1. Bối cảnh dự án
Thiết bị dây chuyền gấp là thiết bị cốt lõi trong sản xuất giấy. Nó dùng để xử lý giấy cuộn thành giấy dạng dải, còn được gọi là máy làm giấy. Được sử dụng trong các tình huống tốc độ cao để đảm bảo nếp gấp gọn gàng, đạt được độ chính xác vị trí và tốc độ cao. Đồng thời, nhu cầu người tiêu dùng về khả năng dễ dàng rút tờ đầu tiên đòi hỏi phải chuyển đổi thông minh và linh hoạt giữa các bước công nghệ khác nhau, với sự phối hợp chặt chẽ trong quá trình vận hành.
Trước đây, thị trường dây chuyền gấp chủ yếu do các thương hiệu nước ngoài chiếm lĩnh. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển nhanh chóng của thị trường và nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng, ngày càng nhiều doanh nghiệp bắt đầu lựa chọn thương hiệu trong nước nhằm nâng cấp năng lực sản xuất, cải tiến quy trình và giảm mạnh chi phí.
2. Nguyên lý hoạt động
- Nạp giấy: Trục chính được điều khiển bởi biến tần.
- Cắt giấy: Trục chính chia thành trục nạp giấy trước và trục nạp giấy sau. Mỗi trục có 3 lưỡi dao phân bố đều, tức là mỗi vòng quay của trục sẽ cắt được 3 tờ giấy, tổng cộng là 6 tờ.
- Ghép giấy: Đầu tiên tách giấy phía trước và sử dụng bệ nâng trước để đón giấy. Tỷ lệ đồng bộ giữa bệ nâng trước và trục chính được quy đổi theo độ dày giấy.
- Gấp đuôi: Tách giấy phía sau và gấp đuôi lên/xuống. Do bệ nâng sau nằm dưới bệ nâng trước, nên trong quá trình bệ nâng trước đón giấy, bệ nâng sau sẽ đồng bộ theo tốc độ thấp hơn của bệ nâng trước để tránh va chạm.
- Chuyển giao: Sau khi đáp ứng điều kiện đặt trước, bàn tiếp nhận sẽ tiếp quản việc nối giấy, tỷ lệ đồng bộ giữa bàn tiếp nhận và trục chính được quy đổi theo độ dày. Do bàn tiếp nhận nằm dưới bệ nâng sau, nên trong quá trình nâng của bàn tiếp nhận, phải tránh các bước tách giấy sau và nâng sau để tránh va chạm.
- Tách giấy: Sau khi bàn tiếp nhận đạt kích thước giấy đặt trước, sẽ chuyển về chế độ tách giấy trước và nâng trước để đón giấy.
- Đưa giấy ra ngoài: Trong khi đang tách giấy trước và nâng giấy phía trước, bàn tiếp nhận sẽ hạ giấy dải đã xử lý xuống băng tải.
3. Giải pháp của INVT
Khách hàng trong ngành in bao bì tại thành phố Phật Sơn, Trung Quốc, trước đây sử dụng giải pháp điều khiển servo xung, nhưng gặp phải các vấn đề như hiệu quả thấp, đi dây phức tạp, khó nâng cấp cải tiến. Các yêu cầu như sau:
- Sử dụng truyền thông EtherCAT thay thế tín hiệu xung để nâng cao hiệu suất, mục tiêu là đạt tốc độ 120 m/phút.
- Điều chỉnh thời gian các công đoạn thông qua HMI.
- Tốc độ của các trục servo đồng bộ với tốc độ của trục nạp giấy.
Do đó, giải pháp dây chuyền gấp giấy của hãng INVT sử dụng tổ hợp AX71 PLC + Servo bus EtherCAT DA200 + biến tần GD350(*) + HMI VS070HS, tận dụng tối đa các chức năng bánh răng điện tử, đồng thời nhờ tính năng đồng bộ đa trục hỗn hợp, đạt được tốc độ cao trong các bước tách và gấp đuôi giấy.
*GD350A là dòng mới thay thế cho GD350 cũ.
3.1 Đặc điểm của giải pháp INVT
- Khả năng đồng bộ điều khiển mạnh mẽ:
- Trong quá trình ghép giấy, bệ nâng trước đồng bộ với trục mã hóa;
- Trong quá trình gấp đuôi, bệ nâng sau đồng bộ với bệ nâng trước;
- Trong quá trình chuyển giao, chuyển từ bệ nâng trước đồng bộ trục mã hóa sang bàn tiếp nhận đồng bộ trục mã hóa.
- Thời gian từng bước xử lý có thể điều chỉnh thông qua “số lượng miếng kích hoạt” để thích ứng với thực tế tại hiện trường.
- Tốc độ từng bước xử lý có thể điều chỉnh thông qua “số lượng miếng xử lý” để liên kết với tốc độ trục chính.
3.2 Sơ đồ hệ thống
3.3 Cấu hình giải pháp
| Hạng mục | Dòng sản phẩm | Số lượng | Mô tả |
|---|---|---|---|
| Bộ điều khiển | AX71-C-1608N | 1 | Dựa trên nền tảng Codesys |
| Module đầu ra số | AX-EM-0016DN | 2 | Điều khiển xylanh, van điện và các linh kiện điện khác |
| Module đầu vào số | AX-EM-1600D | 1 | Nhận tín hiệu từ cảm biến, nút nhấn và linh kiện điện khác |
| Màn hình HMI | VS070HS | 1 | 7 inch |
| Bộ điều khiển servo | Dòng DA200 | 6 | Model EtherCAT: mã hóa thụ động, tách giấy trước, nâng trước, tách giấy sau, nâng sau, bàn tiếp nhận |
| Biến tần | Dòng GD350 | 1 | Dùng cho trục chính nạp giấy |
Biến tần trục chính thực hiện nạp giấy và cắt giấy, được nối ghép với servo mã hóa thụ động qua khớp nối. Vận tốc vị trí của servo mã hóa thụ động bằng với vận tốc vị trí của biến tần chủ. Servo tách giấy trước và nâng trước hoàn thành việc ghép giấy và tách giấy; servo tách giấy sau và nâng sau thực hiện gấp đuôi; servo bàn tiếp nhận đảm nhiệm quá trình chuyển giao, phối hợp tách giấy và đưa giấy ra ngoài.
3.4 Ưu điểm của giải pháp INVT
- Hiệu suất:
Hiệu suất xử lý tối đa đạt 120 mét/phút, tương đương 14 dải giấy/phút. - Sản phẩm:
- Driver servo DA200 bus EtherCAT có thiết kế đi dây đơn giản, giúp tủ điện gọn gàng.
- DA200 hỗ trợ nhận dạng model trong chương trình, dễ dàng thay đổi mẫu mà không cần sửa mã.
- Nền tảng lập trình Codesys với ngôn ngữ phong phú, dễ thực hiện điều khiển và nâng cấp.
- Quy trình:
- Tham số hóa quy trình giúp thuận tiện trong vận hành thực tế.
- Servo mã hóa thụ động cải thiện độ chính xác và ổn định.
- Encoder độc lập thường đi dây phức tạp, chống nhiễu kém và khó tham gia liên kết đa trục, nhưng servo mã hóa thụ động khắc phục được các nhược điểm này.
- Chi phí:
Các phần: khung trước, đầu máy và khung sau có thể điều khiển riêng biệt qua giao tiếp, hoặc tích hợp điều khiển, giúp quản lý chi phí hiệu quả.
5. Kết luận
Giải pháp này có nhiều ưu điểm vượt trội như hiệu suất cao, quy trình thông minh, dễ dàng nâng cấp cải tiến và hệ thống dịch vụ hậu mãi hoàn chỉnh. INVT có kinh nghiệm dày dạn trong ngành in và bao bì. Ngoài giải pháp dây chuyền gấp, INVT còn cung cấp đầy đủ các giải pháp như máy cắt giấy, máy bao đơn, máy bao trung và dây chuyền cuộn–dán, cùng đồng hành phát triển với đối tác.