一、引言

要说2020年最热门的自动化设备，那一定是口罩机。全球新冠肺炎疫情肆虐，医疗物质和日常防护大量消耗，海内外对口罩的需求量暴涨。口罩需求的暴涨，也直接导致了市场上对口罩机需求的增加。

由于口罩机线体长，零部件多，口罩又是软件产口，稳定性较差，要做运劲自如，压合精准，达成良品率和机器故障率等核心指标并不容易。面对市场上的鱼龙混杂和巨大的供需缺口，为保障口罩企业高效高速高质运转，英威腾结合自身优势，深度研发工艺流程，集合专业优势力量，以英威腾控制器、伺服、变频器、触摸屏为核心，打造出通用的无纺布平面口罩机生产线控制系统应用方案。该方案不仅满足客户的使用需求，而且大幅度提升设备产能和品质，让科技助力口罩生产更加智能高效。

在抗疫阵线中，英威腾人虽然不是医疗工作者，但我们愿以实际行动尽社会责任，成为口罩机生产厂家的可靠后援，以科技赋力，让防控战疫更加硬核。

二、设备（或系统）工艺及控制要求

1. 无纺布平面口罩机工艺：

平面口罩是由口罩本体和耳带组合而成，传统口罩设备是指负责口罩本体成型、打片的本体机和负责耳带焊接的耳带机组成，而本体机的效率较高 (120-150 片/分钟) ，耳带焊接机则相对较低 (40-60 片/分钟) ，为了实现本体机与耳带焊接机产量的完美配合，需要一台本体机搭配 2 到 3 台耳带焊接机，在全自动的一体化设备中，一般一台口罩本体机也是连线 2 到 3 台耳带焊接机。

图1 无纺布平面口罩机工艺图

2. 无纺布平面口罩机控制要求：

应用方案主要包含AX70系列可编程控制器、HMI、DA200高性能通用交流伺服系列、GD350系列高性能多功能变频器，可满足用户的使用需求。

原材料经被动拖动放卷装置，变频器实现较恒定的张力供料；口罩定型通过专用的机械模具，配合超声波模具印出相应图案；分左右两工位的耳带熔接工位，通过控制耳带开/关夹、耳带剪断、平台升降等多工位配合，将耳带焊接在口罩上；两边折叠定型，水平轴将机型伸出结构将口罩成两半，折叠在一起；熔接工位及折叠定型工位，需要保持平台与原料同步焊接，伺服系统应用电子凸轮追剪功能实现往返操作。

图2无纺布平面口罩机电气系统应用示意图

图2是无纺布平面口罩机电气系统应用示意图；该系统是PLC与伺服驱动器通过EtherCAT通讯总线实现多轴控制，与触摸屏通过 Modbus TCP 通讯；具有可靠的稳定性，速度快，兼容性高的特点；主传送带采用变频器调节电机输送、步进马达翻转，在焊接及折叠过程中有两轴需往返跟随主轴运行，需支持较复杂的同步指令。传动精确，控制稳定，速度可调。简易调节装置，换料方便，稳定性高故障率低。

3. 方案特点：

* 方便接线：本方案采用EtherCAT总线方案，控制器与伺服通过网线连接，节约大量接线时间，提高生产速度；

* 简便排障：总线方式通讯反馈各轴故障情况，节约故障排查难度与时间；

* 提高精度：EtherCAT总线高响应速度与同步控制，提高裁切与焊耳定位精度；

* 提高产能：伺服相对气缸拥有更高的响应与运行速度，英威腾DA200高性能伺服驱动器2.0kHz响应频宽、快速跟随系统指令。

三、设备（或系统）应用方案设计及效果说明

1. 电气选型清单：

边带下压0.4kw，落料伺服0.75kw，耳带下压伺服1.5kw，传送带伺服0.75kw，传输皮带同步伺服0.4kw。

2. 无纺布平面口罩机图片：

图3：无纺布平面口罩机整体外观

图4：无纺布平面口罩机正面部分

图5：无纺布平面口罩机侧面部分

四、英威腾无纺布平面口罩机控制系统应用方案优势简介

1．英威腾AX70系列可编程控制器采用高速处理器和EtherCAT高速总线，支持大规模分布式I/O；标配多种通讯接口，具备强大的组网能力，适用于多种应用场合。集成高性能的运动控制，电子凸轮，电子齿轮，飞剪，追剪等功能齐全，能满足用户实时、高速、高精度和个性化控制需求，只需通过简单的参数设定和程序编写，就可轻松实现定位控制、高度同步控制和凸轮控制等，控制伺服，步进，变频器协同工作。

2．英威腾PLC运算速度极快，位指令1ns，浮点运算指令150ns。与伺服采用EatherCat通讯，通讯速率高达100Mbps,抗干扰能力强，同时省去很多复杂的接线。

3．英威腾DA200高性能伺服满足高速、高精、柔性的应用要求，生产速度更快，裁切与焊耳定位精度更高，易用性和拓展性强更强，支持大规模分布式扩展，支持32轴多轴运动。

4．核心电气部件全套采用英威腾产品，系统性能稳定可靠；同时支持各种编程语言，梯形图，ST语言等简便易懂。

五、结束语

英威腾无纺布平面口罩机控制系统应用方案的成功应用，提供了更高性价比的无纺布平面口罩机系统的解决方案，有效的解决了传统控制电气布线复杂，效率低、故障率高等问题，实现了许多传统控制无法实现的功能。英威腾产品的易用性使得口罩机调试维护变得轻松快捷。基于EtherCAT工业以太网，大幅度提升生产效率，满足疫情期间的口罩紧急需求。