Trong một nhà máy sản xuất carton, nhiều motor phải vận hành liên tục để thực hiện các công đoạn như cấp giấy, tạo sóng, kéo giấy, dán, cắt, in, bế và vận chuyển thành phẩm. Mỗi cụm máy lại có yêu cầu khác nhau về tốc độ, mô-men, khả năng tăng giảm tốc hoặc độ chính xác vị trí. Vì vậy, biến tần cho nhà máy carton không đơn thuần chỉ dùng để thay đổi tốc độ motor mà còn có thể tham gia vào việc đồng bộ các cơ cấu truyền động, kiểm soát lực kéo và phối hợp hoạt động giữa nhiều công đoạn.
Tùy cấu hình dây chuyền, biến tần có thể được sử dụng từ khu vực tạo sóng đến hệ thống cắt, băng tải, máy in và các thiết bị phụ trợ. Tuy nhiên, không phải vị trí nào cũng cần cùng một phương án điều khiển. Hiểu đúng đặc tính của từng cụm máy là bước quan trọng trước khi lựa chọn biến tần.
- 1.Biến tần cho nhà máy carton là gì?
- 2.Vì sao dây chuyền sản xuất carton cần điều khiển truyền động chính xác?
- 3.Biến tần được sử dụng ở đâu trong nhà máy carton?
- 4.Biến tần cho máy tạo sóng carton có vai trò gì?
- 5.Biến tần máy in carton được sử dụng như thế nào?
- 6.Biến tần cho máy cắt dao quay và hệ thống cắt carton
- 7.Những vị trí khác có thể sử dụng biến tần trong nhà máy carton
- 8.Lợi ích của biến tần trong dây chuyền carton
- 9.Các yêu cầu quan trọng khi chọn biến tần cho ngành carton
- 10.Giải pháp biến tần KEB cho dây chuyền sản xuất carton
- 11.Quy trình lựa chọn biến tần cho một nhà máy carton
- 12.A.S.C VN – Đối tác độc quyền của KEB tại Việt Nam
Biến tần cho nhà máy carton là gì?
Biến tần là thiết bị điện tử có khả năng thay đổi tần số và điện áp cấp cho động cơ điện, từ đó điều chỉnh tốc độ và đặc tính mô-men của motor theo yêu cầu vận hành. Trong nhà máy carton, nhu cầu sử dụng biến tần xuất phát từ việc nhiều cơ cấu không thể chỉ chạy ở một tốc độ cố định. Khi dây chuyền tăng tốc, giảm tốc, đổi loại giấy hoặc thay đổi kích thước sản phẩm, các cụm truyền động liên quan cũng phải phối hợp tương ứng.
Một hệ thống biến tần phù hợp có thể đảm nhiệm các chức năng như:
- Điều chỉnh tốc độ motor theo tốc độ dây chuyền.
- Tạo quá trình tăng tốc và giảm tốc có kiểm soát.
- Điều khiển mô-men của cơ cấu kéo hoặc truyền động.
- Đồng bộ tốc độ giữa nhiều trục.
- Nhận phản hồi từ encoder khi hệ thống cần kiểm soát chính xác hơn.
- Giao tiếp với PLC hoặc bộ điều khiển trung tâm.
- Hỗ trợ kiểm soát chuyển động ở những ứng dụng phù hợp.
Cần lưu ý rằng “nhà máy carton” là khái niệm khá rộng. Có nhà máy tự sản xuất tấm carton từ giấy cuộn, nhưng cũng có cơ sở mua tấm carton đã tạo sóng rồi thực hiện in, bế, gấp và dán. FEFCO phân loại các cơ sở sản xuất carton thành sheet plant, converting plant và integrated plant. Vì vậy vị trí sử dụng biến tần thực tế sẽ phụ thuộc vào dây chuyền của từng nhà máy.
Vì sao dây chuyền sản xuất carton cần điều khiển truyền động chính xác?
Một dây chuyền carton hiện đại không phải là một máy duy nhất mà gồm nhiều cơ cấu liên tiếp.
Theo mô tả quy trình sản xuất carton sóng của FEFCO, dây chuyền tạo sóng có thể chia thành hai khu vực chính là phần ướt và phần khô. Phần ướt gồm các cụm như giá đỡ cuộn giấy, bộ nối giấy tự động, bộ gia nhiệt sơ bộ, máy tạo sóng một mặt, cầu dẫn giấy và cụm ghép nhiều lớp. Sau đó, tấm carton được chuyển sang phần khô để thực hiện các công đoạn xén biên, xẻ rãnh, cắt theo chiều dài và xếp thành phẩm. Điều này tạo ra nhiều yêu cầu truyền động khác nhau.
Dây chuyền có nhiều motor hoạt động liên kết
Motor kéo giấy, lô truyền động, băng tải, dao cắt hay cụm cấp phôi không hoạt động hoàn toàn độc lập.
Khi tốc độ sản xuất thay đổi, một số cơ cấu phía trước và phía sau phải thay đổi theo để duy trì dòng vật liệu ổn định.
Nếu một trục kéo nhanh hơn đáng kể so với trục trước đó, giấy có thể bị kéo căng quá mức. Ngược lại, nếu tốc độ thấp hơn yêu cầu, giấy có thể chùng hoặc tích tụ không đúng thiết kế.
Đây là lý do khả năng điều chỉnh và đồng bộ tốc độ trở thành một yêu cầu quan trọng đối với hệ thống truyền động.
Giấy là vật liệu liên tục nên lực căng cần được kiểm soát
Ở các công đoạn xử lý giấy, tốc độ và mô-men truyền động có liên quan trực tiếp đến lực căng của vật liệu. Tùy thiết kế máy, lực căng có thể được tạo hoặc điều chỉnh thông qua chênh lệch tốc độ giữa các trục hoặc thông qua mô-men. Với hệ thống điều khiển vòng kín, các thiết bị như con lăn điều chỉnh lực căng hoặc cảm biến lực sẽ gửi tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển. Dựa trên tín hiệu này,hệ thống sẽ tự động điều chỉnh tốc độ hoặc mô-men của động cơ để duy trì lực căng giấy ở mức phù hợp.
Một số cơ cấu yêu cầu đáp ứng động nhanh
Các trục kéo liên tục thường ưu tiên tốc độ ổn định. Ngược lại, dao cắt, cơ cấu định vị theo từng bước hoặc một số trục trên máy in có thể phải tăng tốc, giảm tốc hoặc thay đổi vị trí nhanh.
Ở đây yêu cầu của drive cao hơn đáng kể so với băng tải thông thường.
Do đó trong cùng một nhà máy có thể xuất hiện:
- Biến tần điều khiển V/F.
- Biến tần vector không encoder.
- Biến tần điều khiển vòng kín có encoder.
- Drive controller.
- Servo drive.
Không nên mặc định một loại biến tần có thể đáp ứng tối ưu cho tất cả các trục.
Biến tần được sử dụng ở đâu trong nhà máy carton?
Một dây chuyền sản xuất carton sóng thường gồm nhiều cụm thiết bị liên kết với nhau, từ cấp giấy, nối giấy, tạo sóng, gia nhiệt, bôi keo và ghép các lớp giấy đến xẻ rãnh, cắt theo kích thước và xếp thành phẩm.
Từ góc độ truyền động, có thể hình dung các ứng dụng như sau:
| Công đoạn | Nhiệm vụ truyền động | Yêu cầu thường gặp |
| Cấp giấy | Cấp cuộn giấy vào dây chuyền | Ổn định tốc độ/lực căng |
| Máy tạo sóng một mặt | Truyền động các lô tạo sóng | Tốc độ ổn định, mô-men tốt |
| Cầu dẫn giấy | Chuyển và tích trữ giấy | Phối hợp tốc độ |
| Bộ phận bôi keo | Truyền động lô keo tùy thiết kế | Đồng bộ với tốc độ giấy |
| Cụm ghép và ép các lớp giấy | Kéo, ép và vận chuyển carton | Mô-men, ổn định tốc độ |
| Bộ phận xẻ rãnh và tạo đường gấp | Xẻ và tạo đường gấp | Đồng bộ với line |
| Máy cắt ngang | Cắt ngang theo chiều dài đặt trước | Động học cao, đồng bộ và định vị chính xác |
| Bộ xếp tấm | Vận chuyển và xếp tấm | Điều chỉnh tốc độ |
| Máy in carton | Cấp phôi và truyền động các cụm | Đồng bộ, tốc độ, đôi khi định vị chính xác |
| Băng tải | Vận chuyển vật liệu | Điều chỉnh tốc độ |
| Quạt/bơm | Phụ trợ sản xuất | Điều chỉnh theo nhu cầu tải |
Không phải tất cả các cấu hình đều giống nhau. Nhà sản xuất máy có thể sử dụng cơ khí truyền động chung, nhiều motor độc lập, biến tần hoặc servo tùy thế hệ thiết bị.
Biến tần cho máy tạo sóng carton có vai trò gì?
Biến tần cho máy tạo sóng carton giúp điều khiển tốc độ, mô-men và phối hợp hoạt động giữa các trục trong dây chuyền, từ cấp giấy, tạo sóng đến ghép và kéo giấy.
Điều khiển cấp và kéo giấy
Biến tần giúp điều chỉnh tốc độ motor cấp và kéo giấy phù hợp với tốc độ chung của dây chuyền, hạn chế tình trạng giấy bị chùng hoặc căng quá mức.
Điều khiển trục tạo sóng
Motor của trục tạo sóng cần duy trì tốc độ ổn định và đủ mô-men khi tăng, giảm tốc. Với yêu cầu điều khiển cao hơn, có thể sử dụng chế độ điều khiển vector để kiểm soát motor chính xác hơn.
Đồng bộ các cụm truyền động
Các cụm cầu dẫn giấy, bôi keo và ghép ép phải phối hợp tốc độ với nhau để giấy di chuyển ổn định. Biến tần có thể nhận tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm để điều chỉnh tốc độ từng motor theo yêu cầu.
Kiểm soát lực căng giấy
Ở những hệ thống yêu cầu cao, cảm biến lực căng hoặc bộ phận phản hồi được sử dụng để giúp hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ hoặc mô-men, từ đó duy trì lực căng giấy phù hợp.
Khi chọn biến tần cho máy tạo sóng carton, cần xem xét công suất motor, yêu cầu tốc độ, mô-men, khả năng phản hồi encoder và phương thức kết nối với hệ thống điều khiển.
Biến tần máy in carton được sử dụng như thế nào?
Sau khi tạo thành tấm carton, sản phẩm sẽ tiếp tục qua các công đoạn như in, bế, gấp và dán. Với biến tần máy in carton, nhiệm vụ chính là điều khiển tốc độ và phối hợp các cụm truyền động trong máy.
Điều khiển cấp phôi và vận chuyển
Biến tần giúp điều chỉnh tốc độ motor cấp phôi, băng tải và các trục truyền động, đồng thời hỗ trợ tăng giảm tốc êm và đồng bộ với tốc độ chung của máy.
Khi nào cần hệ điều khiển cao hơn?
Nếu trục chỉ cần điều chỉnh tốc độ, biến tần thông thường có thể đáp ứng. Với các trục yêu cầu định vị chính xác, đồng bộ góc hoặc thay đổi tốc độ nhanh, nên xem xét biến tần có phản hồi encoder, bộ điều khiển truyền động hoặc servo.
Vì vậy, khi chọn biến tần máy in carton, cần xác định rõ trục cần điều khiển tốc độ, mô-men hay vị trí, thay vì chỉ dựa vào công suất motor.
Biến tần cho máy cắt dao quay và hệ thống cắt carton
Ở công đoạn cuối của dây chuyền, tấm carton được xẻ dọc, tạo đường gấp và cắt ngang theo kích thước yêu cầu. Với máy cắt dao quay, tốc độ dao phải phối hợp với tốc độ di chuyển của tấm carton để bảo đảm chiều dài cắt chính xác.
Điều khiển dao cắt
Hệ thống cần dựa vào tốc độ vật liệu, chiều dài cắt và vị trí của dao để điều chỉnh thời điểm cắt phù hợp.
Chọn biến tần hay servo?
Nếu chỉ cần điều chỉnh tốc độ, có thể sử dụng biến tần có khả năng điều khiển tốt. Với máy cắt tốc độ cao, yêu cầu định vị và đồng bộ chính xác, servo kết hợp điều khiển chuyển động thường phù hợp hơn. Khi lựa chọn cần xem xét thêm tốc độ, gia tốc, quán tính trục dao, chu kỳ cắt và khả năng hãm.
Những vị trí khác có thể sử dụng biến tần trong nhà máy carton
Ngoài các máy sản xuất chính, một nhà máy carton còn có nhiều hệ thống phụ trợ.
Băng tải: Biến tần giúp thay đổi tốc độ vận chuyển theo yêu cầu từng khu vực và có thể phối hợp với dây chuyền phía trước hoặc phía sau.
Tìm hiểu thêm: Biến tần cho băng tải
Quạt: Một số quạt hút, quạt cấp khí hoặc hệ thống thông gió có nhu cầu thay đổi lưu lượng. Với tải quạt phù hợp, điều chỉnh tốc độ bằng VFD có thể mang lại lợi ích năng lượng so với chạy motor cố định ở công suất không cần thiết.
Máy nén khí: FEFCO khuyến nghị xem xét VSD compressor khi nhu cầu khí nén biến đổi, bởi lưu lượng máy nén có thể được điều chỉnh phù hợp hơn với nhu cầu thực tế của nhà máy.
Tìm hiểu thêm: Biến tần cho máy nén khí
Bơm nước: Trong nhà máy carton, biến tần có thể được sử dụng cho một số hệ thống bơm nước như bơm tuần hoàn hoặc bơm làm mát khi cần điều chỉnh lưu lượng theo nhu cầu vận hành. Việc giảm điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào đặc tính tải, thời gian hoạt động và chế độ điều khiển thực tế.
Tìm hiểu thêm: Biến tần cho máy bơm nước
Lợi ích của biến tần trong dây chuyền carton
Khi được lựa chọn và cài đặt đúng ứng dụng, biến tần có thể mang lại nhiều lợi ích như:
- Chủ động điều chỉnh tốc độ:
- Tăng giảm tốc có kiểm soát
- Kiểm soát mô-men
- Đồng bộ các cụm truyền động
- Hỗ trợ feedback
- Tối ưu năng lượng ở đúng loại tải
Các yêu cầu quan trọng khi chọn biến tần cho ngành carton
Khi lựa chọn biến tần cho dây chuyền carton, cần xem xét nhiều yếu tố thay vì chỉ dựa vào công suất động cơ.
- Thông số động cơ: Cần xác định công suất, điện áp, dòng định mức, tốc độ và loại động cơ. Biến tần phải có dòng điện phù hợp với motor và điều kiện tải thực tế.
- Đặc tính tải: Mỗi vị trí như quạt, băng tải, lô kéo giấy, cụm ghép ép carton, máy in hay dao cắt có đặc tính tải khác nhau. Vì vậy không nên dùng cùng một cấu hình biến tần chỉ vì công suất động cơ giống nhau.
- Phương pháp điều khiển: Tải đơn giản có thể dùng điều khiển V/F. Những vị trí yêu cầu kiểm soát tốc độ và mô-men tốt hơn có thể dùng điều khiển vector. Với các trục cần định vị hoặc đồng bộ chính xác, nên xem xét biến tần có phản hồi bộ mã hóa hoặc servo.
- Khả năng quá tải: Các trục thường xuyên tăng giảm tốc hoặc có mô-men thay đổi cần biến tần có khả năng chịu quá tải phù hợp.
- Bộ mã hóa: Có thể cần thiết ở các trục yêu cầu kiểm soát chính xác tốc độ, mô-men, vị trí hoặc đồng bộ chuyển động, đặc biệt ở máy cắt và một số cụm máy in.
- Khả năng hãm: Các trục có quán tính lớn hoặc giảm tốc nhanh có thể cần điện trở hãm hoặc giải pháp thu hồi năng lượng phù hợp.
- Kết nối điều khiển: Biến tần cần tương thích với bộ điều khiển trung tâm và hệ thống truyền thông đang sử dụng trên dây chuyền.
- Điều kiện môi trường: Nhà máy carton thường có bụi giấy và nhiệt, vì vậy cần chú ý đến thông gió tủ điện, nhiệt độ, độ ẩm và cấp bảo vệ của thiết bị.
- Chức năng an toàn: Tùy thiết kế máy, có thể cần các chức năng an toàn như ngắt mô-men an toàn để hỗ trợ bảo vệ người vận hành và thiết bị.
Giải pháp biến tần KEB cho dây chuyền sản xuất carton
Với dây chuyền carton có nhiều yêu cầu điều khiển khác nhau, việc sử dụng hệ thống truyền động có khả năng đáp ứng từ điều chỉnh tốc độ cơ bản đến điều khiển vòng kín và điều khiển chuyển động sẽ giúp việc thiết kế, vận hành và mở rộng hệ thống thuận tiện hơn.
KEB cung cấp nhiều dòng biến tần và bộ điều khiển truyền động cho máy móc, trong đó các dòng COMBIVERT có thể được lựa chọn tùy theo yêu cầu của từng trục trong dây chuyền carton.
Gợi ý lựa chọn giải pháp KEB cho dây chuyền carton
| Vị trí ứng dụng | Yêu cầu điều khiển | Giải pháp KEB đề xuất |
|---|---|---|
| Băng tải, thiết bị phụ trợ | Điều chỉnh tốc độ, tăng giảm tốc ổn định | COMBIVERT G6 |
| Cấp và kéo giấy | Điều chỉnh tốc độ, mô-men, kiểm soát lực căng | G6 hoặc F6 |
| Tạo sóng, ghép ép | Ổn định tốc độ, mô-men và đồng bộ nhiều trục | COMBIVERT F6 |
| Máy in carton | Điều khiển tốc độ, đồng bộ và phản hồi encoder khi cần | G6 hoặc F6 |
| Máy cắt, dao quay | Đồng bộ, tăng giảm tốc nhanh, yêu cầu độ chính xác cao | COMBIVERT F6 hoặc giải pháp motion/servo |
Lưu ý: Bảng trên mang tính định hướng. Dòng biến tần và model cụ thể cần được lựa chọn theo công suất motor, đặc tính tải, yêu cầu điều khiển và cấu hình thực tế của từng máy.
BIẾN TẦN KEB COMBIVERT G6
Biến tần COMBIVERT G6 là dòng biến tần của KEB, phù hợp cho cả hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín, với dải công suất từ 0,75 kW đến 30 kW. Dòng này có thể được xem xét cho các trục có yêu cầu điều khiển tốc độ phù hợp với khả năng của thiết bị.
Ví dụ về mặt định hướng ứng dụng có thể gồm:
- Băng tải.
- Các trục kéo công suất phù hợp.
- Thiết bị phụ trợ.
- Các motor cần điều chỉnh tốc độ nhưng không yêu cầu motion phức tạp.
Model cụ thể vẫn cần được chọn dựa trên dòng motor, loại tải và chế độ điều khiển.
BIẾN TẦN KEB COMBIVERT F6
Biến tần COMBIVERT F6 là bộ điều khiển truyền động của KEB, phù hợp từ các ứng dụng điều khiển tốc độ, mô-men đến những hệ thống yêu cầu độ chính xác cao. Dòng F6 có công suất từ 2,2 kW đến 450 kW, hỗ trợ nhiều loại động cơ, bộ mã hóa, truyền thông công nghiệp và các chức năng an toàn.
F6 đáng chú ý ở các trục có yêu cầu cao hơn về:
- Kiểm soát tốc độ chính xác.
- Điều khiển mô-men.
- Nhận tín hiệu phản hồi từ bộ mã hóa.
- Kết nối với hệ thống truyền thông công nghiệp.
- Xử lý các nhiệm vụ truyền động phức tạp.
- Hỗ trợ các chức năng an toàn tùy theo cấu hình.
Với những motor chính công suất lớn trong dây chuyền carton, dải công suất rộng của F6 cũng tạo nhiều lựa chọn hơn.
Khám phá thêm: Công nghệ truyền động từ KEB
Quy trình lựa chọn biến tần cho một nhà máy carton
Bước 1: Kiểm tra thông số động cơ
Xác định công suất, điện áp, dòng điện, tốc độ và chức năng của từng động cơ.
Bước 2: Xác định loại tải
Phân loại theo từng vị trí như quạt, bơm, băng tải, kéo giấy, tạo sóng, máy in hoặc máy cắt.
Bước 3: Xác định yêu cầu điều khiển
Xem trục cần điều khiển tốc độ, mô-men, vị trí, lực căng hay đồng bộ với các trục khác.
Bước 4: Kiểm tra chế độ làm việc
Đánh giá tải liên tục hay gián đoạn, khả năng tăng giảm tốc, mô-men lớn nhất và quán tính của hệ thống.
Bước 5: Kiểm tra khả năng kết nối
Biến tần cần tương thích với bộ điều khiển trung tâm, bộ mã hóa, màn hình vận hành và hệ thống truyền thông của máy.
Bước 6: Tính toán khả năng hãm
Đặc biệt với dao cắt, trục quay có quán tính lớn hoặc các cơ cấu thường xuyên tăng giảm tốc.
Bước 7: Chọn biến tần phù hợp
Dựa trên các yêu cầu trên để chọn dòng biến tần, công suất và chức năng cần thiết.
Bước 8: Cài đặt và chạy thử
Nhập đúng thông số động cơ, thiết lập thời gian tăng giảm tốc, kiểm tra chiều quay, tín hiệu phản hồi và chạy thử ở tốc độ thấp trước khi đưa vào vận hành.
A.S.C VN – Đối tác độc quyền của KEB tại Việt Nam
A.S.C VN là đối tác độc quyền của KEB Automation tại Việt Nam, chuyên cung cấp biến tần, bộ điều khiển truyền động và các giải pháp tự động hóa KEB cho máy móc, dây chuyền và nhà máy công nghiệp.
Không chỉ cung cấp thiết bị, A.S.C VN còn hỗ trợ khách hàng từ khâu lựa chọn, lắp đặt đến vận hành hệ thống, bao gồm:
- Tư vấn và lựa chọn biến tần phù hợp với động cơ, tải và yêu cầu điều khiển.
- Lắp đặt, cài đặt và chạy thử tại nhà máy.
- Đào tạo vận hành và chuyển giao chương trình.
- Hỗ trợ cấu hình, phát triển giải pháp theo yêu cầu riêng của từng máy.
- Hỗ trợ kỹ thuật trực tuyến bởi kỹ sư A.S.C VN và chuyên gia KEB tại Đức.
- Kiểm tra, sửa chữa và bảo hành sản phẩm KEB chính hãng tại Việt Nam.
- Hỗ trợ kỹ thuật trong quá trình nâng cấp, thay thế hoặc mở rộng hệ thống.
Biến tần cho nhà máy carton giúp điều chỉnh tốc độ, mô-men và đồng bộ các cụm truyền động trong dây chuyền như máy tạo sóng, máy in, máy cắt và băng tải. Mỗi vị trí có yêu cầu khác nhau, vì vậy cần lựa chọn biến tần dựa trên đặc tính tải, động cơ và mức độ điều khiển thực tế. Với các dòng KEB như COMBIVERT G6 và F6, doanh nghiệp có thể lựa chọn giải pháp phù hợp từ điều khiển cơ bản đến các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Liên hệ ngay A.S.C VN qua số Hotline: 0917.113.068 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng nhất!
