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、轉換慢、工位少、故障多維修困難的問題進行改造，結合PLC在自動控制領域的優越性，觸摸屏的人機界面的友好，改造后設備實現自動化程度高、轉換速度快、能自動報警、檢漏級別分類、故障少、維修方便的特點。

[關鍵詞]PLC檢漏觸摸屏真空度

中圖分類號：TM912文獻標識碼：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備，該設備在電池廠中應用較多。而此前該設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量的不斷增大，工廠生產流水線自動化及管理要求信息化，這種控制系統已經不能適應現代化生產的要求了。暴露出來的問題有如下幾方面：

1、設備面板控制操作按鈕復雜，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，因此生產效率大大的受到了限制。

3、工藝參數的設定是由撥碼開關或電位器來設定，例如：差壓參數的設定、輸送帶的速度調整控制、穩定時間及檢漏時間的設定。這些參數是十分重要的參數，而實際生產中存在著安全性差、參數調整困難，隨意性大和不確定性導致檢漏失效，產品不合格率上升。

4、生產中的許多數據不能保存記錄，也不能及時反映到管理層，而恰恰數據分析及采集管理是現代生產必不可少的一環。

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

二、基本控制要求

1、采用以PLC為控制核心的控制系統，觸摸屏代替控制面板大部分的開關及參數設置。

2、要求達到有六工位，每小時檢測量達到3000個。

3、全自動化，可作為自動化生產流水線中的一環。

4、能記錄保存及上傳數據和實時監控。

5、能自動報警及故障判斷，可手動操作和自動控制。

三、系統設計及工作原理

(一)部分電氣元件

根據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、真空發生器及吸盤選用EV—05，主要是考慮到吸盤使用的頻率相當高，而SAPELEM的產品重復性和彈性好。

3、觸摸屏選用三菱的G0T900。觸摸屏是一種相當友好的人機界面設備。人可以通過該設備向PLC發出命令，該設備也可監控PLC的狀態信息。因此對于要求輸入控制命令、參數設置和現場監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，可用于現場程序修改，畫面數據、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，此處在調試時需要通過調整彈簧的松緊度來調整合適的壓力)，推前限位開關動作，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。當電池真空壓力等于設定值時，真空壓電磁閥關閉，停止抽真空，保壓一定時間，讓電池有變形狀空間。穩定時間到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，此值和設定值相減，差值和設定比較差值比較，從而判斷出電池的好漏。

四、人機界面設計

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及工藝參數的設置及現場監控。

(一)功能選項畫面

此畫面用于參數設置、畫面監控及切換。其中參數控制、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。參數控制輸入按鈕是M130，同時轉換到畫面4。輸送帶控制輸入按鈕是M131，同時轉換到畫面5。屏蔽選項輸入按鈕是M132，同時轉換到畫面6。輸入／輸出按鈕轉換的畫面是系統輸入輸出的I／O分配表，方便維修人員檢查維修。計量顯示則是各種數據的監控及統計，可以讓管理人員隨時知道和統計各種數據。手動控制畫面是用來在調試及維修是手動控制用的按鈕，當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，參數的設置也十分方便及安全。

(二)參數設置畫面

此畫面中電池真空壓即電池內的真空壓力設定。1至6工位的電池真空壓數據分別存儲在D131至D136，電池壓力傳感器測得數據應等于電池真空壓時即停止抽真空。差壓設定即漏標準的設定，設定數據為比較數據，1至6I位的比較數據分別存儲在D141至D146。穩定時間是真空達到設定值后，需要電池充分型變的時間，穩定時間儲存在D128，檢漏時間是穩定時間過后，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定值，則判斷為好的，此值如果小于或等于差壓設定值，則判斷為漏的。此外如在檢漏時出現實際真空壓大于電池真空壓的情況時，此種為正常現象，因為有真空源底的存在，一般情況下真空源應大于您所設定值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閉閥門后，電池和系統會有小小收縮造成此種現象，此現象一般在檢漏時會停止。

五、結束語

鋰離子電池檢漏機經過重新設計和改造后可同時監控六工位真空壓力衰減，檢漏準確度高，設有漏級別自動分類，能故障自動報警及分析和顯示故障原因，維修保養方便，更有數據可供追溯，能適用各種鋰離子電池型號的檢漏工作，成為電池焊接生產過程中未注液前最理想把關設備。