1 概論

　　1.1 行業(yè)設(shè)備工藝說(shuō)明

　　嬰幼兒紙尿褲相當(dāng)于一次性的內(nèi)褲，其根據(jù)腰圍的圍合形式一般可分為兩種類型。一種是片式紙尿褲(環(huán)腰褲)，即紙尿褲的前片和后片在穿之前是分開(kāi)的，穿著時(shí)通過(guò)固定在前腰圍或者后腰圍兩側(cè)的腰貼將前腰圍和后腰圍粘接起來(lái)，形成完整的內(nèi)褲。另一種是套穿式紙尿褲，常見(jiàn)的有拉拉褲或者訓(xùn)練褲，它的設(shè)計(jì)是用作紙尿褲和一般內(nèi)褲的過(guò)渡物，拉拉褲采用與紙尿褲相同的材料與構(gòu)造，但拉拉褲前腰圍和后腰圍是一體的，且腰圍具有彈性，穿著時(shí)直接將拉拉褲或者訓(xùn)練褲套上即可。隨著寶寶月齡的增大，寶寶肢體的活動(dòng)變得越來(lái)越豐富，從開(kāi)始翻身，到學(xué)坐，學(xué)爬，學(xué)走路，更換紙尿褲也變得越來(lái)越有挑戰(zhàn)性;這個(gè)時(shí)期的寶寶正在通過(guò)玩耍來(lái)認(rèn)知和探索世界，不被打擾的玩耍能夠幫助寶寶注意力更加集中，更有利于認(rèn)知發(fā)展，現(xiàn)今拉拉褲的使用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。

　　【紙巾行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)】

　　全球嬰兒紙尿褲市場(chǎng)規(guī)模增速緩，從2011年近5%的增速放緩至2019年約2%，2019年全球市場(chǎng)規(guī)模約13006億元。中國(guó)嬰兒紙尿褲市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，增速略有放緩但仍高于全球市場(chǎng)的總體增速，中國(guó)嬰兒紙尿褲市場(chǎng)規(guī)模增速?gòu)?011年的26%放緩至5%，2019年中國(guó)嬰兒紙尿褲市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到610億。中國(guó)嬰兒紙尿褲市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大，在全球嬰兒紙尿褲市場(chǎng)份額的占比逐步提升，占比從2010年的2%提升至2019年的5%。

　　面對(duì)市面上快速涌現(xiàn)的上千個(gè)品牌，競(jìng)爭(zhēng)加劇的同時(shí)也帶來(lái)新的發(fā)展活力，人口基數(shù)和消費(fèi)升級(jí)推動(dòng)母嬰市場(chǎng)增長(zhǎng)，新生代年輕消費(fèi)者的多元需求推動(dòng)著母嬰市場(chǎng)不斷更新迭代。拉拉褲一躍成為嬰兒紙尿褲高端、細(xì)分領(lǐng)域里的趨勢(shì)大單品。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)拉拉褲和紙尿褲的市場(chǎng)規(guī)模之比是3:7，美國(guó)是7:3，對(duì)比國(guó)外，市場(chǎng)空間非常大。我國(guó)紙尿褲的發(fā)展是積極向上的，但由于2020年新冠疫情的到來(lái)，使得原材料方面受到了一定影響，而紙尿褲廠商們也紛紛投入口罩的懷抱，雖說(shuō)后疫情時(shí)期基本平穩(wěn)回歸，但紙尿褲行業(yè)也是度過(guò)了一陣艱難時(shí)期。

　　【拉拉褲結(jié)構(gòu)】

　　注：1、親水無(wú)紡布(表層) 2、拒水無(wú)紡布(立體護(hù)圍) 3、傳導(dǎo)層無(wú)紡布 4、棉芯 5、高分子 6、上層衛(wèi)生巾 7、下層衛(wèi)生巾 8、PE 底膜 9、底膜復(fù)合無(wú)紡布 10、腰圍內(nèi)側(cè)無(wú)紡布 11、腰圍外側(cè)無(wú)紡布 12、腿部橡筋 13、防側(cè)漏護(hù)圍橡筋 14、腰圍 15、腰圍橡筋

　　1.2 設(shè)備概況

　　【客戶概況】

　　· ***機(jī)械制造有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“**”)成立于1988年，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界知名的一次性衛(wèi)生用品生產(chǎn)設(shè)備的專業(yè)制造商。

　　· 產(chǎn)品涵蓋嬰兒紙尿褲、訓(xùn)練褲;婦女衛(wèi)生巾、護(hù)墊;成人紙尿布及成套包裝設(shè)備。

　　1.3 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)(客戶要求指標(biāo)及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)?shù)據(jù))

　　【主要技術(shù)參數(shù)】

　　電源：三相，380V，50/60HZ

　　合格率：≥97%(不包含膠機(jī)、換接料或材料接頭所產(chǎn)生的廢次品)

　　生產(chǎn)速度：600 pcs/min

　　產(chǎn)品尺寸：小號(hào)，中號(hào)，大號(hào)，加大號(hào)

　　【設(shè)備優(yōu)勢(shì)】

　　1.人機(jī)操作界面，全伺服高自動(dòng)化控制

　　2.安全PLC系統(tǒng)，安全I(xiàn)O，安全STO

　　3.自動(dòng)張力控制：配置張力開(kāi)卷系統(tǒng)，恒張力控制及儲(chǔ)料機(jī)構(gòu)，材料糾偏系統(tǒng)。

　　4.自動(dòng)糾偏系統(tǒng)

　　5.質(zhì)量控制，自動(dòng)剔廢

　　2 設(shè)計(jì)方案

　　2.1 初步方案，選型難點(diǎn)等

　　【安全PLC系統(tǒng)】

　　寶潔要求使用安全PLC以及安全I(xiàn)O，并且需要符合ISO 13849-1 PL e及IEC 61508 SIL 3認(rèn)證。

　　【IQ-R系列安全PLC優(yōu)勢(shì)】

　　安全CPU符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，可同時(shí)控制常規(guī)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。此外，可通過(guò)操作直觀的工程軟件GX Works3，集中進(jìn)行常規(guī)控制和安全控制的編程。

　　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)：

　　CC-Link IE Field現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)是使用工業(yè)以太網(wǎng)(1000BASE-T)的高速且大容量的開(kāi)放型現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)一般通訊與安全通訊組合

　　可通過(guò)CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)整合常規(guī)通信和安全通信，在進(jìn)行安全通信時(shí)，也可使用常規(guī)的以太網(wǎng)電纜，無(wú)需使用專用電纜等。經(jīng)由CC-Link IE Field網(wǎng)絡(luò)，可將安全開(kāi)關(guān)和安全光幕等連接到使用了安全CPU的系統(tǒng)，構(gòu)建混合常規(guī)控制和安全控制的系統(tǒng)。

　　(2)數(shù)據(jù)通訊

　　在CC-Link IE Field現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中，主站與從站進(jìn)行高速且大容量的數(shù)據(jù)通信，分為定期通信和非定期通信。

　　(3)高通信速度

　　由于通信速度達(dá)到了1Gbps，提高了控制器之間通信以及控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信的效率，進(jìn)而縮短了生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。

　　(4)使用以太網(wǎng)規(guī)格的電纜

　　連接接口使用了以太網(wǎng)規(guī)格的1000BASE-T，因此可以使用市面上銷售的1000BASE-T規(guī)格對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)電纜，減少了配線成本。

　　(5)根據(jù)系統(tǒng)配置靈活配線

　　網(wǎng)絡(luò)配線可進(jìn)行星型連接、線型連接、環(huán)型連接或混合連接?？刂葡到y(tǒng)進(jìn)行星型連接時(shí)需要使用支持1000BASE-T的工業(yè)級(jí)交換式集線器。由于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)存在星型連接及線型連接，因此控制盤(pán)之間可進(jìn)行星型連接，流水線內(nèi)可進(jìn)行線型連接，靈活配線。

　　【與以往機(jī)型相比】：

　　【伺服系統(tǒng)】

　　此次拉拉褲主機(jī)線有101根伺服軸，功能方面需要：高級(jí)同步控制功能;凸輪功能;限位輸出功能;Mark檢測(cè)功能;

　　選用2個(gè)R64MTCPU的128軸系統(tǒng)。

　　R64MTCPU為可使用各種定位程序進(jìn)行定位控制、同步控制、速度/轉(zhuǎn)矩控制等高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制的CPU模塊。采用在同一基板模塊上安裝了可編程控制器CPU模塊和運(yùn)動(dòng)CPU模塊的多CPU系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高速順序控制和高精度運(yùn)動(dòng)控制。

　　2.2 選型思路，選型計(jì)算

　　【噴膠控制】

　　以往的噴膠控制使用的是Motion的限位輸出功能或者使用膠機(jī)自己的控制器。使用Motion的限位輸出功能，當(dāng)主機(jī)線生產(chǎn)速度達(dá)到600 pcs/min后，在間隔比較小的噴膠位置，會(huì)出現(xiàn)不噴膠的情況。分析其原因可能和限位輸出功能的處理周期和基板通訊周期過(guò)長(zhǎng)有關(guān)，Motion限位輸出功能不能滿足高速化噴膠的控制。此次拉拉褲線的標(biāo)準(zhǔn)速度為600pcs/ min，后續(xù)項(xiàng)目可能會(huì)達(dá)到600 pcs/min~1000 pcs/min。需要尋找一種滿足超高速噴膠的控制方法。

　　根據(jù)客戶的技術(shù)要求選擇使用柔性高速I/O控制模塊RD40PD01。柔性高速I/O控制模塊的輸入輸出響應(yīng)不受CPU模塊的掃描時(shí)間和總線性能的影響，可實(shí)現(xiàn)μs級(jí)的高速響應(yīng)，大大提高點(diǎn)膠精度。由于要進(jìn)行硬件運(yùn)算，因此響應(yīng)時(shí)間的偏差更少，確保點(diǎn)膠輸出控制穩(wěn)定。配置了FPGA，使用工具進(jìn)行FPGA的簡(jiǎn)單設(shè)置，可降低硬件邏輯的開(kāi)發(fā)成本。

　　【RD40PD01模塊主要性能參數(shù)】

　　2.3 選型結(jié)果，最終方案配置，系統(tǒng)配置

　　【方案配置】

　　3 項(xiàng)目總結(jié)

　　此次項(xiàng)目使用了三菱IQ-R系列安全PLC系統(tǒng)，此系統(tǒng)整合了一般控制與安全控制，大大節(jié)約了系統(tǒng)成本。而且，CCLink IE Field 高速大容量的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)，也整合了一般遠(yuǎn)程I/O、遠(yuǎn)程起始模塊以及安全遠(yuǎn)程I/O，兼容了一般通訊與安全通訊，簡(jiǎn)化了繁雜的系統(tǒng)配置與現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)布線;高速和安全的數(shù)據(jù)通訊也保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與安全性。