非標(biāo)自動化設(shè)備控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化分析

廖均克

（廣東鴻寶科技有限公司，廣東 東莞 523000）

0 前言

伴隨現(xiàn)代科技持續(xù)進(jìn)步發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對自動化非標(biāo)設(shè)備依賴程度持續(xù)提升，自動化非標(biāo)設(shè)備引入后，企業(yè)得以實(shí)現(xiàn)增收，但有著更高安全穩(wěn)定層面要求，只有做好自動化非標(biāo)設(shè)備的控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，才可更好地維持系統(tǒng)穩(wěn)定且安全的運(yùn)行狀態(tài)。因而，綜合分析自動化非標(biāo)設(shè)備的控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化有效設(shè)計(jì)有一定的現(xiàn)實(shí)意義和價值。

1 工藝流程

鋰電池過多注液量通常會使電池產(chǎn)生起鼓，以至于電池厚度缺乏均勻性；而若鋰電池過少注液量則電池容量及其循環(huán)次數(shù)會減少；在一定程度上，不均勻的注液量是電池容量及其循環(huán)性能缺乏一致性的主要原因，均會對鋰電池實(shí)際性能產(chǎn)生影響[1]。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電操作工藝，以分選即注液為主，涉及稱重分揀、真空抽取、電解液科學(xué)注入、滲透靜置、科學(xué)處理殘液各個步驟，分選及注液效率均相對較高，產(chǎn)品質(zhì)量可得以保證。

2 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化有效建設(shè)方案

2.1 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面

因自動化非標(biāo)設(shè)備有著多種功能，且小建造批量，若想從整體上確保控制住系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，往往難度系數(shù)相對較大。但從基本的構(gòu)成單元層面實(shí)施，注重化整為零及模塊化等。可接收上游所發(fā)送設(shè)計(jì)方案之后，拆解系統(tǒng)，在系統(tǒng)中尋找到共同點(diǎn)，分開處理系統(tǒng)工藝運(yùn)行總體邏輯、硬件基本配置等，提煉、歸類處理系統(tǒng)內(nèi)裝所有功能單元相應(yīng)執(zhí)行元件及檢測元件基本類型，以檢測及執(zhí)行元件為系統(tǒng)獨(dú)立單元，將標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊構(gòu)建起來，結(jié)合系統(tǒng)工藝運(yùn)行總體邏輯，實(shí)施系統(tǒng)控制邏輯編輯，有效組合功能模塊，實(shí)際規(guī)劃期間需以系統(tǒng)控制邏輯為基礎(chǔ)，結(jié)合具體需求，實(shí)施模塊增減處理，詳細(xì)方法如下：獨(dú)立設(shè)計(jì)設(shè)備主控回路和邏輯性控制回路，對圖紙及程序結(jié)構(gòu)予以合理優(yōu)化，便于將設(shè)計(jì)及查閱效率有效提升；借助軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制系統(tǒng)功能，如不需要做特殊考慮，需注重硬件線路簡化，盡量少用硬件，確保修改處理軟件便捷性和系統(tǒng)總體靈活度均可得以提升[2]。

2.2 在電池制作層面

鋰電的自動化系統(tǒng)設(shè)備，即鋰電池實(shí)際出產(chǎn)期間所用相應(yīng)制作設(shè)備。在一定程度上，鋰電設(shè)備往往會直接影響著鋰電池自身功能性，這屬于決議因素之一。鋰電池出產(chǎn)工藝較長，出產(chǎn)過程有50 多道工序，相應(yīng)需求50 多種設(shè)備來完結(jié)各道工序的制作。工藝環(huán)節(jié)決定了鋰電池設(shè)備雜亂，專用性強(qiáng)。類型不同鋰離子的電池，在具體制作期間工序段通常以制作極片、科學(xué)拼裝電芯、有效激活測定點(diǎn)芯、快速封裝電池為主。制作極片，該部分工藝所涉及工序以攪拌與涂布作業(yè)、輥壓與分切處理、制片作業(yè)、極耳成型為主，屬于制作該鋰離子的電池重要構(gòu)成部分，往往對極片所用制作設(shè)備有著極高功能性、穩(wěn)定及精度性、自動化層面出產(chǎn)效能標(biāo)準(zhǔn)、要求；拼裝電芯，該部分工藝實(shí)操工序以卷繞或疊片作業(yè)、預(yù)封裝處理電芯、電解液的科學(xué)注入為主，在精度性及功率層面有著高標(biāo)準(zhǔn)；激活測定電芯，該部分工藝當(dāng)中所涉及工序側(cè)重于電芯化成及其分容檢測；封裝電池處理工藝，側(cè)重于對構(gòu)成該電池組相應(yīng)單體電池實(shí)施科學(xué)測驗(yàn)及分類處理，并予以串并聯(lián)科學(xué)組合，測驗(yàn)拼裝完成后電池組具體功能及牢靠性。

2.3 在重要技術(shù)層面

2.3.1 在多工序式的協(xié)同化控制技術(shù)層面

機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電運(yùn)行過程涉及多工序操作過程，產(chǎn)品最終質(zhì)量會受各個工序的操作質(zhì)量影響。那么，為有效把控機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電運(yùn)行過程，就務(wù)必注重多工序式的協(xié)同化控制技術(shù)的有效應(yīng)用，著重考慮到所有工序相互間協(xié)調(diào)配合運(yùn)行，以便于獲取最佳的一個整體實(shí)施方案。多工序式協(xié)同控制基礎(chǔ)模型，內(nèi)部涉及目標(biāo)化、選定還有控制層面系統(tǒng)裝置。目標(biāo)優(yōu)化的模型完成選定，目標(biāo)相應(yīng)優(yōu)化層借助此模型，優(yōu)化下游所有關(guān)鍵性工序參數(shù)，補(bǔ)償上游部分工序偏差所致產(chǎn)品品質(zhì)層面特征影響；選定裝置層，需著重考慮到裝備各項(xiàng)性能及其可用性、具體的生產(chǎn)時間等，最終選定狀態(tài)最佳裝備，將各個工序操作完成；那么，為確保產(chǎn)品批次相互間差異得以減少，裝置控制層須基于Run-to-Run 落實(shí)相應(yīng)的裝置控制。

2.3.2 在快速注液操作技術(shù)層面

機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電實(shí)際操作期間，快速注液操作技術(shù)往往包含著鋰電池的多道注液工序，如夾具精密性定位、分次注液、電池釋放和殘液處理等各項(xiàng)操作技術(shù)。

（1）夾具精密性定位操作技術(shù)。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電下，制造加工鋰電池過程，電解液須經(jīng)電池上面注液孔實(shí)現(xiàn)有效注入。我國現(xiàn)階段所用注入方式是以轉(zhuǎn)盤形式為主，因受結(jié)構(gòu)層面限制呈現(xiàn)出高漏液率、低效率等情況，以至于鋰電池長時間接觸空氣，會吸收空氣內(nèi)部大量水分，電解液會有失效風(fēng)險(xiǎn)，對鋰電池總體使用安全及質(zhì)量，使用壽命將難以得到保證。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池注液操作工藝下，電池的夾具機(jī)構(gòu)能夠與上下料的機(jī)械手高效協(xié)作，有序落實(shí)鋰電池的真空注液還有循環(huán)靜置。設(shè)全封閉形式的夾具結(jié)構(gòu)，確保鋰電池于注液過程不會產(chǎn)生變形現(xiàn)象。裝夾操作期間，借助導(dǎo)向氣缸開啟，有效推動著定位銷所對應(yīng)移動板實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動，且和夾具上面定位銷孔得到有效扣合狀態(tài)，扣合后，可確保精確定位；完成扣合夾具與移動板會受驅(qū)動氣缸所影響，可以移動于導(dǎo)軌上面逐步移動到注液工位，實(shí)現(xiàn)電解液的定量注入，再進(jìn)入到循環(huán)靜置相應(yīng)工位。夾具能夠與機(jī)械手密切配合，順利完成鋰電池上下料操作過程，動作精準(zhǔn)且迅速，實(shí)現(xiàn)高效率上下料操作。

（2）分次注液操作技術(shù)。鋰電池常規(guī)注液及裝靜置方式主要是對鋰電池實(shí)施一次性的注液及靜置；動力式鋰電池因有著極大注液量及較長靜置時間，常規(guī)實(shí)施一次性的注液及靜置，往往對電解液有效吸收較為不利，且注液呈穩(wěn)定性較差、靜置時間較長等突出問題，對產(chǎn)品質(zhì)量及其一致性影響相對較大。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電下實(shí)行分次注液，把動力式鋰電池實(shí)際注液過程合理劃分呈若干注液及靜置的循環(huán)操作過程。電池可隨著夾具上到注液工位，借助注液泵把電解液有效注入到注液機(jī)構(gòu)所在注液杯中，注液子站會沿著導(dǎo)軌逐步進(jìn)入到后續(xù)循環(huán)的靜置工位，經(jīng)多次的正負(fù)壓式循環(huán)操作確保電解液穩(wěn)步注入到其電池內(nèi)部，鋰電池整個注液及靜置分層操作過程即可完成。因注液及靜置均須分多次實(shí)施，每次注液均為少量，電芯可更好地吸收電解液，因?yàn)樯僮⒁毫浚拭看瓮瓿勺⒁汉蟮碾娊庖壕鶚O易滲透，該注液及靜置過程所用時問極少。針對20AH 容量動力式的鋰電池，建議以直線式的轉(zhuǎn)移還有多工位類型結(jié)構(gòu)，達(dá)（3～4）ppm裝備產(chǎn)能，則可有效提升其注液速度[3]。

（3）電池釋放和殘液處理操作技術(shù)。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池注液操作工藝下鋰電池相應(yīng)循環(huán)靜置部分作業(yè)完畢，活塞桿則降至所密封注液相應(yīng)杯口，注液杯須提升有效性釋放電池，啟動系統(tǒng)內(nèi)部吹殘液的專用機(jī)構(gòu)過后便可徹底清潔該注液杯內(nèi)殘余全部電解液，為實(shí)現(xiàn)高效清潔，機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池注液操作工藝下，設(shè)電池釋放及吹殘液專用機(jī)構(gòu)。該吹殘液的專用機(jī)構(gòu)，須設(shè)成密封形式的機(jī)構(gòu)，確保可以和注液杯所在下端位置注液口實(shí)現(xiàn)有效性的密封結(jié)合，避免吹氣期間內(nèi)部所剩余的電解液到處飛濺。

2.4 稱重分選自動系統(tǒng)

機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池工藝下，改進(jìn)了稱重分選傳統(tǒng)動作工序，實(shí)現(xiàn)串行至并列的轉(zhuǎn)變，有序落實(shí)取放料操作、分選稱重還有收料。第一片的極板稱重期間，要求第二片處于等待狀態(tài)；在第一片實(shí)施分選操作期間，第二片則實(shí)施稱重，等待的則是第三片，為機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池工藝有序操作奠定良好基礎(chǔ)。設(shè)備實(shí)際運(yùn)行期間，三個工位均須維持有序的運(yùn)行狀態(tài)，工位轉(zhuǎn)換期間，傳感裝置不做功，可實(shí)現(xiàn)更加有效地利用傳感裝置。機(jī)械專業(yè)非標(biāo)自動化鋰電池工藝內(nèi)設(shè)機(jī)械運(yùn)動問歇形式系統(tǒng)裝置，在機(jī)構(gòu)實(shí)施問歇運(yùn)動期間，加速度呈平穩(wěn)變化狀態(tài)，動作速度可得以提升，運(yùn)動件實(shí)際加速度運(yùn)行期間可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)變化。結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)工藝及其控制要求，需借助PLC 的梯形圖科學(xué)編程，使邏輯順序及其稱重檢測得以有效控制運(yùn)行。

3 結(jié)語

從總體上來說，自動化非標(biāo)設(shè)備的控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化具體設(shè)計(jì)期間，要求廣大設(shè)計(jì)者能夠結(jié)合具體情況、需求等，把握好設(shè)計(jì)要求，做好設(shè)備選型、模塊及功能設(shè)計(jì)等各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，把握好電池制作、多工序式的協(xié)同化控制、夾具精密性定位、分次注液、電池釋放和殘液處理等各項(xiàng)操作技術(shù)，注重稱重分選自動系統(tǒng)的合理應(yīng)用，確保所設(shè)計(jì)自動化非標(biāo)設(shè)備的控制系統(tǒng)更加符合于標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行需求，推進(jìn)著工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)的進(jìn)步發(fā)展。