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PLC结合触摸屏在锂锰扣式电池生产线中的应用PLC结合触摸屏在锂锰扣式电池生产线中的应用

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编号:    大小:270.67KB    格式:PDF    上传时间:2015-04-17
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20
金币
关 键 词:
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资源描述:
《 装 备 制 造 技 术 》 2 0 0 8 年 第 9 期随 着 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 和 物 质 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ,小 型 、 微 型 电 子 产 品 越 来 越 多 。 L i / M n O2扣 式 电 池 的 体 积 小 、 容量 大 、 无 漏 液 、 无 污 染 、 美 观 耐 用 等 优 点 , 恰 好 能 满 足 这 类 产 品对 电 源 的 要 求 , 在 国 内 外 得 到 了 广 泛 的 应 用[ 1 ]。 锂 锰 扣 式 电 池自 动 组 装 生 产 线 的 研 制 大 大 降 低 了 生 产 的 成 本 , 提 高 了 生 产的 效 率 , 在 国 内 的 电 池 行 业 得 到 广 泛 的 应 用 , 使 得 国 内 电 池 产业 的 发 展 有 了 根 本 的 突 破 。1 锂 锰 扣 式 电 池 生 产 线 的 组 成 及 流 程根 据 锂 锰 扣 式 电 池 的 生 产 工 艺 , 本 生 产 线 主 要 由 剪 压 锂片 工 序 、 剪 切 隔 膜 纸 工 序 、 添 加 锰 片 工 序 、 注 电 解 液 、 正 极 壳 体装 配 工 序 和 封 口 工 序 共 六 个 工 序 组 成 。 生 产 流 程 如 图 1 所 示 :本 自 动 组 装 生 产 线 以 一 条 主 皮 带 贯 穿 始 终 , 呈 线 性 排 布 ,有 利 于 整 个 生 产 环 节 的 有 序 进 行 。 同 时 在 整 条 生 产 线 中 , 各 个组 装 工 序 具 有 极 高 的 独 立 性 , 能 很 好 的 完 成 本 工 序 的 组 装 任务 ; 同 时 , 各 个 工 序 之 间 具 有 很 好 的 协 调 性 , 在 各 个 工 序 完 成各 自 的 组 装 任 务 后 能 够 把 待 组 装 部 分 顺 利 的 通 过 皮 带 传 送 到下 一 个 工 序 , 进 行 进 一 步 的 组 装 。 部 分 工 序 的 装 配 完 成 后 , 设计 有 检 测 装 置 , 用 于 检 测 装 配 是 否 成 功 , 对 于 不 合 格 的 装 配 品进 行 废 品 的 剔 除 。2 系 统 的 控 制 要 求 及 硬 件 系 统 设 计2 . 1 系 统 的 控 制 要 求( 1 ) 运 行 方 式 。 本 控 制 系 统 提 供 两 种 运 行 方 式 , 分 别 是 自 动运 行 方 式 和 单 动 运 行 方 式 。 正 常 工 作 时 是 系 统 是 在 自 动 方 式 下运 行 , 单 动 方 式 是 在 设 备 单 动 执 行 、 调 试 和 检 修 阶 段 使 用 。( 2 ) 系 统 的 各 个 工 序 的 运 行 情 况 、 报 警 信 息 和 加 工 成 品 数量 等 功 能 要 求 能 在 触 摸 屏 上 实 现 。( 3 ) 协 调 一 致 。 整 个 系 统 的 6 个 工 序 , 剪 压 锂 片 模 块 、 剪 切隔 膜 纸 模 块 、 添 加 锰 片 模 块 、 注 电 解 液 模 块 、 正 极 壳 体 装 配 模块 和 封 口 模 块 之 间 独 立 性 强 , 但 环 环 相 扣 , 要 保 持 整 个 生 产 线的 协 调 运 行 。( 4 ) 故 障 检 测 。 系 统 能 够 自 动 检 测 各 个 工 序 的 运 行 是 否 正常 , 是 否 有 卡 料 的 现 象 出 现 。 如 果 出 现 卡 料 现 象 。 要 求 生 产 线各 个 工 序 紧 急 停 机 , 并 在 触 摸 屏 界 面 显 示 出 来 , 同 时 红 色 报 警灯 变 亮 , 蜂 鸣 器 发 出 警 报 声 。 故 障 解 除 后 按 启 动 按 钮 生 产 线 继续 运 行 。( 5 ) 紧 急 停 止 。 设 备 设 置 急 停 按 钮 , 当 出 现 紧 急 情 况 时 , 按下 急 停 按 钮 , 所 有 正 在 进 行 动 作 的 设 备 全 部 停 止 。 紧 急 情 况 排除 之 后 , 可 以 使 用 “ 启 动 ” 进 行 重 新 启 动 。2 . 2 控 制 系 统 硬 件 设 计由 于 P L C 具 有 体 积 小 、 重 量 轻 、 可 靠 性 高 、 应 用 灵 活 、 使 用方 便 、 易 于 安 装 调 试 、 抗 干 扰 性 强 、 连 续 工 作 可 靠 性 高 等 优 点 ,能 适 应 工 业 现 场 的 恶 劣 环 境 , 在 工 控 领 域 得 到 广 泛 的 应 用 。 所以 采 用 P L C 作 为 生 产 线 的 主 控 制 系 统 , 能 满 足 生 产 的 需 要[ 2 ]。结 合 生 产 线 的 控 制 要 求 , 采 用 以 P L C 为 核 心 的 控 制 系 统 。选 用 了 日 本 O m r o n 公 司 的 C J E M 型 可 编 程 控 制 器 和 扩 展 模 块作 为 生 产 线 的 核 心 控 制 部 分 。 由 于 可 编 程 序 控 制 器 本 身 不 具备 人 机 交 互 功 能 , 控 制 系 统 工 艺 参 数 较 多 , 需 要 人 机 交 互 时 ,使 用 具 有 触 摸 操 作 功 能 的 触 摸 屏[ 3 ]是 一 种 很 好 的 选 择 。 所 以 采用 带 有 触 摸 操 作 功 能 的 海 泰 克 ( H I T E C H ) P W S 6 6 0 0 彩 色 触 摸屏 , 用 于 按 键 输 入 、 参 数 设 置 监 控 画 面 显 示 以 及 故 障 原 因 显 示等 。 将 触 摸 屏 画 面 使 用 专 用 软 件 在 计 算 机 上 设 计 完 成 后 , 再 通过 计 算 机 的 R S 2 3 2 串 行 通 讯 口 下 载 到 触 摸 屏 。 P L C 对 触 摸 屏P L C 结 合 触 摸 屏 在 锂 锰 扣 式 电 池 生 产 线 中 的 应 用齐 坤 坤1, 林 树 忠1, 孙 立 新2, 李 其 苏1, 魏 国 栋1( 1 . 天 津 工 业 大 学 机 械 电 子 学 院 , 天 津 3 0 0 1 6 0 ; 2 . 河 北 工 业 大 学 机 械 学 院 , 天 津 3 0 0 1 3 0 )摘 要 : 介 绍 了 触 摸 屏 结 合 可 编 程 序 控 制 器 ( P L C ) 在 电 池 生 产 线 中 的 应 用 。 在 控 制 系 统 中 采 用 P L C 进 行 控 制 , 触 摸 屏 进 行 信 息 输 入 、 参数 设 置 、 设 备 监 控 画 面 显 示 以 及 故 障 报 警 详 细 信 息 的 显 示 等 。 系 统 具 有 较 高 的 可 靠 性 、 安 全 性 和 可 操 作 性 。关 键 词 : 锂 锰 扣 式 电 池 ; 组 装 生 产 线 ; P L C ; 触 摸 屏 ; 控 制 系中 图 分 类 号 : T M 9 1 0 . 5 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 6 7 2 - 5 4 5 X ( 2 0 0 8 ) 0 9 - 0 0 8 1 - 0 3收 稿 日 期 : 2 0 0 8 - 0 6 - 2 3作 者 简 介 : 齐 坤 坤 ( 1 9 8 4 — ) , 女 , 河 北 人 , 在 读 硕 士 研 究 生 , 研 究 方 向 : 机 电 一 体 化 成 套 设 备 研 究 ; 林 树 忠 ( 1 9 5 3 — ) , 男 , 黑 龙 江 人 , 教 授 、 博 士 生导 师 , 研 究 方 向 : 机 电 一 体 化 成 套 设 备 研 究 。剪 压锂 片锂 片 检 测 隔 膜 纸 检 测 锰 片 检 测 封 口 检 测料 斗1 上负 极壳剪 隔膜 纸加 锰片注 电解 液正 极壳 装配电 池封 口成 品料 斗2 正极 壳图 1 生 产 线 流 程8 1E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 9 , 2 0 0 8状 态 控 制 区 和 通 知 区 进 行 读 写 , 达 到 两 者 之 间 的 信 息 交 互 。本 生 产 线 系 统 的 控 制 系 统 结 构 如 图 2 所 示 :L i / M n O2扣 式 电 池 的 生 产 车 间 的 环 境 较 为 恶 劣 , 空 气 潮湿 , 有 电 解 液 , 由 于 对 于 检 测 精 度 较 高 。 本 系 统 选 用 的 是 高 分辨 率 的 检 测 元 件 , 即 使 触 水 或 油 污 也 可 检 测 到 金 属 的 位 移 。 本系 统 的 自 动 化 控 制 主 要 是 由 接 近 开 关 、 磁 性 开 关 等 检 测 元 件检 测 电 池 的 位 置 , 向 P L C 发 出 信 号 , 再 由 P L C 发 出 指 令 控 制电 磁 阀 , 进 而 控 制 气 缸 的 输 出 和 电 机 的 启 停 , 完 成 电 池 各 部 分的 传 送 和 装 配 。3 控 制 系 统 的 软 件 设 计3 . 1 P L C 程 序 设 计C x — P r o g r a m m e r 是 0 M R 0 N 公 司 为 其 生 产 的 P L C 而 设 计的 编 程 软 件 , 其 运 行 在 W i n d o w s 操 作 系 统 下 , 具 有 丰 富 、 简 捷的 操 作 环 境 和 强 大 的 编 程 、 调 试 功 能[ 4 ]。该 生 产 线 中 运 用 了 众 多 的 电 气 执 行 原 件 和 传 感 器 等 检 测元 件 , 用 以 实 现 生 产 线 的 自 动 化 生 产 。 所 以 我 们 采 用 模 块 化 的思 路 , 使 用 梯 形 图 来 设 计 控 制 系 统 的 软 件 。 整 个 系 统 的 控 制 程序 包 括 6 个 模 块 , 即 剪 压 锂 片 模 块 、 剪 切 隔 膜 纸 模 块 、 注 电 解液 及 上 锰 片 模 块 、 正 极 壳 装 配 模 块 以 及 封 口 模 块 , 这 样 程 序 的条 理 性 增 强 , 可 读 性 好 , 修 改 程 序 方 便 。( 1 ) 自 动 运 行 子 程 序 。 整 个 生 产 线 流 程 图 如 图 3 所 示 。主 皮 带 电 机 、 上 负 极 壳 振 动 料 斗 、 加 正 极 壳 振 动 料 斗 、 收纸 电 机 和 上 锰 片 皮 带 电 机 开 始 工 作 。 使 电 池 具 备 了 各 个 工 序的 传 送 、 装 配 的 基 本 条 件 。 电 池 负 极 壳 由 振 动 料 斗 输 出 , 依 次被 剪 压 锂 片 、 剪 切 压 入 隔 膜 纸 、 添 加 锰 片 、 注 入 电 解 液 , 装 配 正极 壳 、 最 后 进 入 封 口 工 序 , 完 成 电 池 的 装 配 。 并 且 对 于 装 配 过程 中 出 现 的 不 合 格 品 , 及 时 的 剔 除 。在 此 过 程 中 出 现 卡 料 — —— 即 传 送 过 程 的 堵 塞 现 象 , 报 警装 置 发 出 声 光 报 警 , 并 且 停 机 ! 直 至 故 障 解 除 , 重 新 按 下 启 动按 钮 。 程 序 使 用 保 持 继 电 器 , 在 任 何 情 况 下 突 然 断 电 和 紧 急 停止 , 在 重 新 开 机 时 , 机 器 可 以 接 着 执 行 停 电 前 的 工 作 , 无 须 人 为操 作 。( 2 ) 单 动 运 行 子 程 序 。 本 程 序 用 于 控 制 压 锂 片 工 序 、 剪 纸工 序 、 锰 片 工 序 、 注 射 电 解 液 、 正 极 工 序 、 封 口 工 序 6 个 工 序 的各 个 工 序 中 执 行 元 件 气 缸 、 声 光 报 警 装 置 、 皮 带 电 机 的 单 独 运动 , 以 满 足 调 试 、 检 修 的 需 要 。盖 正 极 工 序 的 单 动 P L C 程 序 如 图 4 所 示 :图 示 左 边 2 6 . 0 0 , 2 6 . 0 1 , 2 6 . 0 2 , 2 6 . 0 3 为 盖 正 极 工 序 的 单 动按 钮 , 6 . 1 2 , 6 . 1 3 , 6 . 1 4 , 5 . 0 0 为 执 行 元 件 气 缸 的 输 出 。 单 动 按 钮为 接 通 状 态 时 , 对 应 的 气 缸 输 出 。 单 动 按 钮 为 断 开 状 态 时 , 对应 的 气 缸 无 输 出 。 另 外 程 序 中 设 计 了 软 件 的 互 锁 功 能 , 即 只 有正 极 推 入 气 缸 无 输 出 时 , 按 下 盖 正 极 单 动 按 钮 , 盖 正 极 上 负 极气 缸 才 能 输 出 ; 只 有 盖 正 极 上 负 极 气 缸 、 正 极 复 压 气 缸 、 盖 正极 回 料 气 缸 无 输 出 时 , 正 极 推 入 气 缸 才 能 输 出 。 互 锁 功 能 的 设计 是 为 了 保 护 电 池 生 产 线 的 设 备 , 防 止 运 动 时 由 于 干 涉 造 成的 设 备 损 坏 。3 . 2 人 机 界 面 设 计H I T E C H — A D P 提 供 了 多 种 控 制 器 件 库 、 图 形 控 件 和 功 能组 件 , 通 过 组 态 出 的 各 种 显 示 和 控 制 功 能 实 现 系 统 操 作 状 态 、当 前 过 程 值 及 故 障 的 可 视 化 。 利 用 人 机 界 面 操 作 监 控 系 统 , 对P L C 中 的 实 时 数 据 进 行 显 示 、 记 录 、 存 储 、 处 理 , 从 而 满 足 各 种监 控 要 求[ 5 ]。根 据 生 产 线 的 控 制 和 操 作 要 求 , 共 设 计 了 主 画 面 区 、 系 统设 置 区 、 设 备 运 行 区 、 整 机 调 试 区 、 警 浏 览 区 、 在 线 帮 助 6 个 主要 的 人 机 交 互 界 面 , 其 结 构 如 图 5 所 示 。磁 性开 关接 近开 关滤 波 器开 关电 源电 磁 阀P L C位 移 传感 器启 动按 纽停 止按 纽急 停按 纽参 数设 置状 态显 示触 摸 屏汽 缸传 动声 光报 警传 送 皮带 输 出步 进电 机画 面显 示报 警装 置单 动调 试输 入系 统参 数设 置图 2 P L C 控 制 系 统 的 硬 件 结 构图 4 盖 正 极 工 序 的 单 动 P L C 程 序启 动上 负 极 壳 振 动 料 斗 输 出故 障解 除主 皮 带 电 机 输 出NNNNNNN负 极 壳 到 位 否 ?锂 片 到 位 否 ?剪 压 锂 片 成 功 否 ?压 锂 片 合 格 否 ?收 纸 电 机 输 出YYYYYYYYYYYNN故 障显 示报 警停 机隔 膜 纸 到 位 否 ?剪 切 隔 膜 纸 成 功 否 ?剪 切 隔 膜 纸 合 格 否 ?锰 片 到 位 否 ?添 加 锰 片 合 格 否 ?注 液 成 功 否 ?废 品 剔 除添 加 锰 片 成 功 否 ?正 极 壳 到 位 否 ?正 极 壳 装 配 成 功 否 ?封 口 成 功 否 ?封 口 合 格 否 ?结 束上 锰 片 皮 带电 机 输 出上 正 极 壳 振 动料 斗 输 出图 3 P L C 流 程 图NNNNNYYYYN8 2
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