鋰離子電池檢漏機的改造

鐘　曉　魏　喬

[摘要]針對老式的鋰離子電池檢漏機勞動強度大、轉(zhuǎn)換慢、工位少、故障多維修困難的問題進行改造，結(jié)合PLC在自動控制領(lǐng)域的優(yōu)越性，觸摸屏的人機界面的友好，改造后設(shè)備實現(xiàn)自動化程度高、轉(zhuǎn)換速度快、能自動報警、檢漏級別分類、故障少、維修方便的特點。

[關(guān)鍵詞]PLC檢漏觸摸屏真空度

中圖分類號：TM912文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610033-01

一、引言

鋰離子電池檢漏機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。但近年來隨著電池日產(chǎn)量的不斷增大，工廠生產(chǎn)流水線自動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，操作人員需要較長時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，且有的動作是要人工完成的，勞動強度大，而且不能和前段工序連接成自動化流水線，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)定時間及檢漏時間的設(shè)定。這些參數(shù)是十分重要的參數(shù)，而實際生產(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)。

鑒于以上的幾點問題，故此對檢漏機進行徹底的改造工作。本文主要從系統(tǒng)設(shè)計(部分)及人機界面設(shè)計進行論述。

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、要求達到有六工位，每小時檢測量達到3000個。

3、全自動化，可作為自動化生產(chǎn)流水線中的一環(huán)。

4、能記錄保存及上傳數(shù)據(jù)和實時監(jiān)控。

5、能自動報警及故障判斷，可手動操作和自動控制。

三、系統(tǒng)設(shè)計及工作原理

(一)部分電氣元件

根據(jù)I／O的分配表及控制對象和今后可能升級擴展的要求，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。因為系統(tǒng)中有真空壓差的測量，一般的壓力傳感器不適合，而此種壓力傳感器有兩個氣源接口，一個接檢漏前電池真空壓力，另一個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)友好的人機界面設(shè)備。人可以通過該設(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。因此對于要求輸入控制命令、參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場監(jiān)控的場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)場程序修改，畫面數(shù)據(jù)、OS的傳送除了有RS-232C外，用存儲器卡也能完成。這些功能是其它公司的觸摸屏所不具有的優(yōu)勢，因此是選用此款觸摸屏。

(二)檢漏過程

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作把電池推到位，讓氣槍插入注射孔中(切勿認為壓的越緊密封越好，此處在調(diào)試時需要通過調(diào)整彈簧的松緊度來調(diào)整合適的壓力)，推前限位開關(guān)動作，PLC控制真空壓電磁閻(111A)讓真空源抽真空，被測電池開始抽真空，同時通過氣板讓電池真空壓力傳感器(D5)檢測真空壓力。當(dāng)電池真空壓力等于設(shè)定值時，真空壓電磁閥關(guān)閉，停止抽真空，保壓一定時間，讓電池有變形狀空間。穩(wěn)定時間到PLC控制電池檢漏閥(112A)，開始檢漏，檢漏時間到，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、人機界面設(shè)計

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

(一)功能選項畫面

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、運輸帶控制、屏蔽選項畫面可進行加密碼，密碼可在進入此3個畫面后設(shè)定，輸入密碼后，再進入此3畫面，按密碼板輸入密碼既可進入。密碼板輸入密碼存儲在D121。參數(shù)控制輸入按鈕是M130，同時轉(zhuǎn)換到畫面4。輸送帶控制輸入按鈕是M131，同時轉(zhuǎn)換到畫面5。屏蔽選項輸入按鈕是M132，同時轉(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。計量顯示則是各種數(shù)據(jù)的監(jiān)控及統(tǒng)計，可以讓管理人員隨時知道和統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)。手動控制畫面是用來在調(diào)試及維修是手動控制用的按鈕，當(dāng)進入該窗口后即可手動控制檢漏及落放電池的動作順序。這些畫面很好的解決了管理者及操作員的操作等級，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)分別存儲在D131至D136，電池壓力傳感器測得數(shù)據(jù)應(yīng)等于電池真空壓時即停止抽真空。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)分別存儲在D141至D146。穩(wěn)定時間是真空達到設(shè)定值后，需要電池充分型變的時間，穩(wěn)定時間儲存在D128，檢漏時間是穩(wěn)定時間過后，真正檢漏的時間。檢漏時間儲存在D129，密碼修正值儲存在D200，報警停機關(guān)的動作是交替，輸入軟元件是M457。比較過程：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。此外如在檢漏時出現(xiàn)實際真空壓大于電池真空壓的情況時，此種為正?，F(xiàn)象，因為有真空源底的存在，一般情況下真空源應(yīng)大于您所設(shè)定值50mmHg至100mmHg左右為好，因為在對電池抽真空時達到電池真空壓值關(guān)閉閥門后，電池和系統(tǒng)會有小小收縮造成此種現(xiàn)象，此現(xiàn)象一般在檢漏時會停止。

五、結(jié)束語

鋰離子電池檢漏機經(jīng)過重新設(shè)計和改造后可同時監(jiān)控六工位真空壓力衰減，檢漏準(zhǔn)確度高，設(shè)有漏級別自動分類，能故障自動報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的檢漏工作，成為電池焊接生產(chǎn)過程中未注液前最理想把關(guān)設(shè)備。