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1 引言

    隨著各種新型電池的應(yīng)用范圍越來越廣，電池極片生產(chǎn)設(shè)備的重要性將日益突出。

    電池生產(chǎn)的可靠性、一致性、連續(xù)化生產(chǎn)、無污染等新的制造工藝的不斷升級，對電池設(shè)備提出了新的要求。極片制備技術(shù)是電池生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，電池極片的質(zhì)量決定著電池質(zhì)量的好壞。目前國內(nèi)電池極片設(shè)備生產(chǎn)電池極片有填充量小、厚度不均勻、著粉強度差、表面不平整，邊緣有毛刺等眾多影響電池性能和質(zhì)量的問題。

    PLC作為一種控制設(shè)備，用它單獨構(gòu)成—個控制系統(tǒng)是有局限性的，主要是無法進行實時監(jiān)控，也不能顯示報警信息、進行參數(shù)的修改與設(shè)定，沒有良好的界面，我們選用人機界面來彌補這些不足。

    改進后的生產(chǎn)線采用PLC和觸摸屏實現(xiàn)對伺服系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，使控制系統(tǒng)模塊化，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)的同時，使操作更加簡便、直觀，排除了操作環(huán)境和個人因素的影響，得到高質(zhì)量的電池極片。

2 生產(chǎn)流程

    極片上卷完畢后，從放卷輥放出，用壓輥壓實后切去毛邊并將極片六等分。中間過程用張力傳感器實時測定張力值，與張力儀上預(yù)先設(shè)定的張力值比較，進行張力控制。經(jīng)糾偏機構(gòu)自動檢測、微調(diào)極片的邊線位置。經(jīng)軋輥壓實后，用切刀將邊緣毛刺切去，再用張力控制系統(tǒng)、糾偏機構(gòu)進行調(diào)整，最后卷繞在收卷輥上，得到成品。

    機器運行時。為保證在去除毛刺同時得到適當(dāng)極片張力，并保持極片薄厚均勻性，必須保證切邊動作與極片輥壓同步進行，使輸出的線速度與主電機軋輥的線速度保持同步。在啟動的同時，收卷電機啟動運轉(zhuǎn)，張力控制儀自動加電運行，檢測極片的張力并控制磁粉制動器和磁粉離合器以保證極片的張力在一定精度下和設(shè)定值一致。糾偏系統(tǒng)保證極片不會出現(xiàn)蛇形走偏現(xiàn)象。如圖1所示，為極片軋制工藝流程圖。

圖1 極片軋制工藝流程

3 控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)

    控制系統(tǒng)主要由觸摸屏和PLC、伺服系統(tǒng)組成，eView MT4400工業(yè)觸摸屏作為人機界面，主要用于顯示設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)的實時信息，可產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信息或輸入數(shù)值，與PLC進行數(shù)據(jù)交換。PLC選用FX1N-24MT，負責(zé)按鈕、光電旋轉(zhuǎn)編碼器和其它信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制繼電器、變頻器、伺服放大器等電氣元件，進而控制各設(shè)備和電機的運行。由張力控制儀結(jié)合張力傳感器和磁粉離合器、磁粉制動器來實現(xiàn)對張力的控制。本系統(tǒng)選用軸輸入、軸輸出、機座支撐、自然冷卻磁粉離合器FL200J型；磁粉制動器選用軸聯(lián)結(jié)、機座支撐磁粉制動器FZ200.J/Y型，SC-4型智能張力控制儀。糾偏系統(tǒng)是用光電糾偏儀通過光電傳感器檢測極片偏移量然后控制小功率電機來調(diào)整極片的偏移。選用海安蘭菱機電設(shè)備有限公司的JP-2型光電糾偏系統(tǒng)，其糾偏精度可達到±0.5mm。采用分辨率為2000ppr光電旋轉(zhuǎn)編碼器。

4 系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

4.1 PLC的功能分析與設(shè)計

    根據(jù)設(shè)備的運行過程，分析

    4.1.1 PLC主要要完成的工作

    (1)主電機的啟動控制：按下啟動按鈕后，電機低速啟動，經(jīng)過—段時間再調(diào)速到工作轉(zhuǎn)速。

    按下停止或急停按鈕時主電機停止。通過觸摸屏可對電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，以得到滿意的生產(chǎn)速度。

    (2)變頻器的運轉(zhuǎn)控制：主要是運轉(zhuǎn)啟動、停止、速度自動設(shè)定、故障報警停止和解除故障狀態(tài)。

    (3)伺服系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)控制：伺服系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)控制主要有運轉(zhuǎn)啟動、跟隨速度調(diào)節(jié)、故障報警停止等。

    (4)收卷電機的控制：主電機啟動后，收卷電機以額定轉(zhuǎn)速自動運轉(zhuǎn)。

    電池極片生產(chǎn)線需要配置如下的不同性質(zhì)的I／O點：3個開關(guān)量輸入；1個脈沖輸入；1個模擬量輸出；1個脈沖輸出；6個開關(guān)量輸出。系統(tǒng)控制采用三菱FXl N-24MT可編程控制器及其模擬輸出模塊。