線連接,節約大量接線時間,提高生產速度;

* 簡便排障:總線方式通訊反饋各軸故障情況,節約故障排查難度與時間;

* 提高精度:EtherCAT總線高響應速度與同步控制,提高裁切與焊耳定位精度;

* 提高產能:伺服相對氣缸擁有更高的響應與運行速度,英威騰DA200高性能伺服驅動器2.0kHz響應頻寬、快速跟隨系統指令。

三、設備(或系統)應用方案設計及效果說明

1. 電氣選型清單:

名稱
型號
數量
品牌
備注
控制層
HMI
VS-070HS
1
INVT
以太網接口
CPU模塊
AX70-C-1608P
1
INVT

電源模塊
AX-PWR
1
INVT

數字量輸入模塊
AX-EM-1600D
1
INVT

數字量輸出模塊
AX-EM-0016DP
1
INVT

驅動層
伺服驅動
SV-DA200-1R5-2-N0
1
INVT
EtherCAT通信
伺服驅動
SV-DA200-0R4-2-N0
2
INVT
EtherCAT通信
伺服驅動
SV-DA200-0R7-2-N0
1
INVT
EtherCAT通信
伺服驅動
SV-DA200-0R2-2-N0
1
INVT
EtherCAT通信
開環步進驅動器

10
外購
EtherCAT通信
閉環步進驅動器

3
外購
EtherCAT通信
執行層
伺服電機
SV-MM13--1R5E-2-1A4
1
INVT
1.5kw
伺服電機
SV-MM06--0R4G-2-1A0
2
INVT
0.4kw
伺服電機
SV-MM08--0R7-2-1A0
1
INVT
0.7kw
伺服電機
SV-MM06--0R2G-2-1A0
1
INVT
0.2kw
步進電機

13
外購

邊帶下壓0.4kw,落料伺服0.75kw,耳帶下壓伺服1.5kw,傳送帶伺服0.75kw,傳輸皮帶同步伺服0.4kw。

2. 無紡布平面口罩機圖片:


圖3:無紡布平面口罩機整體外觀

圖4:無紡布平面口罩機正面部分

圖5:無紡布平面口罩機側面部分

四、英威騰無紡布平面口罩機控制系統應用方案優勢簡介

1.英威騰AX70系列可編程控制器采用高速處理器和EtherCAT高速總線,支持大規模分布式I/O;標配多種通訊接口,具備強大的組網能力,適用于多種應用場合。集成高性能的運動控制,電子凸輪,電子齒輪,飛剪,追剪等功能齊全,能滿足用戶實時、高速、高精度和個性化控制需求,只需通過簡單的參數設定和程序編寫,就可輕松實現定位控制、高度同步控制和凸輪控制等,控制伺服,步進,變頻器協同工作。

2.英威騰PLC運算速度極快,位指令1ns,浮點運算指令150ns。與伺服采用EatherCat通訊,通訊速率高達100Mbps,抗干擾能力強,同時省去很多復雜的接線。

3.英威騰DA200高性能伺服滿足高速、高精、柔性的應用要求,生產速度更快,裁切與焊耳定位精度更高,易用性和拓展性強更強,支持大規模分布式擴展,支持32軸多軸運動。

4.核心電氣部件全套采用英威騰產品,系統性能穩定可靠;同時支持各種編程語言,梯形圖,ST語言等簡便易懂。

五、結束語

英威騰無紡布平面口罩機控制系統應用方案的成功應用,提供了更高性價比的無紡布平面口罩機系統的解決方案,有效的解決了傳統控制電氣布線復雜,效率低、故障率高等問題,實現了許多傳統控制無法實現的功能。英威騰產品的易用性使得口罩機調試維護變得輕松快捷。基于EtherCAT工業以太網,大幅度提升生產效率,滿足疫情期間的口罩緊急需求。

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