瓦楞紙橫切機改造方案

前言

近年來，由于世界計算機技術及電力電子技術的迅猛發(fā)展，為交流變頻技術的發(fā)展提供了前提條件，尤其是電流矢量控制的變頻伺服控制器的出現(xiàn)，其1：1000的變頻范圍，150%的零速轉矩，0.01HZ的速度分辨率，在眾多領域內具備了優(yōu)異的控制性能，優(yōu)異的性能價格比已成為取代直流伺服控制的潮流。

　　性能比較

當今瓦楞紙橫切機主要有機械刀和電腦刀之分，從控制系統(tǒng)來分電腦刀又有直流系統(tǒng)和交流變頻系統(tǒng)兩種。

機械刀主要由主電機同時拖動雙面機和橫切機，靠調整主電機和橫切機之間的機械無級調速箱的傳動比來調整剪切長度。這就決定了機械刀有以下缺點：

　　1、 更換工單時必須調整機械無級調速箱的傳動比和機械刀的偏心裝置。使換工單的時間長及廢品增多。

　　2、 由于紙板的長度由調速箱的傳動比來調整，所以一旦調速箱出現(xiàn)機械磨損、齒輪間隙過大，雙面機皮帶打滑，紙板的精度就難以保證。因此機械刀在使用約一年后就會出現(xiàn)紙板長度誤差過大的現(xiàn)象，紙板隨著生產的速度越高其長度誤差越大。一般紙板長度誤差大于5MM。

　　3、 機械刀的調速靠主電機使用滑差電機來調速，由于滑差電機低速力矩差、效率低，與變頻調速系統(tǒng)相比，耗電量要大的多。

電腦刀的傳動結構與機械刀的不同：雙面機和橫切機分別由不同的電機驅動，橫切機由電腦、調速系統(tǒng)、檢測輪組成一個速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，由檢測輪將紙板的速度檢測并送進電腦，電腦根據紙板的速度和預設的紙板長度按固有的算法算出橫切機的速度指令，并將速度指令發(fā)給調速系統(tǒng)，由調速系統(tǒng)控制橫切機的刀速，實現(xiàn)紙速和刀速的同步控制。

　　根據調速系統(tǒng)的的不同，電腦刀又分為直流調速系統(tǒng)和交流伺服調速系統(tǒng)之分。與機械刀相比有以下優(yōu)點：

　　1、電腦刀由于單獨控制橫切刀，紙板長度靠預定的算法調整橫切機刀速來實施，故此不存在換單時的機械調整，從而減少廢品和提高生產率。

　　2、電腦刀的機械結構要比機械刀的結構簡單得多，紙板精度也并非靠機械的精度來實現(xiàn)，不存在調速箱的機械磨損等問題。電腦刀的紙板精度主要由檢測輪（旋轉編碼器）、調速系統(tǒng)（直流、交流伺服）等電氣元件的分辨率以及控制算法而定，其精度要比機械刀的精度要可靠得多，電腦刀的紙板精度一般在+/-1~2MM以內。

　　3、檢測輪的打滑也會導致紙板長度精度變差，但檢測輪的打滑與雙面機皮帶的打滑相比要輕的多，也容易消除的多。

電腦刀的直流調速系統(tǒng)與交流伺服調速系統(tǒng)控制橫切機的紙板精度、生產效率都比機械刀的精度高，但直流調速系統(tǒng)有以下缺點：

　　1、 造價比交流變頻調速系統(tǒng)高約20%。

　　2、 耗電量比交流變頻調速系統(tǒng)高約10~15%

　　3、 直流系統(tǒng)低速有死區(qū)，造成控制不穩(wěn)定。

　　4、 直流電機的碳刷必須定期維護和更換。

　　 因此，全電腦交流變頻控制系統(tǒng)是目前瓦楞紙橫切機最佳的控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)簡介

QP-Ⅱ型瓦楞紙橫切機全電腦交流伺服變頻控制系統(tǒng)是本公司開發(fā)，并經過兩次重大改進，現(xiàn)已成為國內最先進的瓦楞紙橫切機控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)的組成如下:

　　橫切機電腦控制系統(tǒng)主要由上位計算機、下位計算機、伺服執(zhí)行機構、信號采集元件及變換電路、人機對話控制柜等幾部分組成:

　　1、上位計算機的基本功能及配置

　　本系統(tǒng)采用了兩級計算機控制，上位機主要完成數據給定，畫面顯示及部分管理控制功能，可安排上百組剪切訂單和記錄生產數據，并配置有自學習軟件用以補償和修正各種情況引起的剪切誤差。上位機采用適用于工業(yè)現(xiàn)場的工控機，鍵盤采用帶防塵的薄膜鍵盤。具有適應現(xiàn)場環(huán)境粉塵大的特點。其與下位機通訊是通過RS-232/422串行口通訊模塊，具有抗干擾能力強的特點。

　　2、下位機（中央處理器）采用日本三菱公司的可編程控制器，是整個控制系統(tǒng)的核心。負責將采集的信號處理，按照伺服控制的原理發(fā)出指令，完成一系列的控制。

　　3、本系統(tǒng)的主軸驅動及伺服控制的速度、位置檢測部件均采用旋轉編碼器。其精度高與可靠性高的特點為伺服高精密控制提供可行性。

　　4、系統(tǒng)的執(zhí)行機構采用交流伺服變頻器和大功率交流伺服電機。其大啟動力矩和高速度精度的特點為高速度、高精度生產提供保證。

　　5、刀架采用無偏心裝置的電腦橫切刀，而電機與刀架之間連接是帶消間隙的減速機構。

　　6、送紙電機（即主軸驅動）采用變頻伺服控制，采用這種方式可以使到送紙的速度穩(wěn)定，提高紙板的剪切精度，而且可與橫切機的電機共用制動功率，實現(xiàn)交流伺服再生制動，與機械刀相比，節(jié)能達到30%以上。

　　投資與回報

瓦楞紙橫切機由機械刀改為QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制的電腦刀的造價為￥320000.00。

　　以1.6米瓦楞紙線、月產值為￥5000000.00、電費為￥1.00，每天生產8小時計算回報周期：

　　A）機械刀的剪切精度為+/-5MM以上，電腦刀的剪切精度為+/-1~2MM，以平均紙板長度為1200MM計算，側提高剪切精度一項每月可節(jié)約成本：

　　產值*精度差/平均紙板長度=產值*0.005=￥25000.00

　　B）1.6米線機械刀的雙面機耗電量約為25KW/H，而交流伺服變頻電腦刀的雙面機與橫切機耗電量僅為10KW/H以下，以每天生產8小時計算，月節(jié)電費為：（25-10）*8*30*1.00=3600.00

　　C）機械刀要保證+/-5MM的精度，一般生產速度不可能大于80米/分，而交流伺服變頻的電腦刀其生產速度可達到100~120米/分，再加上其換單快捷，這就大大提高了生產效率，同時也降低了單面機、涂膠機、雙面機的加熱、加壓、傳動能耗。

　　綜合以上所述，改造橫切機的投資在一年內時間就可回收。

　　系統(tǒng)技術指標、設備清單

　　QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制電腦刀技術指標如下：

　　速度：100米~120米

　　刀架寬度：1.6米，1.8米，2.0米

　　剪切精度：+/-1~2MM （95%）

　　變速剪切精度：+/-2MM （95%）

　　最短剪切長度：500MM

　　最長剪切長度：6000MM

　　QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制電腦刀設備清單如下：

　　編號 名稱 型號 數量 產地（廠家）

　　1 電腦橫切刀刀架 1 成都飛機包裝公司

　　2 主軸驅動變頻器 A11 1 安邦信

　　3 伺服驅動變頻器 A11 1 安邦信

　　4 通用型變頻器 E11 1 安邦信

　　5 伺服電機 串繞組30KW 1 廣州建國電機廠

　　6 可編程控制器 FX2N-80MT 1 日本三菱公司

　　7 工業(yè)電腦 PⅡ-586 1 臺灣研祥公司

　　8 電控柜 1 國產

　　9 其他電氣元件 美國、日本