電池注液機(jī)提高注液量控制精度改造

摘 要：我公司的注液機(jī)一天為一千多個(gè)電池注入電解溶液，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一、兩個(gè)電池的注液量不足或者漏注，直接流入下一個(gè)工序，造成電池報(bào)廢。經(jīng)過討論幾個(gè)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(gè)稱重反饋臺(tái)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(jìn)行采樣給PLC可編程控制器內(nèi)部的程序進(jìn)行運(yùn)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(gè)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(bào)廢，經(jīng)濟(jì)耗失，資源浪費(fèi)，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(diǎn)

1） 當(dāng)儲(chǔ)液罐的液位傳感器探頭有水珠時(shí)，液位傳感器就以為有電解液在儲(chǔ)液罐里誤感應(yīng)，磁力泵就一直空抽氣體到注液缸，計(jì)時(shí)時(shí)間到電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，注液缸沒有液體，這時(shí)電池就沒有注到電解液，并且沒有被機(jī)器檢測(cè)到，還有現(xiàn)場(chǎng)人員沒有發(fā)現(xiàn)而流入下一個(gè)工序，造成電池的報(bào)廢，成本的增加，影響了生產(chǎn)質(zhì)量。

2） 電機(jī)長期在瞬間電壓380V起動(dòng)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(jī)以及其控制器件會(huì)加快它們的使用壽命；第二、對(duì)于電機(jī)的電樞繞組長時(shí)間也會(huì)發(fā)熱，這會(huì)使得電機(jī)疲弱，電機(jī)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(jī)的電樞繞壞。如果磁力泵壞了，維修就需要花很長的時(shí)間去修理，經(jīng)驗(yàn)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(huì)燒傷，不僅會(huì)造成生產(chǎn)效率指數(shù)降低，而且又對(duì)人造成傷害；第三、長時(shí)間的大扭矩啟動(dòng)對(duì)磁力泵體的葉輪會(huì)造成磨損，抽上去的電解溶液容量就注不足，造成電池報(bào)廢。

二、設(shè)計(jì)思路方案

通過長時(shí)間觀察歸納，我們改善課對(duì)此進(jìn)行了故障分析對(duì)策：在電池注酸工位的位置下方增加一個(gè)可以自動(dòng)升降的平臺(tái)和一個(gè)測(cè)量電池重量的稱重儀器，PLC可編程控制器增加一個(gè)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(chǔ)器D110中，這樣，PLC可編程控制器能夠讀取到電池的當(dāng)前實(shí)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(jìn)行運(yùn)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(dòng)控制系統(tǒng)的反饋裝置使用，由于一直有監(jiān)測(cè)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(jī)用到的6個(gè)耐酸電磁閥和6個(gè)中間繼電器，2個(gè)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(tái)三菱E700變頻器和一個(gè)精度高的酸泵（0.26KW），一臺(tái)稱重控制儀，和一個(gè)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(gè)非電量0～25g，通過變送器里運(yùn)算電路，放大電路轉(zhuǎn)換出一個(gè)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(chǔ)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(shí)，對(duì)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(jìn)行調(diào)整。一般情況下，電壓輸入時(shí)，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(huì)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(jī)構(gòu)鏈接時(shí)，我們把電纜遠(yuǎn)離電源線和其他可能會(huì)產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線，并且VIN與COM1接了一個(gè)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(shí)間來控制，生產(chǎn)的周期快了，每天能多注100多個(gè)電池；還有解決了電池的注酸時(shí)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(chǔ)存罐里面的電解液使用也得到了有效的提高，對(duì)水質(zhì)的污染減小，總體的運(yùn)行成本降低，如表3所示。

（3）電池里面的點(diǎn)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(duì)一個(gè)一個(gè)進(jìn)行檢測(cè)，從而減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性，擺脫了半自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的生產(chǎn)效果，生產(chǎn)效率提高了。

（4）由表1所示看出，對(duì)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(shí)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(shí)間便縮短，減小電機(jī)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(dòng)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(dòng)力，提高機(jī)械的自動(dòng)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(bào)廢現(xiàn)象杜絕了，對(duì)環(huán)境污染減小。

表1電池報(bào)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。