★ 深圳市英威騰電氣股份有限公司

關鍵詞： 高速糊釘一體機；英威騰；TM700 PLC； DA200A伺服； EtherCAT總線；包裝自動化

1   行業背景與技術挑戰

1.1   包裝行業發展趨勢

近年來，隨著電子商務、物流配送行業的爆發式增長，瓦楞紙箱包裝需求持續攀升。包裝行業正朝著高速化、高精度、智能化、柔性化方向快速發展，傳統的人工操作和半自動化設備已無法滿足現代規模化生產的需求。

紙箱后道加工作為包裝生產的關鍵環節，直接影響產品質量、生產效率和企業競爭力。高速糊釘一體機作為集自動糊盒與自動釘箱功能于一體的高端設備，已成為紙箱加工企業的核心生產裝備，市場需求持續增長。

1.2   高速糊釘一體機設備特性

如圖1所示， 高速自動糊釘一體機整合了傳統分開的“糊箱”和“釘箱”兩道工序，通過全自動化流程完成紙箱加工，具體包括：自動送紙、自動折疊與定位、拍齊處理、糊箱/釘箱切換、自動計數與堆疊五大核心工序。

圖1 高速糊釘一體機示意圖

這類設備生產效率可達60~300片/分鐘，遠高于傳統工藝，能夠大幅降低人工成本，提升產品質量和穩定性，是現代包裝工業實現規模化、自動化生產的核心裝備。

1.3   傳統控制系統面臨的技術瓶頸

為實現“高速、高精度、高靈活性”的核心目標，高速糊釘一體機對控制系統提出了極高要求，而傳統控制系統普遍存在以下瓶頸：

（1）多軸同步控制精度不足：傳統脈沖控制方式難以實現多軸高精度同步，直接影響紙箱釘距、定位精度等關鍵質量指標；

（2）接線復雜故障率高：大量脈沖接線和航空插頭使用， 導致電氣裝配復雜、現場抗干擾能力差，設備穩定性不足；

（3）換單效率低下：依賴手動調節機械部件，換單時間長達30~60分鐘，無法適應小批量、多品種的柔性生產需求；

（4）智能化程度低：缺乏完善的參數管理、故障診斷和數據采集功能，難以滿足工業4.0升級要求；

（5）調試維護困難：參數調整復雜，高度依賴技術人員經驗， 故障排查耗時費力， 設備綜合效率（OEE）偏低。

2   英威騰一體化解決方案設計

2.1   方案整體架構

英威騰針對高速糊釘一體機的工藝特點和控制需求， 打造了高度集成化、網絡化、智能化的一體化電控解決方案。方案以TM753高性能EtherCAT總線型PLC為控制核心， DA200A/DA180A系列伺服為執行單元， VS系列工業觸摸屏為人機交互載體，通過EtherCAT高速實時總線構建全數字化控制網絡。

該方案采用單主站多從站架構，通過單根EtherCAT網線串聯所有伺服驅動器和I/O模塊，取代傳統脈沖接線與多PLC分治方案， 實現控制系統的高度集成與協同控制。方案架構圖如圖2所示。

圖2 方案架構圖

2.2   核心硬件配置

方案硬件配置基于高速糊釘一體機工藝需求精心選型，兼顧高性能、高可靠性與高性價比：

（1）核心控制器： TM753 PLC，支持32軸EtherCAT總線控制，程序處理速度快，運動控制功能豐富，實現電子凸輪與多軸同步工藝需求；

（2）伺服系統： DA200A系列大功率伺服用于上下帶、拍紙、釘頭、擋紙等關鍵軸；DA180A系列小功率伺服用于調整電機等輔助軸，全系配備多圈絕對值編碼器；

（3）人機交互：VS 10寸高分辨率觸摸屏，搭配物聯網模塊，支持本地操作與遠程數據采集、遠程調試，提升維護時效，節約出差成本；

（4）分布式I/O：FL系列I/O模塊通過EtherCAT耦合器實現分布式安裝，簡化現場接線。

2.3   EtherCAT總線控制優勢

EtherCAT高速實時總線是本方案的核心技術優勢，相比傳統脈沖控制方式具有革命性提升：

（1）接線極簡：單根網線替代大量脈沖控制線、電源線，整機電柜接線量減少約60%，節約線材、端子及橋架成本；

（2）實時性強：微秒級通訊周期， 確保多軸同步誤差≤0.5ms，滿足高速運行下的精準協同要求；

（3）抗干擾強：分布式I/O設計，單條線纜長度不超過3米，有效抑制工業現場電磁干擾；

（4）診斷便捷：實時監控總線狀態與從站通訊，快速定位故障點，提升維護效率。

3   關鍵技術創新與性能優勢

3.1   基于電子凸輪的核心工藝

拍紙 、 擋紙 、 釘頭等所有關鍵工藝軸均采用電子凸輪（Electronic CAM） 進行規劃與控制。各從軸精確跟隨虛擬主軸（通常為上下帶送紙軸）的相位運動，實現真正的“邊走邊打”和柔性化的動作曲線調整，這是達成高節拍與高精度的核心算法。

圖3  電子凸輪曲線

3.2   智能化管理與人機交互設計

方案提供完善的智能化人機交互功能，大幅提升設備易用性與生產柔性：

（1）一鍵換單：支持多組生產參數存儲， 一鍵調用實現5分鐘快速換單；

（2）在線調參：設備運行中可實時修改釘距、速度等關鍵參數，不中斷生產；

（3）實時監控：可視化界面顯示運行狀態、產量、效率、訂單信息；

（4）故障診斷：中文故障信息實時顯示，記錄歷史報警，快速定位故障原因。

4   方案應用價值與客戶收益

4.1   生產效率提升

英威騰方案從多維度顯著提升生產效率，為客戶創造直接經濟價值：

（1）整機效率：較傳統方案提升2~3倍，單臺設備日產量可達10萬~20萬片紙箱；

（2）換單效率：5分鐘內完成規格切換，遠優于傳統30~60分鐘，適配小批量、多品種訂單；

（3）自動化水平：全流程自動化運行，減少人工干預，降低人工成本。

4.2   產品質量保障

方案通過精準控制確保產品質量穩定性與一致性：

（1）精度保障：釘距均勻、定位精準，首釘距誤差≤±1mm，產品合格率大幅提升；

（2）適應性強：支持各種厚度、尺寸瓦楞紙板加工，滿足食品、物流、煙花等多行業包裝要求；

（3）質量統一：伺服位置記憶功能，確保每個紙箱加工參數完全一致，杜絕人為誤差。

4.3   成本優化與投資回報

方案從全生命周期角度優化客戶成本結構，實現降本增效：

（1）硬件成本：總線架構簡化系統配置， 減少器件使用量；

（2）裝配成本：接線量減少60%，裝配工時縮短，提升設備生產效率；

（3）調試成本：標準化方案與優化參數包， 調試周期縮短70%；

（4）維護成本：統一品牌兼容性強， 故障診斷便捷，降低售后壓力。

4.4   智能化與柔性化升級

方案為設備智能化升級奠定堅實基礎：

（1）功能柔性：支持糊箱、釘箱、先糊后釘三種模式程序化切換，實現“一機三用”；

（2）數據賦能： 內置物聯網模塊， 支持生產數據采集、遠程監控、預防性維護；

（3）升級便捷：標準化程序架構， 便于設備系列化開發與功能擴展。

設備制造商反饋：方案集成度高，大幅簡化電氣設計與裝配流程，調試簡單快捷，有效縮短產品開發周期；設備性能顯著提升，核心參數超越行業競品，增強市場競爭力。

終端用戶反饋：設備操作簡單，普通工人即可快速上手；生產穩定連續，產品質量高度統一；換單快捷高效，完美適配小批量、多品種生產需求，投資回報周期短。

5   結語

英威騰TM700一體化電控方案通過高性能高可靠硬件+先進軟件算法+智能化人機交互的完美結合，為高速糊釘一體機行業提供了完整的控制解決方案。隨著包裝行業持續向高速化、智能化、柔性化、綠色化發展，高速糊釘一體機設備將迎來更廣闊的市場空間。英威騰將以技術創新推動包裝產業升級，為設備制造商和終端用戶創造更大價值，助力中國包裝工業邁向全球領先水平。

摘自《自動化博覽》2026年5月刊