Bài viết này giới thiệu ứng dụng thực tế đã được kiểm chứng của hệ thống điều khiển INVT (gồm PLC tầm trung AX + Servo hiệu suất cao DA200 + Biến tần GD20 tiết kiệm chi phí) trên máy làm túi cuộn liên tục tốc độ cao.
Máy làm túi này sử dụng sản phẩm từ máy thổi màng của công đoạn trước, sau đó qua nhiều bước xử lý như cắt theo chiều dài cố định, dập mép, hàn miệng túi, và cuộn lại theo số lượng cố định lên ống giấy, tạo ra thành phẩm là các loại túi bảo quản thực phẩm trong gia đình hoặc siêu thị.
1. Giới thiệu
Máy làm túi cuộn liên tục tốc độ cao phù hợp với việc sản xuất các loại túi bảo quản thực phẩm bằng màng nhựa có kích thước và độ dày khác nhau. Thiết bị này tích hợp các hệ thống cơ, điện, quang và khí nén, với mức độ cơ giới hóa và tự động hóa rất cao. Hình dưới cho thấy máy đang vận hành tự động với tốc độ cao.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành bao bì, nhiều nhà sản xuất muốn nâng cao năng lực cạnh tranh bằng cách cải thiện hiệu suất sản xuất. Do nhu cầu ngày càng tăng đối với túi bao bì đa dạng và chất lượng cao, khách hàng đặt ra yêu cầu cao hơn cho hệ thống điều khiển. Nhận thấy hệ thống cũ không đáp ứng được hiệu suất cao, INVT đã giới thiệu hệ thống điều khiển mới cho máy làm túi cuộn liên tục tốc độ cao.
Hệ thống sử dụng sản phẩm tích hợp PLC tầm trung INVT, kết hợp phát triển ứng dụng thông qua phương pháp đóng gói tổng thể hệ thống. Tốc độ vận hành ổn định đạt 250 túi/phút, tối đa lên tới 280 túi/phút.
2. Cấu trúc thiết bị và quy trình
Quy trình sản xuất:
Servo xả cuộn → Cảm biến siêu âm đo đường kính cuộn → Cần gạt điều chỉnh xả cuộn → Biến tần kéo sau → Cảm biến quang giá lưu trữ sau → Cảm biến quang cam cơ khí nạp liệu → Servo nạp liệu → Cắt theo tần số → Cảm biến quang giá lưu trữ trước → Biến tần kéo trước → Cần gạt điều chỉnh cuộn → Servo chuyển trạm → Máy cuộn giấy → 3 servo cuộn → Thành phẩm túi bảo quản.
3. Cấu hình điện
Cấu hình hệ thống sản phẩm INVT:
| Thiết bị | Mã sản phẩm | Số lượng (cái) |
|---|---|---|
| PLC tầm trung (CPU) | AX71-C-1608P | 1 |
| PLC (module nguồn) | AX-PWR | 1 |
| PLC (mở rộng I/O) | AX-EM-1600D | 3 |
| PLC (mở rộng đầu ra xung) | AX-EM-0016DP | 2 |
| PLC (module 4 ngõ vào analog) | AX-EM-4AD | 1 |
| Biến tần (dao cắt) | GD20-1R5G-4 | 1 |
| Biến tần (kéo trước/sau) | GD20-0R7G-4 | 2 |
| Servo drive (nạp liệu) | SV-DA200-3R0-4-N0 | 1 |
| Động cơ servo (nạp liệu) | SV-ML06-3R0G-4-1A0 | 1 |
| Cáp động cơ (nạp liệu) | DAML-150-05-BBA-00 | 1 |
| Cáp encoder (nạp liệu) | DBEL-15-05-B0-0100 | 1 |
| Servo drive (xả cuộn, chuyển trạm) | SV-DA200-1R5-4-N0 | 2 |
| Động cơ servo (xả cuộn, chuyển trạm) | SV-ML06-1R5-4-1A0 | 2 |
| Cáp động cơ (xả cuộn, chuyển trạm) | DAML-075-05-BBA-00 | 2 |
| Cáp encoder (xả cuộn, chuyển trạm) | DBEL-15-05-B0-0100 | 2 |
| Servo drive (cuộn) | SV-DA200-0R7-4-N0 | 3 |
| Động cơ servo (cuộn) | SV-ML06-0R7-4-1A0 | 3 |
| Cáp động cơ (cuộn) | DAML-075-05-BBA-00 | 3 |
| Cáp encoder (cuộn) | DBEL-15-05-B0-0100 | 3 |
| Màn hình HMI | VS070 | 1 |
4. Phân tích hệ thống
Nhu cầu sử dụng túi bảo quản rất lớn, kéo theo yêu cầu cao về hiệu suất và độ chính xác. Đặc biệt, khi servo hoạt động theo chiều dài cố định thì vị trí cần chính xác và phản hồi nhanh để cắt phim đúng vị trí. Hệ thống dùng bus Ethernet công nghiệp giúp servo phản hồi nhanh trong điều khiển chuyển động.
5. Quá trình chạy thử hệ thống
Servo:
- Khôi phục giá trị mặc định, chọn chế độ điều khiển EtherCAT đồng bộ theo chu kỳ vị trí.
- Kiểm tra chiều quay động cơ khi chưa tải.
- Nhận diện quán tính online khi có tải.
- Tăng độ chính xác bằng cách điều chỉnh độ cứng, hệ số khuếch đại và tốc độ bù trước.
PLC:
- Xây dựng khung điều khiển trục trên nền tảng bus.
- Tự kiểm tra khi khởi động, đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường.
- Chuẩn hóa quy trình khởi động máy để giảm lỗi vận hành.
- Lập trình hợp lý, tối ưu logic và thuật toán để đảm bảo hoạt động ổn định.
6. Ưu điểm hệ thống
- Chế độ điều khiển: PLC AX điều khiển servo qua EtherCAT giúp loại bỏ dây kết nối phức tạp, đảm bảo tính thời gian thực và độ ổn định cao.
- Tối ưu xả cuộn: Với đường kính cuộn thay đổi lớn, hệ thống INVT xử lý tăng/giảm tốc hợp lý để tránh báo lỗi quá tải ở tốc độ 250 túi/phút.
- Tối ưu cần gạt cuộn kéo: Dùng thuật toán đồng bộ tốc độ tuyến tính để triệt tiêu hiện tượng rung, tăng độ chính xác.
- Tối ưu servo nạp liệu: Đáp ứng yêu cầu tốc độ cao, ổn định bằng cách quy hoạch đặc tuyến và tối ưu tham số servo.
- Hiệu suất sản xuất: Đạt tới 280 túi/phút nhờ điều khiển chuyển động thông qua EtherCAT và lập trình tối ưu.
- Bảo trì hậu mãi: Ít dây, dễ bảo trì, cấu trúc chương trình đơn giản, dễ sửa đổi.
- Phát triển sau này: Là nền tảng cho các model mới như máy làm túi 2 kênh cuộn liên tục.
7. Kết luận
Việc chạy thử máy làm túi tốc độ cao này đã đáp ứng đầy đủ yêu cầu của khách hàng. Nhờ điều khiển qua bus, khách hàng không cần đi dây nhiều, việc hiệu chỉnh và sửa đổi cũng dễ dàng. Hệ thống INVT đáp ứng tốt tiêu chuẩn của các sản phẩm nhập khẩu. Khách hàng đánh giá cao về hiệu suất, độ chính xác và đã bàn giao cho khách hàng đầu cuối tại Malaysia.
Tài liệu tham khảo:
[1] DA200 Operation Manual – SHENZHEN INVT ELECTRIC CO.,LTD[2] AX70 Operation Manual – SHENZHEN INVT ELECTRIC CO.,LTD
Để lại một bình luận
Bạn phải đăng nhập để gửi bình luận.