施耐德自动化口罩机生产线控制系统方案（内含详细硬件配置）

看到一篇施耐德电气关于口罩机的整体解决方案文章。感慨呀，疫情期间火起来的口罩机，带动了多少工控品牌的一些产品卖断货啊

1、什么是口罩机？

口罩机是将多层无纺布通过热压、折叠成型，超声波焊接，废料切除，耳带鼻梁条焊接等工序制造出具有一定过滤性能的各种口罩，口罩设备不是单台的机器，它需要多台机器的配合完成各种不同的工序。

2、口罩机的分类：

目前市场较流行的口罩设备包括：杯型口罩机，无纺布平面口罩机，N95口罩机，3M9001/9002折叠型口罩机，鸭嘴型口罩机，立体防尘口罩机等。

3、平面口罩机的工艺流程

平面口罩机系列根据耳带的焊接方式和使用方法不同可以分为：内耳带口罩机，外耳带口罩机，绑带式口罩机。按工作方式来分传统平面口罩机分为半自动单机以及全自动产线。半自动线由单机构成，需要大量的人工参与其中，且只能做1-4 层原材料的口罩。全自动设备可实现口罩本体生产到耳带熔接，鼻线熔接直至成品，完全不需人工操作，适用于内耳带口罩和外耳带口罩的生产，一般能达到3-6层原材料的口罩生产。口罩机的口罩本体设备的典型速度指标可达130-140片/分钟，而超声波点焊机速度只能到40-60片/分钟，因此全自动线一般需要配两到三台点焊机，如全自动一拖二型，一拖三型。

一拖二或一拖三挂绳式平面口罩机的工艺流程包含自动放料，压合裁切，半成品分离翻转，耳带超声波熔接，整形，计数输出等工位。整体自动化控制可分为单PLC集中控制型和多PLC分散控制型，控制要求多为速度和定位控制，传动部分多采用步进或伺服驱动。

4、一拖二控制系统的硬件配置

平面口罩一拖二生产线自动化控制方案架构

经济型分散控制，系统涵盖M221一体型控制器，GXU经济型触摸屏，LXM16脉冲控制型伺服系统，ATV310系列通用变频器。

高速性集中控制，采用M262高性能运动控制器搭配LXM32S伺服

施耐德电气推出的自动口罩机控制系统方案，可覆盖需求量最大的平面口罩以及N95口罩设备，其相关自动化及伺服驱动产品已在多处大量使用。

通常的平面口罩机自动线一般为一拖二或一拖三的配置，即一台主机配两到三台耳带机，主机及耳带机均为PLC单独控制，连线自动生产，所需操作人员很少。针对平面口罩机控制特点，施耐德电气推出了基于智能化精巧型莫迪康M221可编程控制器为核心的控制方案，结合EcoStruxure机器顾问，在实现机器本地自动高效控制的同时，还能实现无接触远程运维，提升服务效率。

施耐德电气的平面口罩设备自动化控制方案如上图，控制系统涵盖M221一体型控制器，GXU经济型触摸屏，LXM16脉冲控制型伺服系统，ATV310系列通用变频器。M221控制器的CPU处理速度达0.2μs/布尔量，程序扫描周期短，快速提升设备控制性能。M221 PLC内置最多4路高速脉冲输出，可直接用来控制伺服或步进电机，节约成本。设备内置1个串口，1个以太网口以及1个USB mini-B编程口，并可通过标准SD卡复制下载机器程序，缩短机器调试时间。LXM16伺服系统专为点到点定位场合而设计，其精简的硬件接口设计，可缩短用户安装准备时间。对负载的动态自适应调整，可使客户轻松完成参数配置，无需复杂调试过程，快速实现精准定位。而高速性集中控制中，采用M262高性能运动控制器搭配LXM32S伺服。

5、折叠口罩机的工艺流程

折叠形口罩机亦称C型口罩机，是用于折叠口罩本体生产的全自动机器，使用超声波技术，将3～5层 PP无纺布、活性炭以及过滤材料粘合，并剪切出折叠口罩本体，可加工N95等口罩本体,速度可达80片/分钟。


6、折叠口罩机控制系统的硬件配置

折叠式口罩机，是用于折叠口罩本体生产的全自动机器，使用超声波技术，将3～5层PP无纺布、活性炭以及过滤材料粘合，并剪切出折叠口罩。此类型设备可加工N95等折叠式口罩。

折叠式口罩生产线自动化控制方案架构

折叠式口罩机相比平面口罩机控制功能要复杂一些，上图是施耐德电气折叠式口罩生产线的控制架构。该方案以Modicon M241高性能逻辑控制器作为核心，通过CanOpen通讯总线的控制方式，将生产线上伺服系统全部通过总线进行控制，可节约大量的接线时间，提高机器稳定性。伺服系统与PLC双向交换数据，实时反馈伺服状态，相比脉冲的控制方式，控制精度更高。另外，以伺服替代传统的步进或气缸控制方式，可提升设备的生产速度，满足客户提高产能的需求。