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台达机电产品在双管无轴自动切割机上的应用
作者：（中达电通股份南京分公司、FAE、张红波）
【摘要】
本文主要介绍了台达EH2系列PLC、DOP-B系列触摸屏、VFD-B系列变频器以及台达伺服系统在胶带切割设备之双管无轴自动切割机上的综合应用。早期的市场上应用的胶带切割机主要是依靠人工，将生产好的长筒胶布放置到切台上，在切台上校好一个固定的裁切长度，每切完一刀后就将整个长筒胶布往前移到机械原点，再次切断，如此循环下去。此种设备主要依靠工人利用刀片来完成切割，费力又费时，工作效率低下。而本项目中设计的双管无轴自动切割机，一次性可以同时裁切俩筒胶布，利用伺服电机实现高精确的定长度裁切，自动化程度大大提高，工人只需要依次将长筒胶布放置到切台上，设置好需要的裁切宽度，设备会自动完成定长度裁切和尾料剔除动作。
【关键字】
台达PLC、触摸屏、变频器、伺服系统
【前言】
在我国，胶带是传统行业，每家每户都需要使用胶带，商家厂家更是离不开胶带。全国各省市县都有庞大的胶带（封箱胶带、海绵胶带、美纹胶带、电工胶带、文具胶带等）批发市场，比比皆是的建材店、五金店、食品小卖店、日用文具店、超市等都有胶带出售，因此胶带与我们的生活息息相关。随着市场经济的快速发展，胶带市场的需求也越来越大，据报道，我国2010年胶带的产销量将近百亿卷，市场前景非常广阔。
众所周知，胶带以其广泛的用途给该产品增添了不少光彩，为胶带生产商铸就了广阔的市场空间，它渗透各行各业，有包装的地方就能感受到它的存在。尤其是不干胶带（又称封箱胶带），是一种新型的包装材料，它不但快捷、美观、又具防伪功能，使产品增加了文化气氛，广泛应用于食品、医药、卷烟、酿酒、家用电器、日用化工等各种包装纸箱的封口，以及装潢工艺美术、封闭门窗等，凡是有纸箱包装的都需要这种胶带。如按一个大中型食品生产企业计算，每年使用封箱胶带的费用在一百万左右，大中型卷烟厂和饮料厂使用量更大。面对国内这一巨大的胶带市场，很多公司纷纷投资生产胶带，也给胶带设备生产厂商带来了商机。
生产胶带包括印刷、涂布、烘干、收卷、分切等几道工序，需要多种生产设备的支撑，如印刷机、涂布机、分条机、分切机、包装机等。而本文所要介绍的即是其中的一种分切机，是胶粘带生产线的一部分。
【正文】
一、 控制架构
本系统选用台达小型PLC（40EH00T2）、数字量扩展模块（08HM11N）、B系列触摸屏（B05S100）、伺服驱动器（ASD-B1021-A）以及变频器（VFD-022B43B）。触摸屏用来设定裁切宽度、主轴转速等参数并用作报警输出，一旦出现异常动作，立即跳出警报原因，让客户很轻松地排查故障。
从图1双管无轴自动切割机系统架构中可以看到，触摸屏的COM1口使用RS232方式连接PC，供上下载程序和监控使用；COM2口通过 RS485串口连接DELTA EH系列PLC和B系列变频器，PLC设为1号站，变频器设为2号站。

图1 双管无轴自动切割机系统架构
设备整体外观图如图2所示：
长筒胶布固定支架
（伺服传动）
物料摆放支架
主轴电机
物料压杆
切刀汽缸
良品出口
废料剔除口

图2 设备整体外观图
二、 工艺流程
1、客户对人机界面程序的要求如下：
触摸屏上能够设定如下参数：将要切割的尺寸、主轴的转速、伺服传动支架的回原点速度、自动切割时的移动速度、手动移动时的速度、切割的停留时间、出料时间、第一入料时间、第二入料时间。
在各种异常状况发生时，跳出画面显示故障原因，并蜂鸣输出。
2、客户对PLC程序控制要求如下：
手动状态下：各个驱动输出可独立控制，方便手动调整。
自动状态下：当伺服传动支架不在原点时，直接进入切割状态，不进行俩次的入料动作。当伺服传动支架在原点时，进行俩次入料动作；夹头夹夹紧；主轴运转；手动将支架移至第一记忆位置，废料门打开，切割第一刀废料，废料门关闭；右移一格，进入自动切割状态；当支架移至3号接近开关时，压臂上升，自动切割继续；支架移至4号接近开关后，不再切割，直接移至右极限即5号接近开关；废料门打开；废料叉上升；支架左移至2号接近开关时减速，至1号接近开关时停止；废料叉下降，废料门关闭，一次循环完成；进行二次入料，循环下去。
工艺流程图大概如下图所示：

图3 工艺流程图
三、 操作流程
a) 在触摸屏上设定好如下参数：将要切割的尺寸、主轴的转速、伺服传动支架的回原点速度、自动切割时的移动速度、手动移动时的速度、切割的停留时间、出料时间、第一入料时间、第二入料时间。
b)上料：将待切割的长筒胶布放置在物料摆放支架上。一般准备6根长筒胶布供连续生产时换料使用，用来保证裁切的连惯性。
b)开机后原点归位：按原点复归，让伺服电机回到左侧的原点，将俩个长筒胶布套到伺服传动轴上。
d)第一位置记忆：手动移动伺服传动轴，将长筒胶布的右侧准确地对位到裁刀下口处。此位置对位好后，按下触摸屏上的第一位置记忆按钮，将此位置作为此种材料的裁切起始位置。
e)自动启动：手动回原点后按自动启动按钮，系统就开始自动运行,按上述工艺流程图顺序执行。
f)自动停止：中途按下停止后，当该循环结束后系统即停止，不再循环下去。
四、 触摸屏部分程序制作如下：

图4 主画面

图5 伺服速度设定

图6 时间设定

图7 警报跳出画面
五、 PLC部分程序分析
程序自动部分是采用步进梯形图STL指令。
a)手动左右移动支架用DDRVA指令驱动伺服驱动器。

b)伺服支架不在原点时跳至S101步，在原点时调至S100步执行

c)伺服支架至第一记忆位置

d)警报时利用触摸屏控制区D0实现画面跳转

【结束语】
自动裁切设备是工业自动化设备中最常见的一种，广泛地应用于各行各业，随着裁切的原料材质不同，外观上大同小异，工艺上没有多大的区别，即伺服电机带动材料走一段定距离后裁切，再走一段再次裁切，如此往复下去。
此次用台达机电产品实现了此类裁切设备的系统集成，利用台达伺服电机实现了高精确的定长度裁切，开发周期短，设备运行良好，台达系列产品也获到了设备商和终端用户的认可和肯定。