鋰離子電池檢漏機(jī)的改造

鐘　曉　魏　喬

[摘要]針對(duì)老式的鋰離子電池檢漏機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大、轉(zhuǎn)換慢、工位少、故障多維修困難的問題進(jìn)行改造，結(jié)合PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的優(yōu)越性，觸摸屏的人機(jī)界面的友好，改造后設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度高、轉(zhuǎn)換速度快、能自動(dòng)報(bào)警、檢漏級(jí)別分類、故障少、維修方便的特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]PLC檢漏觸摸屏真空度

中圖分類號(hào)：TM912文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610033-01

一、引言

鋰離子電池檢漏機(jī)是電池在注液前檢查是否微孔漏氣的專用設(shè)備，該設(shè)備在電池廠中應(yīng)用較多。而此前該設(shè)備控制方式主要是由接觸器和外加電路板控制。但近年來(lái)隨著電池日產(chǎn)量的不斷增大，工廠生產(chǎn)流水線自動(dòng)化及管理要求信息化，這種控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求了。暴露出來(lái)的問題有如下幾方面：

1、設(shè)備面板控制操作按鈕復(fù)雜，操作人員需要較長(zhǎng)時(shí)間才能熟練掌握操作順序。電路板的分立元件較多，線路復(fù)雜因此故障多，維修成本高。

2、工位少，一般操作員只能控制一臺(tái)，且有的動(dòng)作是要人工完成的，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不能和前段工序連接成自動(dòng)化流水線，因此生產(chǎn)效率大大的受到了限制。

3、工藝參數(shù)的設(shè)定是由撥碼開關(guān)或電位器來(lái)設(shè)定，例如：差壓參數(shù)的設(shè)定、輸送帶的速度調(diào)整控制、穩(wěn)定時(shí)間及檢漏時(shí)間的設(shè)定。這些參數(shù)是十分重要的參數(shù)，而實(shí)際生產(chǎn)中存在著安全性差、參數(shù)調(diào)整困難，隨意性大和不確定性導(dǎo)致檢漏失效，產(chǎn)品不合格率上升。

4、生產(chǎn)中的許多數(shù)據(jù)不能保存記錄，也不能及時(shí)反映到管理層，而恰恰數(shù)據(jù)分析及采集管理是現(xiàn)代生產(chǎn)必不可少的一環(huán)。

鑒于以上的幾點(diǎn)問題，故此對(duì)檢漏機(jī)進(jìn)行徹底的改造工作。本文主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)(部分)及人機(jī)界面設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

二、基本控制要求

1、采用以PLC為控制核心的控制系統(tǒng)，觸摸屏代替控制面板大部分的開關(guān)及參數(shù)設(shè)置。

2、要求達(dá)到有六工位，每小時(shí)檢測(cè)量達(dá)到3000個(gè)。

3、全自動(dòng)化，可作為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線中的一環(huán)。

4、能記錄保存及上傳數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

5、能自動(dòng)報(bào)警及故障判斷，可手動(dòng)操作和自動(dòng)控制。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理

(一)部分電氣元件

根據(jù)I／O的分配表及控制對(duì)象和今后可能升級(jí)擴(kuò)展的要求，選用三菱的FX2N-64MR型及三塊模擬量輸入模塊FX2N-4AD則可滿足控制要求。其它關(guān)鍵元件選擇有：

1、壓差傳感器選擇ICSENSOR-1210，壓差量程為30PSI-100PSI。因?yàn)橄到y(tǒng)中有真空壓差的測(cè)量，一般的壓力傳感器不適合，而此種壓力傳感器有兩個(gè)氣源接口，一個(gè)接檢漏前電池真空壓力，另一個(gè)接檢漏后的真空壓力。

2、真空發(fā)生器及吸盤選用EV—05，主要是考慮到吸盤使用的頻率相當(dāng)高，而SAPELEM的產(chǎn)品重復(fù)性和彈性好。

3、觸摸屏選用三菱的G0T900。觸摸屏是一種相當(dāng)友好的人機(jī)界面設(shè)備。人可以通過(guò)該設(shè)備向PLC發(fā)出命令，該設(shè)備也可監(jiān)控PLC的狀態(tài)信息。因此對(duì)于要求輸入控制命令、參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的場(chǎng)合用觸摸屏是最理想的。GOT900具有程序修改功能可顯示程序并作出修改，可用于現(xiàn)場(chǎng)程序修改，畫面數(shù)據(jù)、OS的傳送除了有RS-232C外，用存儲(chǔ)器卡也能完成。這些功能是其它公司的觸摸屏所不具有的優(yōu)勢(shì)，因此是選用此款觸摸屏。

(二)檢漏過(guò)程

如圖一是一工位的檢漏系統(tǒng)示意圖，它是由公共氣板、兩位兩通電磁閥、真空泵及壓差傳感器等組成。首先推料檢漏氣缸動(dòng)作把電池推到位，讓氣槍插入注射孔中(切勿認(rèn)為壓的越緊密封越好，此處在調(diào)試時(shí)需要通過(guò)調(diào)整彈簧的松緊度來(lái)調(diào)整合適的壓力)，推前限位開關(guān)動(dòng)作，PLC控制真空壓電磁閻(111A)讓真空源抽真空，被測(cè)電池開始抽真空，同時(shí)通過(guò)氣板讓電池真空壓力傳感器(D5)檢測(cè)真空壓力。當(dāng)電池真空壓力等于設(shè)定值時(shí)，真空壓電磁閥關(guān)閉，停止抽真空，保壓一定時(shí)間，讓電池有變形狀空間。穩(wěn)定時(shí)間到PLC控制電池檢漏閥(112A)，開始檢漏，檢漏時(shí)間到，再讀出差壓傳感器(D1)的真空度值，此值和設(shè)定值相減，差值和設(shè)定比較差值比較，從而判斷出電池的好漏。

四、人機(jī)界面設(shè)計(jì)

針對(duì)之前存在的問題及提出的控制要求，做了幾個(gè)主窗口用于系統(tǒng)及工藝參數(shù)的設(shè)置及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

(一)功能選項(xiàng)畫面

此畫面用于參數(shù)設(shè)置、畫面監(jiān)控及切換。其中參數(shù)控制、運(yùn)輸帶控制、屏蔽選項(xiàng)畫面可進(jìn)行加密碼，密碼可在進(jìn)入此3個(gè)畫面后設(shè)定，輸入密碼后，再進(jìn)入此3畫面，按密碼板輸入密碼既可進(jìn)入。密碼板輸入密碼存儲(chǔ)在D121。參數(shù)控制輸入按鈕是M130，同時(shí)轉(zhuǎn)換到畫面4。輸送帶控制輸入按鈕是M131，同時(shí)轉(zhuǎn)換到畫面5。屏蔽選項(xiàng)輸入按鈕是M132，同時(shí)轉(zhuǎn)換到畫面6。輸入／輸出按鈕轉(zhuǎn)換的畫面是系統(tǒng)輸入輸出的I／O分配表，方便維修人員檢查維修。計(jì)量顯示則是各種數(shù)據(jù)的監(jiān)控及統(tǒng)計(jì)，可以讓管理人員隨時(shí)知道和統(tǒng)計(jì)各種數(shù)據(jù)。手動(dòng)控制畫面是用來(lái)在調(diào)試及維修是手動(dòng)控制用的按鈕，當(dāng)進(jìn)入該窗口后即可手動(dòng)控制檢漏及落放電池的動(dòng)作順序。這些畫面很好的解決了管理者及操作員的操作等級(jí)，參數(shù)的設(shè)置也十分方便及安全。

(二)參數(shù)設(shè)置畫面

此畫面中電池真空壓即電池內(nèi)的真空壓力設(shè)定。1至6工位的電池真空壓數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在D131至D136，電池壓力傳感器測(cè)得數(shù)據(jù)應(yīng)等于電池真空壓時(shí)即停止抽真空。差壓設(shè)定即漏標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，設(shè)定數(shù)據(jù)為比較數(shù)據(jù)，1至6I位的比較數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在D141至D146。穩(wěn)定時(shí)間是真空達(dá)到設(shè)定值后，需要電池充分型變的時(shí)間，穩(wěn)定時(shí)間儲(chǔ)存在D128，檢漏時(shí)間是穩(wěn)定時(shí)間過(guò)后，真正檢漏的時(shí)間。檢漏時(shí)間儲(chǔ)存在D129，密碼修正值儲(chǔ)存在D200，報(bào)警停機(jī)關(guān)的動(dòng)作是交替，輸入軟元件是M457。比較過(guò)程：用電池真空壓和檢漏后的真空壓相比較差值，此值如果大于差壓設(shè)定值，則判斷為好的，此值如果小于或等于差壓設(shè)定值，則判斷為漏的。此外如在檢漏時(shí)出現(xiàn)實(shí)際真空壓大于電池真空壓的情況時(shí)，此種為正常現(xiàn)象，因?yàn)橛姓婵赵吹椎拇嬖冢话闱闆r下真空源應(yīng)大于您所設(shè)定值50mmHg至100mmHg左右為好，因?yàn)樵趯?duì)電池抽真空時(shí)達(dá)到電池真空壓值關(guān)閉閥門后，電池和系統(tǒng)會(huì)有小小收縮造成此種現(xiàn)象，此現(xiàn)象一般在檢漏時(shí)會(huì)停止。

五、結(jié)束語(yǔ)

鋰離子電池檢漏機(jī)經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)和改造后可同時(shí)監(jiān)控六工位真空壓力衰減，檢漏準(zhǔn)確度高，設(shè)有漏級(jí)別自動(dòng)分類，能故障自動(dòng)報(bào)警及分析和顯示故障原因，維修保養(yǎng)方便，更有數(shù)據(jù)可供追溯，能適用各種鋰離子電池型號(hào)的檢漏工作，成為電池焊接生產(chǎn)過(guò)程中未注液前最理想把關(guān)設(shè)備。