李 皎，陳小明

(1.天津工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，天津 300387;2.天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津 300387)

目前，國(guó)內(nèi)鋰錳扣式電池生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度已有很大的提高，但生產(chǎn)線上的部分工序還是手工或半機(jī)械化操作，如人工裝配正極片工序，生產(chǎn)效率較低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，研制鋰錳扣式電池正極片自動(dòng)上料機(jī)很有必要［1］。

本文作者結(jié)合觸摸屏、可編程邏輯控制器(PLC)和伺服及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出鋰錳扣式電池正極片自動(dòng)上料機(jī)(簡(jiǎn)稱上料機(jī))控制系統(tǒng)的概念，研究了伺服及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)在自動(dòng)上料過程中的關(guān)鍵問題，開發(fā)設(shè)計(jì)了上料機(jī)控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 工作原理及控制系統(tǒng)構(gòu)成

上料機(jī)的工作原理是:伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)，將正極片從正極片的儲(chǔ)料盒頂出，通過氣缸水平推到固定位置，氣動(dòng)機(jī)械手抓取，放到正極片傳送帶上(見圖1)。

1.2 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

圖1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.1 Composition chart of the control system

PLC 能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，用于上料機(jī)的控制系統(tǒng)，能滿足生產(chǎn)的需要。根據(jù)鋰錳扣式電池正極片自動(dòng)上料機(jī)的具體情況，選用CP1E 可編程控制器(日本產(chǎn))作為核心控制部分，采用PWS6600 觸摸屏(臺(tái)灣省產(chǎn))，觸摸屏與PLC通過串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(RS-232C)進(jìn)行通訊。觸摸屏用于按鍵輸入、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控畫面顯示及故障原因顯示等。PLC 控制系統(tǒng)中，主要的檢測(cè)元件有E2E 系列接近開關(guān)(上海產(chǎn))、CS1 系列磁性開關(guān)(臺(tái)灣省產(chǎn))等，執(zhí)行部件主要有MINASA5 系列伺服電機(jī)(日本產(chǎn))、86 系列步進(jìn)電機(jī)(北京產(chǎn))、CDJ2 系列氣缸(日本產(chǎn))等。為確保生產(chǎn)過程的安全，系統(tǒng)設(shè)有急停按鈕?？刂葡到y(tǒng)的硬件接線圖見圖2。

圖2 控制系統(tǒng)硬件接線圖 Fig.2 Hardware wiring diagram of the control system

1.3 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)是伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制，以及氣動(dòng)機(jī)械手的快速抓取和放置?？刂葡到y(tǒng)的流程圖如圖3 所示。

圖3 控制系統(tǒng)的流程圖Fig.3 Process chart of the control system

采用模塊化的思路，用梯形圖設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件，根據(jù)所處的位置，將控制程序分成出料模塊和送料模塊，兩個(gè)模塊彼此協(xié)調(diào)。觸摸屏程序用ADP 軟件編寫，根據(jù)實(shí)際工況可能出現(xiàn)的各種故障，設(shè)定報(bào)警頁(yè)面，并在相應(yīng)的位置顯示報(bào)警燈。在顯示故障的同時(shí)，在頁(yè)面的下方顯示解除方法、發(fā)生時(shí)間和次數(shù)。為解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的問題，在觸摸屏頁(yè)面中，加入幫助頁(yè)面，包括上料機(jī)使用和參數(shù)設(shè)置等。

2 應(yīng)用效果

該上料機(jī)已在深圳某鋰錳扣式電池公司投入使用，效果對(duì)比見表1。

表1 人工上料與自動(dòng)上料的應(yīng)用效果對(duì)比Table 1 Application effect contrast of artificial feeding and automatic feeding

3 結(jié)束語(yǔ)

本文作者結(jié)合觸摸屏、PLC 和伺服及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，包括硬件選型、布局和電氣原理圖的設(shè)計(jì)，還有運(yùn)動(dòng)控制程序的編寫。自動(dòng)上料機(jī)已在國(guó)內(nèi)推廣使用，工作穩(wěn)定。與人工上料相比，可大幅提高工作效率。

［1］SUN Li-xin(孫立新)，LIN Shu-zhong(林樹忠).鋰錳扣式電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.Battery Bimonthly(電池)，2004，34(2):102－103.

［2］WANG Zheng-yong(王正雍)，YANG Shang-hua(楊上華)，ZHENG Yue(鄭躍).伺服驅(qū)動(dòng)注液機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.Battery Bimonthly(電池)，2010，40(5):279－281.

［3］ZHONG Hua(鐘華)，GUAN Dong-ming(管東明)，ZHU Shuangdong(朱雙東)，et al.LR6 電池在線高速檢出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)［J］.Battery Bimonthly(電池)，2011，41(5):272－274.

［4］YANG Jian(楊建)，YANG Ya-nan(楊亞男)，SU Jie(蘇杰).基于PLC 和King VIEW 的螺旋篩分工藝段控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.Industrial Control Computer(工業(yè)控制計(jì)算機(jī))，2012，25(10):31－32.