1、PP中空板剪切工藝描述
PP中空板生產(chǎn)是一條連續(xù)生產(chǎn)線,包括熱壓主機(jī)、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(jī),進(jìn)行加熱（jiā rè）粘壓成中空板(中間一層為波浪形的板)。再經(jīng)冷卻輥進(jìn)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(dǎo)軌、減速機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)等組成。當(dāng)中空板端頭抵達(dá)啟刀紅外檢測(cè)器時(shí),該檢測(cè)器發(fā)出啟刀信號(hào),裁刀裝置啟動(dòng)并將運(yùn)動(dòng)中的中空板切割成規(guī)定長(zhǎng)度。當(dāng)?shù)度械诌_(dá)停刀紅外檢測(cè)器時(shí),該檢測(cè)器發(fā)出停刀信號(hào),使裁刀裝置停下,完成了一次剪切,等待下次剪切。

可見(jiàn),PP中空板剪切是在連續(xù)生產(chǎn)線上對(duì)運(yùn)動(dòng)（sport)物體進(jìn)行同步剪切,且剪切后的中空板在長(zhǎng)度精度、切割線的垂直度及平直性等方面都有嚴(yán)格規(guī)定。周轉(zhuǎn)箱主要采用食品級(jí)的環(huán)保LLDPE材料，經(jīng)過(guò)世界上較優(yōu)秀的--- --旋轉(zhuǎn)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(wú)毒無(wú)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(chǎn)品配合冰袋使用，保冷效果超過(guò)美國(guó)同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。持續(xù)冷藏保溫時(shí)間可達(dá)數(shù)天。因此,對(duì)裁刀及冷卻輥的控制提出了較高的要求:

　　(1)裁刀應(yīng)在進(jìn)入切割前快速單調(diào)啟動(dòng)到穩(wěn)定同步速度,以保證切口處不會(huì)折疊。并且,在整個(gè)切割過(guò)程中裁刀要保持穩(wěn)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(yīng)定位(Locate)在同一位置,且每次應(yīng)在相同的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)到穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒(méi)有變動(dòng))速度。這樣才能保證較高的長(zhǎng)度精度及每塊板長(zhǎng)度的均勻。

　　(3)中空板熱壓質(zhì)量與原料、加熱（jiā rè）溫度、速度等諸多因素有關(guān)。即使在裁同一規(guī)格的產(chǎn)品圖1塑扦中空板剪切工藝過(guò)程時(shí),也需要常常根據(jù)實(shí)際情況改變主機(jī)及冷卻輥速度。故要求冷卻速度不同時(shí),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(dòng)和制動(dòng),以保證裁短板時(shí)不連刀。中空板紙箱包裝紙箱作為現(xiàn)代物流不可缺少的一部分，承擔(dān)著容裝、保護(hù)產(chǎn)品、美觀的重要責(zé)任，包裝紙箱的物理性能指標(biāo)則成為其質(zhì)量評(píng)估的依據(jù)。穩(wěn)定的工作環(huán)境條件保障了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，并有多年從事紙箱測(cè)試專(zhuān)業(yè)的資深工程師，對(duì)包裝箱進(jìn)行測(cè)試分析，為包裝箱供應(yīng)商和包裝箱用戶(hù)提供公正、科學(xué)的測(cè)試數(shù)據(jù)。TTS（一通檢測(cè)）亦為多家知名企業(yè)提供供應(yīng)商材料篩選，標(biāo)書(shū)評(píng)定等工程。

　　(5)裁刀剪切過(guò)程要保持規(guī)定的節(jié)奏,以和整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程配合。特別是任何時(shí)候裁刀都不能反向運(yùn)行;在剪切過(guò)程中也不能有停頓,否則整個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程將受到影響。圖2是一個(gè)典型的裁刀過(guò)程。
要全面滿(mǎn)足上述要求,采用一種常規(guī)的控制（control)規(guī)律是難于勝任的。智能控制為解決這一課題開(kāi)辟了一條有效的途徑。
 
2工業(yè)智能控制器
自動(dòng)控制與人工智能的交叉產(chǎn)生了智能控制這一新興學(xué)科。防靜電中空板是中空板的一種，比普通導(dǎo)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(dǎo)電中空板一般104-105Ω!防靜電中空板一般采用環(huán)保無(wú)污染可回收熱塑性聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）樹(shù)脂等專(zhuān)門(mén)的防靜電原料制成，是防靜電的新型周轉(zhuǎn)包裝的材料。環(huán)保功用：屬環(huán)保綠色商品，可回收再利用。材料：選用環(huán)保無(wú)污染可回收熱塑性聚丙烯（PP）、聚乙烯（HDPE）樹(shù)脂和各種輔料。它在反應(yīng)堆、機(jī)器人等高技術(shù)領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用。但無(wú)論從硬件設(shè)備和軟件（Software）規(guī)模上都相當(dāng)龐大,耗資昂貴,使一般常規(guī)工業(yè)難于接受。本文所指的工業(yè)智能控制器,是在某一工業(yè)領(lǐng)域中,將專(zhuān)家系統(tǒng)(system)技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)和控制理論結(jié)合起來(lái),設(shè)計(jì)出適合于工業(yè)應(yīng)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(shù)學(xué)模型完成的數(shù)學(xué)解析（analysis 剖析；深入分析)算法外,還著重利用專(zhuān)家的知識(shí)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理,使控制器具有仿人的智能,從而控制性能更優(yōu)異和完善。工業(yè)智能控制器的另一特點(diǎn)是著眼于常規(guī)工業(yè)的應(yīng)用,集計(jì)算機(jī)和接口于一體,強(qiáng)調(diào)(qiáng diào)實(shí)時(shí)性,高抗擾性以及簡(jiǎn)便價(jià)廉。
根據(jù)上述思想,我們?cè)O(shè)計(jì)(Design)了MCI-1型工業(yè)智能控制器。它以Z-80CPU為核心,結(jié)合時(shí)鐘、存貯、驅(qū)動(dòng)、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(jìn)行了精巧的設(shè)計(jì)和處理,保證了一定的通用性和較強(qiáng)的抗干擾能力。它可以靈活方便地安裝在功率驅(qū)動(dòng)裝置或控制臺(tái)中,便于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。
 
MIC-1的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。結(jié)合PP中空板剪切的控制,其主要部份的功能是:

·CPU為Z-80,時(shí)鐘ZM。
·EPROM為2片2716,RAM為2片2124。
 
存貯程序及數(shù)據(jù)。
·1PIO接受電源同步信號(hào),并通過(guò)ICTC經(jīng)硬軟件（Software）結(jié)合辦法形成可控硅觸發(fā)脈沖。此外,1PIO還接受自動(dòng)啟刀、停刀信號(hào)。
·2CTC產(chǎn)生控制時(shí)鐘及其它時(shí)鐘信號(hào)。
·3CTC接受冷卻輥同步速度脈沖信號(hào)。
·4CTC接受裁刀裝置（zhuāng zhì）的轉(zhuǎn)速、位置脈沖信號(hào)。
·2PIO,3PIO,74LS240及MC145ll等組成（composition）人—機(jī)界面,輸入/輸出各種操作控制命令,數(shù)據(jù)（data)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息以及聲光報(bào)警信號(hào)等。
MIC一1工業(yè)智能控制（control)器上還備有二個(gè)12線插座,只要用電纜線將它們引至普通單板機(jī)相應(yīng)的數(shù)據(jù)、地址、控制線上,就可以利用普通單板機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)、修改和調(diào)試MIC-1的程序。
開(kāi)發(fā)調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
3塑樸中空板剪切智能控制的設(shè)計(jì)
一個(gè)工業(yè)智能控制器應(yīng)包含三個(gè)基本內(nèi)容:知識(shí)庫(kù)、控制規(guī)則集和推理機(jī)構(gòu)。對(duì)他們的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工業(yè)智能控制器的核心。根據(jù)PP中空板剪切的工藝特點(diǎn)及要求,MIC一1型工業(yè)智能控制器在建立知識(shí)庫(kù)、控制規(guī)則集和推理機(jī)構(gòu)時(shí)考慮了下述特點(diǎn):

　　(1)控制過(guò)程的不同狀態(tài)采用不同的控制規(guī)律;

　　(2)按經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行控制和定位,

　　(3)及時(shí)處理異常狀況及缺陷,保持所需的生產(chǎn)節(jié)奏;

　　(4)自診斷及記錄。
下面說(shuō)明一下MIC-1控制（control)器中知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)構(gòu)和控制規(guī)則集的建立。
3.1知識(shí)庫(kù)
存貯工藝要求、計(jì)算公式、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、缺陷及異常情況的處理辦法、原始數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)等。例如,不同冷卻輥速度時(shí)要求裁刀刀刃停在不同的位置,這些關(guān)系都從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)并把它們建立(build)在知識(shí)庫(kù)中。為了簡(jiǎn)化,這里的知識(shí)庫(kù)并沒(méi)有設(shè)計(jì)自學(xué)習(xí)功能。這對(duì)PP中空板剪切已可滿(mǎn)足要求了。
3.2推理機(jī)構(gòu)
根據(jù)PP中空板剪切工藝特點(diǎn),建立了四種正常生產(chǎn)過(guò)程中的控制狀態(tài):

　　(1)啟刀run;

　　(2)切割cut;

　　(3)停刀stop;

　　(4)停穩(wěn)standstill。
在run和stop狀態(tài)中還建立了一些分狀態(tài)。MIC-1判斷并記憶這些狀態(tài),根據(jù)這些狀態(tài)或它們的邏輯組合,從知識(shí)庫(kù)中提取不同的知識(shí)和控制規(guī)則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
3.3控制規(guī)則集
各控制規(guī)則均按產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)建立,其基本形式是:
IF Condition THEN Operation
圖4是裁刀控制（control)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理圖。MCI-1的控制對(duì)象為可逆可控硅裝置驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)及裁刀機(jī)械。從控制規(guī)則來(lái)看,MIC-1的控制規(guī)則集可劃分成三個(gè)子集:

子集I:正規(guī)控制規(guī)則集。它實(shí)現(xiàn)在不同狀態(tài)（state）下按不同規(guī)則進(jìn)行控制。
4工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行
PP中空板剪切的智能控制系統(tǒng)已在浙江塑料廠中空板車(chē)間安裝、調(diào)試并獲得成功應(yīng)用,至今己運(yùn)行一年。
控制系統(tǒng)由四部份組成:

　　(1)VZC控制臺(tái):裝有MIC-1工業(yè)鉀能控制器,控制按鍵及撥碼開(kāi)關(guān),數(shù)碼管履示,儀表及打印機(jī)等;

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

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

　　(4)檢測(cè)裝置（zhuāng zhì）,主要包括:
·光電脈沖發(fā)生器:CZM-2型,工024脈沖/轉(zhuǎn)
·啟刀紅外測(cè)量?jī)x:較大反射距離(distance)150mm。
·停刀紅外測(cè)量?jī)x:較大反射距離80m。
中空板生產(chǎn)設(shè)備主要性能:

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

　　(2)裁刀裝置
·主臺(tái)斜寬1300mm,鏈條長(zhǎng)3962.4mm。
·電機(jī):Z2一41型,1.5kw,220V,8.87A,1000r/min。中空板紙箱是應(yīng)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(guī)格和型號(hào)。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(chǎn)的紙（顏色、手感）也不一樣。
MIC吸控制器采用的參數(shù):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(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及運(yùn)行表明,PP中空板剪切智能控制系統(tǒng)獲得下述效果:

　　(1)系統(tǒng)具有優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能,很好地滿(mǎn)足了PP中空板同步剪切的各項(xiàng)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(tǒng)前,剪切誤差達(dá)±25mm,切割線彎曲不直,需要進(jìn)行二次分剪,造成邊料浪費(fèi)。采用本系統(tǒng)后,剪切誤差較大±3mm,達(dá)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(yùn)行性能,操作方便,可靠性高。能在粉塵較大,電網(wǎng)波動(dòng)(+10%～20%)及畸變嚴(yán)重,干擾較強(qiáng),環(huán)境溫度較高的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)直接長(zhǎng)期使用。一年來(lái)的運(yùn)行基本無(wú)故障,適合于工業(yè)控制的應(yīng)用。