Hãy tưởng tượng bạn đang bước vào một nhà máy sản xuất bao bì hiện đại, nơi những cuộn màng nhựa mỏng manh được biến đổi thần tốc thành những chiếc túi bảo quản thực phẩm, sẵn sàng xuất hiện trong các siêu thị hay gian bếp gia đình. Đó là nơi máy làm túi cuộn liên tục tốc độ cao thể hiện sức mạnh, với sự kết hợp hoàn hảo giữa cơ khí, điện tử và tự động hóa. Trong hành trình này, chúng ta sẽ khám phá cách hệ thống điều khiển của INVT – bao gồm PLC tầm trung AX, servo hiệu suất cao DA200, và biến tần GD20 tiết kiệm chi phí – đã nâng tầm hiệu suất sản xuất, đạt tốc độ ấn tượng lên tới 280 túi mỗi phút.
Giới thiệu
Máy làm túi cuộn liên tục tốc độ cao là một kiệt tác công nghệ, được thiết kế để sản xuất các loại túi bảo quản thực phẩm từ màng nhựa với kích thước và độ dày đa dạng. Tích hợp cơ, điện, quang và khí nén, máy đạt mức độ tự động hóa cao, vận hành mượt mà như một dàn nhạc giao hưởng. Hình ảnh dưới đây cho thấy cỗ máy đang hoạt động với tốc độ chóng mặt, biến cuộn màng nhựa thành những sản phẩm hoàn chỉnh.
Hình 1: Máy làm túi
Trong bối cảnh ngành bao bì phát triển mạnh mẽ, các nhà sản xuất không ngừng tìm cách nâng cao năng lực cạnh tranh. Nhu cầu về túi bao bì đa dạng, chất lượng cao ngày càng tăng, khiến hệ thống điều khiển cũ trở nên lỗi thời. Nhận thấy thách thức này, INVT đã giới thiệu giải pháp điều khiển mới, sử dụng PLC tầm trung AX kết hợp với servo DA200 và biến tần GD20. Kết quả? Một hệ thống vận hành ổn định ở 250 túi/phút, với khả năng đạt tối đa 280 túi/phút, đáp ứng mọi yêu cầu khắt khe của khách hàng.
Cấu trúc thiết bị và quy trình
Hãy hình dung quy trình sản xuất như một dòng chảy nhịp nhàng, nơi mỗi bộ phận đóng một vai trò quan trọng. Hình ảnh dưới đây minh họa cấu trúc chính của máy, từ cuộn màng nhựa thô đến túi thành phẩm.
Hình 2: Cấu trúc chính máy làm túi
Quy trình sản xuất:
Quy trình bắt đầu từ servo xả cuộn, nơi màng nhựa được thả ra một cách chính xác. Cảm biến siêu âm đo đường kính cuộn, gửi tín hiệu đến cần gạt điều chỉnh xả cuộn. Biến tần kéo sau đảm bảo màng di chuyển ổn định, kết hợp với cảm biến quang tại giá lưu trữ sau. Cảm biến quang cam cơ khí hỗ trợ nạp liệu chính xác, trước khi servo nạp liệu đưa màng vào bước cắt theo tần số. Sau đó, màng đi qua cảm biến quang giá lưu trữ trước, được biến tần kéo trước xử lý, rồi qua cần gạt điều chỉnh cuộn. Servo chuyển trạm đưa màng đến máy cuộn giấy, nơi ba servo cuộn hoàn thiện túi thành phẩm, sẵn sàng cho siêu thị hoặc gia đình.
Cấu hình điện
Cấu hình hệ thống sản phẩm INVT:
Để vận hành trơn tru, hệ thống sử dụng một loạt thiết bị từ INVT, được lựa chọn kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác. Bảng dưới đây liệt kê các thành phần chính:
| 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 |
Phân tích hệ thống
Nhu cầu về túi bảo quản thực phẩm ngày càng tăng, kéo theo yêu cầu khắt khe về hiệu suất và độ chính xác. Để cắt màng nhựa đúng vị trí, servo cần phản hồi nhanh và định vị chính xác. Hệ thống sử dụng bus Ethernet công nghiệp, cho phép servo phản ứng tức thời trong điều khiển chuyển động, đảm bảo mọi nhịp cắt đều hoàn hảo.
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.
Ưu điểm hệ thống
Hệ thống điều khiển của INVT mang lại nhiều lợi thế vượt trội, giúp máy làm túi đạt hiệu suất tối ưu:
- Chế độ điều khiển: PLC AX điều khiển servo qua EtherCAT, 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 xử lý tăng/giảm tốc hợp lý, tránh báo lỗi quá tải ở tốc độ 250 túi/phút.
- Tối ưu cần gạt cuộn kéo: Sử dụng thuật toán đồng bộ tốc độ tuyến tính để triệt tiêu rung động, 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.
Kết luận
Giải pháp điều khiển của INVT đã chứng minh giá trị qua quá trình chạy thử máy làm túi tốc độ cao. Với bus EtherCAT, hệ thống giảm thiểu dây nối, dễ dàng hiệu chỉnh và sửa đổi. Hiệu suất vượt trội, độ chính xác cao và khả năng đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế đã khiến khách hàng hài lòng. Máy đã được bàn giao thành công cho khách hàng đầu cuối tại Malaysia, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình nâng cao năng lực sản xuất bao bì.
Tài liệu tham khảo:
- DA200 Operation Manual – SHENZHEN INVT ELECTRIC CO.,LTD
- AX70 Operation Manual – SHENZHEN INVT ELECTRIC CO.,LTD