PP中空板生產過程的剪切控制技術

1、PP中空板剪切工藝描述
PP中空板生產是一條連續生產線,包括熱壓主機、冷卻輥、剪切及收集幾部分。圖1示出了其主要工藝流程。三卷塑料布送入熱壓主機,進行加熱（jiā rè）粘壓成中空板(中間一層為波浪形的板)。再經冷卻輥進行平整及冷卻后,送到裁刀裝置。該裝置由固定(fixed)在鏈條上的刀刃(rèn)及導軌、減速機構、直流電機等組成。當中空板端頭抵達啟刀紅外檢測器時,該檢測器發出啟刀信號,裁刀裝置啟動并將運動中的中空板切割成規定長度。當刀刃抵達停刀紅外檢測器時,該檢測器發出停刀信號,使裁刀裝置停下,完成了一次剪切,等待下次剪切。

可見,PP中空板剪切是在連續生產線上對運動（sport)物體進行同步剪切,且剪切后的中空板在長度精度、切割線的垂直度及平直性等方面都有嚴格規定。周轉箱主要采用食品級的環保LLDPE材料，經過世界上較優秀的--- --旋轉模壓工藝一次成型精制而成的，配有海洋不銹鋼鎖扣，底部配有橡膠防滑墊，無毒無味、抗紫外線、不易變色，表面光滑，容易清洗，保溫效果好，不怕摔碰，可終身使用。產品配合冰袋使用，保冷效果超過美國同行業標準。持續冷藏保溫時間可達數天。因此,對裁刀及冷卻輥的控制提出了較高的要求:

　　(1)裁刀應在進入切割前快速單調啟動到穩定同步速度,以保證切口處不會折疊。并且,在整個切割過程中裁刀要保持穩速,且保持與冷卻輥送料速度同步,以確保切割線的垂直度和平直性。

　　(2)裁刀每次停刀應定位(Locate)在同一位置,且每次應在相同的時間內啟動到穩定（解釋:穩固安定；沒有變動)速度。這樣才能保證較高的長度精度及每塊板長度的均勻。

　　(3)中空板熱壓質量與原料、加熱（jiā rè）溫度、速度等諸多因素有關。即使在裁同一規格的產品圖1塑扦中空板剪切工藝過程時,也需要常常根據實際情況改變主機及冷卻輥速度。故要求冷卻速度不同時,停刀位置也不一樣,這樣才能保證在不同冷卻速度下能裁出同樣尺寸的板子。


　　(4)裁刀的啟刀和停刀距離都很短,故要求裁刀裝置快速啟動和制動,以保證裁短板時不連刀。中空板紙箱包裝紙箱作為現代物流不可缺少的一部分，承擔著容裝、保護產品、美觀的重要責任，包裝紙箱的物理性能指標則成為其質量評估的依據。穩定的工作環境條件保障了測試數據的準確性和可靠性，并有多年從事紙箱測試專業的資深工程師，對包裝箱進行測試分析，為包裝箱供應商和包裝箱用戶提供公正、科學的測試數據。TTS（一通檢測）亦為多家知名企業提供供應商材料篩選，標書評定等工程。

　　(5)裁刀剪切過程要保持規定的節奏,以和整個連續生產過程配合。特別是任何時候裁刀都不能反向運行;在剪切過程中也不能有停頓,否則整個連續生產過程將受到影響。圖2是一個典型的裁刀過程。
要全面滿足上述要求,采用一種常規的控制（control)規律是難于勝任的。智能控制為解決這一課題開辟了一條有效的途徑。
 
2工業智能控制器
自動控制與人工智能的交叉產生了智能控制這一新興學科。防靜電中空板是中空板的一種，比普通導電中空板增加了防靜電的功能，表面電阻率不一樣，防靜電中空板是106-1011Ω;，導電中空板一般104-105Ω!防靜電中空板一般采用環保無污染可回收熱塑性聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）樹脂等專門的防靜電原料制成，是防靜電的新型周轉包裝的材料。環保功用：屬環保綠色商品，可回收再利用。材料：選用環保無污染可回收熱塑性聚丙烯（PP）、聚乙烯（HDPE）樹脂和各種輔料。它在反應堆、機器人等高技術領域中獲得了應用。但無論從硬件設備和軟件（Software）規模上都相當龐大,耗資昂貴,使一般常規工業難于接受。本文所指的工業智能控制器,是在某一工業領域中,將專家系統(system)技術、微型計算機和控制理論結合起來,設計出適合于工業應用的具有一定通用性的控制器。在這種控制器中,除了通常按數學模型完成的數學解析（analysis 剖析；深入分析)算法外,還著重利用專家的知識和生產經驗進行推理,使控制器具有仿人的智能,從而控制性能更優異和完善。工業智能控制器的另一特點是著眼于常規工業的應用,集計算機和接口于一體,強調(qiáng diào)實時性,高抗擾性以及簡便價廉。
根據上述思想,我們設計(Design)了MCI-1型工業智能控制器。它以Z-80CPU為核心,結合時鐘、存貯、驅動、接口、變換以及電源等器件組裝在一塊380x285mm2的印刷電路(Electric circuit)板上。線路和印刷板進行了精巧的設計和處理,保證了一定的通用性和較強的抗干擾能力。它可以靈活方便地安裝在功率驅動裝置或控制臺中,便于工業現場應用。
 
MIC-1的硬件結構簡圖如圖3所示。結合PP中空板剪切的控制,其主要部份的功能是:

·CPU為Z-80,時鐘ZM。
·EPROM為2片2716,RAM為2片2124。
 
存貯程序及數據。
·1PIO接受電源同步信號,并通過ICTC經硬軟件（Software）結合辦法形成可控硅觸發脈沖。此外,1PIO還接受自動啟刀、停刀信號。
·2CTC產生控制時鐘及其它時鐘信號。
·3CTC接受冷卻輥同步速度脈沖信號。
·4CTC接受裁刀裝置（zhuāng zhì）的轉速、位置脈沖信號。
·2PIO,3PIO,74LS240及MC145ll等組成（composition）人—機界面,輸入/輸出各種操作控制命令,數據（data)、生產現場的信息以及聲光報警信號等。
MIC一1工業智能控制（control)器上還備有二個12線插座,只要用電纜線將它們引至普通單板機相應的數據、地址、控制線上,就可以利用普通單板機來開發、修改和調試MIC-1的程序。
開發調試簡單方便。
3塑樸中空板剪切智能控制的設計
一個工業智能控制器應包含三個基本內容:知識庫、控制規則集和推理機構。對他們的設計是設計工業智能控制器的核心。根據PP中空板剪切的工藝特點及要求,MIC一1型工業智能控制器在建立知識庫、控制規則集和推理機構時考慮了下述特點:

　　(1)控制過程的不同狀態采用不同的控制規律;

　　(2)按經驗知識進行控制和定位,

　　(3)及時處理異常狀況及缺陷,保持所需的生產節奏;

　　(4)自診斷及記錄。
下面說明一下MIC-1控制（control)器中知識庫、推理機構和控制規則集的建立。
3.1知識庫
存貯工藝要求、計算公式、生產經驗、缺陷及異常情況的處理辦法、原始數據及生產過程中實時獲得的數據等。例如,不同冷卻輥速度時要求裁刀刀刃停在不同的位置,這些關系都從實際經驗中總結出來并把它們建立(build)在知識庫中。為了簡化,這里的知識庫并沒有設計自學習功能。這對PP中空板剪切已可滿足要求了。
3.2推理機構
根據PP中空板剪切工藝特點,建立了四種正常生產過程中的控制狀態:

　　(1)啟刀run;

　　(2)切割cut;

　　(3)停刀stop;

　　(4)停穩standstill。
在run和stop狀態中還建立了一些分狀態。MIC-1判斷并記憶這些狀態,根據這些狀態或它們的邏輯組合,從知識庫中提取不同的知識和控制規則對系統進行控制。
3.3控制規則集
各控制規則均按產生式規則來建立,其基本形式是:
IF Condition THEN Operation
圖4是裁刀控制（control)系統的簡化原理圖。MCI-1的控制對象為可逆可控硅裝置驅動的直流電機及裁刀機械。從控制規則來看,MIC-1的控制規則集可劃分成三個子集:

子集I:正規控制規則集。它實現在不同狀態（state）下按不同規則進行控制。
4工業現場運行
PP中空板剪切的智能控制系統已在浙江塑料廠中空板車間安裝、調試并獲得成功應用,至今己運行一年。
控制系統由四部份組成:

　　(1)VZC控制臺:裝有MIC-1工業鉀能控制器,控制按鍵及撥碼開關,數碼管履示,儀表及打印機等;

　　(2)ZCB整流柜:單相全橋可逆可控硅。理kw,220V,供給裁刀電機;

　　(3)ZCA整流柜:單相全橋可控硅。4kw,220V供給冷卻輥（gǔn)電機;

　　(4)檢測裝置（zhuāng zhì）,主要包括:
·光電脈沖發生器:CZM-2型,工024脈沖/轉
·啟刀紅外測量儀:較大反射距離(distance)150mm。
·停刀紅外測量儀:較大反射距離80m。
中空板生產設備主要性能:

　　(1)冷卻輥
·機架寬1550mm,輥長1400mm
·電機:2.2kw,220V,12.67A,1000r/min。

　　(2)裁刀裝置
·主臺斜寬1300mm,鏈條長3962.4mm。
·電機:Z2一41型,1.5kw,220V,8.87A,1000r/min。中空板紙箱是應用較廣泛的包裝制品，按用料不同，有瓦楞紙箱、單層紙板箱等，有各種規格和型號。紙箱常用的有三層、五層，七層使用較少，各層分為里紙、瓦楞紙、芯紙、面紙，里、面紙有茶板紙、牛皮紙，芯紙用瓦楞紙，各種紙的顏色和手感都不一樣，不同廠家生產的紙（顏色、手感）也不一樣。
MIC吸控制器采用的參數:A1=16,A2=16,A3=16,A5=0.14,B1=8.188,B2=0.155,D1=0.25。采樣周期10ms。
5結束語
現場調試及運行表明,PP中空板剪切智能控制系統獲得下述效果:

　　(1)系統具有優良的動靜態性能,很好地滿足了PP中空板同步剪切的各項要求。


　　(2)大大提高了PP中空板的剪切精度、切割線的垂直度(Verticality)和平直性。在采用本系統前,剪切誤差達±25mm,切割線彎曲不直,需要進行二次分剪,造成邊料浪費。采用本系統后,剪切誤差較大±3mm,達到了工藝要求,從而避免了兩次剪切,省掉一道工序,一次剪出成況。

　　(3)具有良好的運行性能,操作方便,可靠性高。能在粉塵較大,電網波動(+10%～20%)及畸變嚴重,干擾較強,環境溫度較高的生產現場直接長期使用。一年來的運行基本無故障,適合于工業控制的應用。