凌辰PLC助力盖底盒生产线升级改造

在包装行业，“盖底盒”生产线是高端产品（如礼品盒、化妆品包装盒和手机盒）生产的核心设备。传统的生产方式往往严重依赖人工操作或人工辅助加工，存在效率低下、精度不足、人工成本高等诸多弊端。本项目旨在满足包装行业设备升级的迫切需求，其核心目标是研发和改进盖底盒生产线。目标是打造一套高效稳定的自动化系统，从而取代传统低效、精度低下的人工操作或人工辅助工作流程。凌辰科技以工业PLC为中央控制单元，为盖底盒生产线提供一套全面的电气控制解决方案。该方案集成了三个核心独立单元——封角机、涂胶定位机和成型机——实现了整条生产线的全自动化生产。

01 设备、工艺和核心独立单元简介

盒盖纸盒生产线由四个核心独立单元组成：送纸机、贴角机、涂胶定位机和成型机；物料定位和输送由机器人机械臂完成。这些单元协同工作，完成纸盒生产的完整流程——涵盖从送纸、贴角到涂胶和最终成型的整个过程。

角胶带机
封角机负责将胶带贴到纸箱的四个角上。其核心工序包括胶带加热送料、主滑块运动和箱底吸尘等。通过伺服控制，该机实现了精确定位和胶带切割，确保胶带位置准确、粘合牢固。优化该方案后，封角机的生产效率提高了30%。

涂胶定位机
涂胶定位机负责将粘合剂涂覆到纸盒表面并进行精确定位。它通过一系列工序——包括送纸器送纸、胶辊涂胶和机器人定位——实现纸盒与面纸的精确贴合。优化该方案后，涂胶定位机的生产效率提高了30%。

成型机
成型机是伸缩盖纸盒生产的核心独立单元，负责纸盒的最终成型。该过程涉及包括主滑块、底模和压辊在内的多个部件的协同多轴运动，以执行诸如折边和气泡压制等操作。通过本方案的优化，单台成型机的生产效率提高了40%。

02 核心技术挑战

两片式盖盒生产线对控制系统的性能提出了极其严格的要求：
• 多轴协调：成型机涉及 24 个轴的完全凸轮联动操作，需要主滑块和底膜之间超快、同步的协调。
• 凸轮轮廓规划：以每分钟 30 个单元的生产速度，主滑块和底部薄膜必须在短短 2 秒内完成 537 毫米的往复行程。
• 同步周期：4 毫秒的运动控制同步周期可确保凸轮运动的精确协调，包括交错的启动和停止时间。
• 工艺灵活性：支持切换各种加工模式——包括推耳选择、二次折叠和气泡压制——以适应加工不同长度、宽度和高度的产品。

03 凌辰解决方案及亮点

硬件配置
该解决方案采用了凌辰科技的一整套运动控制产品：
主控制器：凌辰PLC系列，支持4ms运动同步周期
伺服驱动器：凌辰系列伺服驱动器，与每台机器的具体负载特性相匹配。
扩展模块：可根据所需轴数灵活配置

电气控制方案
角部胶带机：10个伺服电机，3个扩展模块
涂胶定位机：5个伺服电机，5个扩展模块
成型机：24个伺服电机，5个扩展模块

核心功能发展
① 凸轮点和曲线程序开发：开发凸轮点参数配置程序，涵盖主滑块和压辊等核心部件，可灵活调整参数，包括设置选择、起始角度、终止角度和行程距离，从而实现所有24个凸轮控制轴的精确同步联动。用户可根据工件的具体尺寸自由配置轴关系并修改凸轮轮廓，从而满足各种产品的多样化加工需求。
② 挺杆参数编程：开发用于定义挺杆点、设置挺杆参数和分配组 ID 的程序。这确保了辅助动作（例如吹气、扭矩施加和侧向脱离）的精确触发，并保证这些辅助动作的时序与主运动序列完美同步。
③ 工艺逻辑程序开发：针对特定制造工艺开发逻辑控制程序，包括耳部推压选择、二次折叠和气泡压制。这使得各种多功能工艺能够灵活组合和切换，同时集成参数阈值监控和补偿程序，从而显著提高设备的整体加工精度。

④ HMI交互程序促进HMI与PLC之间的实时通信，从而实现生产数据采集、参数配置、设备监控和报警通知等功能，进而降低设备的运行门槛。

生产效率显著提高
通过本方案实施的优化措施，每台核心独立机器的生产效率均超过了项目所需的性能指标：
角贴机和涂胶定位机的生产效率提高了30%。
单机成型机的生产效率提高了40%。
该生产线的整体生产周期时间和运行稳定性得到了大幅提升，有效解决了传统设备固有的效率低下问题。
大幅优化工艺和设备性能
针对传统工艺缺陷的改进：优化了角部粘贴机的送料流程，防止因送料不准导致的“空烧”循环。此外，重新设计了成型机的凸轮驱动折叠行程，消除了传统360°行程规划中的冗余，从而显著缩短了设备的启动和停机时间。
实现高精度同步控制：该系统具有 4ms 运动控制同步周期和 24 轴全凸轮模式，实现了成型单元所有结构部件的超快速同步和精确定位，从而解决了传统设备加工精度不足的问题。
增强的设备多功能性和适应性：该系统集成了成型和气泡压制功能，支持在多种工艺模式（例如“推耳”模式和多道折叠）之间切换，以适应不同长度、宽度和高度的产品。这种多功能性有效满足了客户多样化的生产需求。

为客户创造全面价值
成本节约：全自动化生产取代了人工辅助加工，显著降低了人工成本。集成化的设备设计和高度的适应性最大限度地减少了对新设备的额外资本投资，同时提高了生产效率并减少了材料浪费。
操作和维护简便：直观的可视化人机界面降低了设备的操作门槛，而模块化的电气控制系统则便于维护和高效故障排除。
卓越的性价比：该解决方案在功能和性能方面均实现了全面提升，同时保持了显著的价格优势。此外，我们还提供高效的售后支持，以确保客户设备的稳定可靠运行。

04 摘要

“盖底一体式”纸盒生产线的研发升级项目已按计划完成核心开发和强化阶段，成功打造出一套高效、稳定、多功能的自动化生产系统。凌辰科技以工业PLC为核心，在贴角、粘合定位和成型单元等各个环节实现了超过30%的综合生产效率提升。这一成果得益于4毫秒的运动控制同步周期、全24轴凸轮联动以及灵活的参数配置和工艺切换能力——这些指标均远超项目最初的预期目标。
该项目的成功实施标志着凌辰科技在自动化包装设备研发领域迈出了关键一步。它验证了凌辰PLC和运动控制技术在高精度、多轴自动化系统中的实用价值，同时为盖底盒生产设备建立了定制化解决方案，从而为公司未来在自动化包装设备市场的拓展奠定了坚实的基础。

关于我们

苏州凌辰数据采集与计算机有限公司成立于2006年，秉承“为客户创造价值，建立互利共赢的合作伙伴关系”的经营理念，为客户提供涵盖工业计算机、运动控制系统、测试测量仪器、机器视觉系统和机器人等各类自动化设备的核心组件和系统解决方案。目前，凌辰旗下拥有两家全资子公司：苏州迅亚自动化科技有限公司和苏州TOK机器人有限公司，分别专注于机器人系统的销售和直线运动产品的研发、制造和销售。

产品系统网络

在自动化控制网络的层级结构中，凌辰科技提供涵盖设备层、控制层和信息层的全方位产品。

01 工业计算机

凌辰工业机箱采用工业级坚固结构、卓越的散热管理和防尘设计，为关键计算核心提供全面的物理保护，即使在振动、灰尘和极端温度等恶劣工业环境中也能确保持久稳定的运行。

02 嵌入式工业电脑

凌辰嵌入式工业PC采用紧凑坚固的工业级设计，集成了高性能计算、丰富的I/O接口以及宽广的温度和电压耐受范围。这些系统专为机器视觉、边缘计算和自动化设备等嵌入式应用而设计，可在有限的空间内提供稳定可靠的智能核心，从而赋能智能制造和物联网应用。

03 运动控制卡

凌辰运动控制卡能够控制多达32个运动轴，并同时支持控制多达512个DI点和512个DO点，最大总线通信周期为250µs。在运动控制方面，它支持单轴相对运动、绝对运动、点动和基于驱动的回零等功能；多轴插补；多轴点台运动；以及电子齿轮传动。

04 LMC系列运动控制器

凌辰LMC系列运动控制器采用开放式硬实时内核（抖动小于±0.3微秒）设计。该设计彻底解决了传统Windows平台固有的非实时性限制，确保多轴指令的确定性和瞬时响应。安装极其简便，仅需一根以太网线即可连接；此外，该系统采用高效的异步通信技术，可在1毫秒内同步发出和控制多达12个轴的运动指令。

05 NAC系列高性能运动控制器

凌辰NAC控制器的核心在于其强大的总线扩展能力，支持四个EtherCAT主站，可实现每个工作站256轴的精确控制，总计4096个I/O通道。其运动控制功能全面而稳健：除了标准的点对点、直线和圆弧插补外，还具备五轴插补、样条曲线轨迹平滑和动态坐标系等高级功能。此外，它还集成了振动抑制、“软着陆”功能和高精度位置比较输出；结合八个独立的插补组和连续插补功能，可有效满足复杂轨迹和高速同步的需求。其开发环境开放灵活，支持多种编程语言（包括C++、C#和Python），并允许在实时操作系统内直接编程，从而显著提升集成和调试效率。

06 PLC运动控制器

凌辰PLC控制器严格遵循PLCopen规范和IEC 61131-3国际标准，集高性能、紧凑尺寸和模块化设计于一体，便于开发和灵活部署。这些控制器广泛应用于3C电子、锂离子电池、包装、印刷等行业的自动化设备和生产线系统，也可扩展为物流、汽车、消费品等行业集成生产线中的网络通信节点。凭借对内部/外部网络隔离、高速总线通信和实时数据处理的要求，它们为各种工业环境提供稳定可靠的控制核心。

07 工业网络卡

凌辰工业网卡专为严苛的工业环境而设计，具备10/100/1000Mbps自适应速率，可提供稳定可靠的高速网络连接。这些网卡具有强大的抗干扰、浪涌保护和宽温工作范围等特点，广泛应用于运动控制、机器视觉和自动化系统等关键应用领域。产品采用灵活的安装设计，标配全高支架，并可选配半高支架，可无缝集成到各种智能制造设备和工业网络中。

08 IO模块

凌辰科技提供全面的I/O模块解决方案，旨在灵活满足工业自动化的各种需求。

LC/LD系列可扩展I/O模块：支持多种协议，包括EtherCAT、Profinet、Ethernet/IP和Modbus TCP，这些模块可灵活扩展数据采集功能，涵盖数字信号、模拟信号、温度、压力和脉冲信号。它们广泛应用于3C电子、锂离子电池、半导体、汽车制造和医疗设备等领域。

MINI系列I/O模块：该系列产品以其紧凑的尺寸和高实时性能为特点，涵盖数字I/O、模拟I/O、温度模块和通信模块。它们非常适合对空间和实时响应要求极高的控制和数据采集应用场景。

GWS系列免机柜I/O模块：这些模块具有卓越的稳定性和便捷的网络布线功能，专为分布式系统布局而设计，可显著减少系统集成时间和成本。

我们所有的产品组合都致力于为用户提供可靠、易于集成和适应性强的 I/O 模块支持，以满足各种应用场景的需求。