鋰電池極片分條機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計

周玉秀

（哈爾濱華悅控制技術(shù)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

鋰電池極片分條機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計

周玉秀

（哈爾濱華悅控制技術(shù)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

介紹了鋰電池極片分條機(jī)的完整電控系統(tǒng)，包括PLC、變頻器和觸摸屏等；主要功能包括開卷糾偏控制、開卷張力控制、分切刀具調(diào)整以及復(fù)卷糾偏控制和復(fù)卷張力控制等。

分條機(jī)；可編程序控制器；變頻器；觸摸屏

1 前言

新能源是緩解常規(guī)能源供給不足，保證能源可持續(xù)性供應(yīng)及能源安全的根本出路，鋰電池是迄今所有商業(yè)化使用的二次化學(xué)電源中性能最為優(yōu)秀的電池。鋰電池極片分條機(jī)是生產(chǎn)鋰電池的一個關(guān)鍵設(shè)備，主要用于將寬幅鋰電池極片連續(xù)分切成滿足各種型號、規(guī)格尺寸要求的分條工藝，該設(shè)備引進(jìn)日本分條技術(shù)，并根據(jù)國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)工藝改進(jìn)設(shè)計而成，是目前國內(nèi)最先進(jìn)、最精密、最理想的鋰電池分條設(shè)備，完全可替代進(jìn)口產(chǎn)品，本設(shè)備也可用于其它薄層絕緣材料的連續(xù)分切。

2 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

本設(shè)備的硬件系統(tǒng)如圖 1 所示，由PLC、觸摸屏、開關(guān)量輸入/輸出模塊、糾偏控制器、張力控制器、變頻器等組成，其中控制核心部件采用日本三菱（MITSUBISHI-Q61P）PLC，觸摸屏采用日本Pro-face產(chǎn)品，是全新一代的工業(yè)嵌入式觸摸屏人機(jī)界面，色彩豐富，圖像逼真，獨特的多功能視窗操作功能，強(qiáng)大的中文編輯軟件，可完成復(fù)雜的人機(jī)界面設(shè)計，通過RS485接口與PLC組成操作系統(tǒng)。開關(guān)量輸入（QX42）/輸出(QY42P)模塊、糾偏模塊（Q64AD）、張力模塊（QD62）、驅(qū)動模塊（Q68DAVN）通過PLC底板數(shù)據(jù)總線連接起來控制機(jī)床各部動作。

圖1 分條機(jī)控制系統(tǒng)方塊圖

2.1 控制部分

PLC控制器：整體分條機(jī)動作循環(huán)控制。

觸摸屏：實現(xiàn)人機(jī)對話。

2.2 放卷機(jī)構(gòu)

放卷部：單軸中心放卷、錐卡頭卡緊。

糾偏部：糾偏控制方式:手動/自動轉(zhuǎn)換。

糾偏方式：德式一體化糾偏推動器。

張力部： 張力傳感器、放卷制動器等兼容性好、與PLC形成閉環(huán)張力控制系統(tǒng)。

2.3 分切機(jī)構(gòu)

分切刀架部：

上刀與下刀間隙可調(diào),其咬合量可通過螺紋簡易調(diào)整。

上下刀具線速度的百分比可通過手動單獨調(diào)整,簡便易操作。

下刀依據(jù)極片分切寬度固定不動,上刀可通過螺紋自鎖,保證精度。

出刀調(diào)節(jié)輥部：

通過手輪方便調(diào)整其高度。

2.4 收卷機(jī)構(gòu)

極片收卷部：滑差軸收卷，追蹤輥配合卷徑自動補嘗，追蹤效果明顯，持續(xù)保證張力恒定、張力穩(wěn)定，連續(xù)分切不會造成斷帶。

2.5 驅(qū)動系統(tǒng)

變頻器：控制主驅(qū)動電機(jī)實現(xiàn)變頻調(diào)速控制。

主驅(qū)動電機(jī)：進(jìn)口2.2kW電機(jī)。牽引驅(qū)動電機(jī)：進(jìn)口1.5kW電機(jī)。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC軟件設(shè)計

PLC程序采用SFC語言方式編程，SFC語言是一種流程圖語言，功能強(qiáng)大，便于閱讀。PLC程序包括初始化程序，手動程序，自動程序等部分，如圖 2 所示。初始化程序包括有關(guān)輔助繼電器和動態(tài)存儲區(qū)的清零。

圖2 PLC程序流程圖

切刀參數(shù)設(shè)定：設(shè)定上刀和下刀的外圓直徑，刀組計數(shù)。

運轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定：設(shè)定所需產(chǎn)品的收卷長度、設(shè)定收、放卷張力、設(shè)定收卷輥筒數(shù)量等。

配方管理參數(shù)設(shè)定：設(shè)定每一種加工工藝的參數(shù)項目，按參數(shù)項目進(jìn)行管理。在加工中需要調(diào)用哪一種工藝配方，就在配方管理中直接調(diào)用即可。本機(jī)可存儲50種工藝配方。手動程序主要實現(xiàn)極片穿帶時，收、放卷輥筒調(diào)整及追蹤輥筒點動、連動和糾偏手動調(diào)整等；自動運行即按設(shè)定好的工藝配方進(jìn)行自動加工，同時實時監(jiān)控各部分運行狀態(tài)。

3.2 人機(jī)界面軟件設(shè)計

根據(jù)設(shè)備工藝和控制要求，觸摸屏的操作界面用GP-Pro軟件進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計有監(jiān)控界面、運轉(zhuǎn)設(shè)定界面、手動界面、異常狀態(tài)界面、切刀設(shè)定界面等，如圖 3 所示。設(shè)計好的界面經(jīng)GP-Pro軟件編譯，無誤后從個人電腦中下載到觸摸屏，觸摸屏通過RS485通訊電纜直接與PLC連接，這樣通過觸摸屏的操作畫面，就可以對設(shè)備的各工藝參數(shù)實施讀、寫操作。

圖3 人機(jī)控制界面

4 結(jié)束語

本機(jī)床分切精度高，分切寬度精度可達(dá)±0.0 5 m m，極片分切方向的彎曲度為±0.3mm/1000mm，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，操作靈活、方便，通過觸摸屏人機(jī)界面可對設(shè)備的各工藝參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控。隨著我國新能源開發(fā)及發(fā)展，鋰離子電池在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，電池極片分條機(jī)在鋰電池生產(chǎn)、制造中的應(yīng)用將越來越廣泛，要求也越來越高。

（編輯：王立新）

Design of electrical control system for lithium battery electrode slitting machine

Zhou Yuxiu
( Harbin Huayue Control Technology Co.,Ltd.,Harbin 150080,China )

The complete electronic control system of the lithium battery electrode slitting machine was introduced, including PLC, inverter and touch screen, etc; the key feature included open-winding rectifying control, open-winding tension control, cutting tool adjustment and rewinding rectifying control and rewinding tension control, etc.

slitting machine; programmable controller; frequency converter; touch screen

TG66

B

1672-4852（2014）01-0059-02

2013-08-17.

周玉秀（1961 -），男，工程師.