電池注液機提高注液量控制精度改造

摘 要：我公司的注液機一天為一千多個電池注入電解溶液，有時會出現(xiàn)一、兩個電池的注液量不足或者漏注，直接流入下一個工序，造成電池報廢。經(jīng)過討論幾個解決問題的方案和篩選出最好的方案，我們最終決定了在電池注酸工位下面加裝一個稱重反饋臺秤，通過FX2N-2AD特殊功能模塊將電池注液前的重量與注液后的重量進行采樣給PLC可編程控制器內(nèi)部的程序進行運算比較，再由 PLC控制器的模擬量輸出控制E700變頻器，從而控制了高精度的抽酸泵的轉(zhuǎn)速，那么每個電池的電解液容量大小得到高精度控制，通過多次的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定，初步解決了電解液容量不足或沒注到電解液等問題，避免更多的電池報廢，經(jīng)濟耗失，資源浪費，環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：PLC可編程控制器 E700變頻器 FX2N-2AD特殊功能模塊

一、改造背景

（1）老設(shè)備存在的缺點

1） 當(dāng)儲液罐的液位傳感器探頭有水珠時，液位傳感器就以為有電解液在儲液罐里誤感應(yīng)，磁力泵就一直空抽氣體到注液缸，計時時間到電機停止運轉(zhuǎn)，注液缸沒有液體，這時電池就沒有注到電解液，并且沒有被機器檢測到，還有現(xiàn)場人員沒有發(fā)現(xiàn)而流入下一個工序，造成電池的報廢，成本的增加，影響了生產(chǎn)質(zhì)量。

2） 電機長期在瞬間電壓380V起動與停止之間重復(fù)交替，第一、周圍壞境都存在腐蝕性氣體的電機以及其控制器件會加快它們的使用壽命；第二、對于電機的電樞繞組長時間也會發(fā)熱，這會使得電機疲弱，電機的轉(zhuǎn)速就下降，導(dǎo)致酸泵抽的電解溶液就不足，嚴(yán)重的話電機的電樞繞壞。如果磁力泵壞了，維修就需要花很長的時間去修理，經(jīng)驗不足的維修人員在更換磁力泵，酸性的電解液經(jīng)常沾到皮膚上，感到皮膚表面癢，嚴(yán)重就會燒傷，不僅會造成生產(chǎn)效率指數(shù)降低，而且又對人造成傷害；第三、長時間的大扭矩啟動對磁力泵體的葉輪會造成磨損，抽上去的電解溶液容量就注不足，造成電池報廢。

二、設(shè)計思路方案

通過長時間觀察歸納，我們改善課對此進行了故障分析對策：在電池注酸工位的位置下方增加一個可以自動升降的平臺和一個測量電池重量的稱重儀器，PLC可編程控制器增加一個FX2N-2AD特殊功能模塊，將稱重裝置輸出的模擬重量G轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并存放在PLC的數(shù)據(jù)存儲器D110中，這樣，PLC可編程控制器能夠讀取到電池的當(dāng)前實際重量，根據(jù)可編程控制器內(nèi)部的程序區(qū)間功能比較指令ZCP進行運算比較，向變頻器輸出模擬量控制，再由變頻器恒壓頻比控制注酸泵的轉(zhuǎn)速，從而可以控制注酸的量大小。稱重裝置作為自動控制系統(tǒng)的反饋裝置使用，由于一直有監(jiān)測的反饋，注入電池電解液的量就可以高精度的控制。

（1）減小的電氣元件

以前注酸機用到的6個耐酸電磁閥和6個中間繼電器，2個液位傳感器和注液嘴的栓柱取消，還有普通的三相異步磁力泵取消。

（2）增加的電氣元件

現(xiàn)在，為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，我們決定購買了一臺三菱E700變頻器和一個精度高的酸泵（0.26KW），一臺稱重控制儀，和一個三菱FX2N-2AD模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊。

（3）稱重裝置與FX2N-2AD轉(zhuǎn)換模塊通信

1） 稱重裝置的工作電壓為220，壓力敏感元器件將一個非電量0～25g，通過變送器里運算電路，放大電路轉(zhuǎn)換出一個大約0V 到4V的直流電壓送至到FX2N-2AD特殊功能模塊的Vin 1和COM1輸入口，PLC可編程控制器讀取特殊功能模塊數(shù)值并存放在數(shù)據(jù)存儲器D110中。

2）增益值可設(shè)置為0～4000的任意數(shù)字值。為了得到12位的最大分辨率，電壓輸出時，對于10V的模擬輸出值，數(shù)字量調(diào)整到4000。偏置值也可根據(jù)需要任意進行調(diào)整。一般情況下，電壓輸入時，偏置值設(shè)為0V。

3） FX2N-2AD的接線如圖所示。我們防止電壓輸出會受到干擾不穩(wěn)定，在鋪設(shè)雙絞屏蔽電纜與外部執(zhí)行機構(gòu)鏈接時，我們把電纜遠(yuǎn)離電源線和其他可能會產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線，并且VIN與COM1接了一個電容。并將端子IIN和COM1短接，F(xiàn)X2N-2AD的接地端與PLC主單元接地端連接。如圖1所示。

三 總結(jié)

（1）改造后注酸不再靠時間來控制，生產(chǎn)的周期快了，每天能多注100多個電池；還有解決了電池的注酸時的不可靠、不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

（2）電池的注液量得到了精準(zhǔn)的控制，儲存罐里面的電解液使用也得到了有效的提高，對水質(zhì)的污染減小，總體的運行成本降低，如表3所示。

（3）電池里面的點解液量多小確認(rèn)，不再需要生產(chǎn)員工整天低著頭用目視的判斷對一個一個進行檢測，從而減輕了員工的勞動強度，提高了檢測的準(zhǔn)確性，擺脫了半自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)了全自動化的生產(chǎn)效果，生產(chǎn)效率提高了。

（4）由表1所示看出，對于公司來說維修成本又降低了；以前用的是普通泵，改造后是用變頻器控制的高精度磁力泵，使用起來更靈活，壽命時間也更長了，用電耗能減小了；方便維修人員的查找問題更直觀和維修的時間便縮短，減小電機的拆卸和更換頻率次數(shù)，減小了維修人員的皮膚被硫酸燒傷。

（5）設(shè)備的自動化改造后不僅提高了產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量，還有極大的節(jié)約了人的勞動力，提高機械的自動化水平，生產(chǎn)效率也提高，穩(wěn)定性好了，沒有注到電解液造成的電池報廢現(xiàn)象杜絕了，對環(huán)境污染減小。

表1電池報廢表

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作者簡介：

梁志權(quán)（1990-），男，民族：漢，籍貫：廣東省佛山市，當(dāng)前職務(wù)：技術(shù)員，當(dāng)前職稱：電氣助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電子技術(shù)控制。