锂电池极片分条机电控系统设计

周玉秀

（哈尔滨华悦控制技术有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080）

锂电池极片分条机电控系统设计

周玉秀

（哈尔滨华悦控制技术有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080）

介绍了锂电池极片分条机的完整电控系统，包括PLC、变频器和触摸屏等；主要功能包括开卷纠偏控制、开卷张力控制、分切刀具调整以及复卷纠偏控制和复卷张力控制等。

分条机；可编程序控制器；变频器；触摸屏

1 前言

新能源是缓解常规能源供给不足，保证能源可持续性供应及能源安全的根本出路，锂电池是迄今所有商业化使用的二次化学电源中性能最为优秀的电池。锂电池极片分条机是生产锂电池的一个关键设备，主要用于将宽幅锂电池极片连续分切成满足各种型号、规格尺寸要求的分条工艺，该设备引进日本分条技术，并根据国内锂电池生产工艺改进设计而成，是目前国内最先进、最精密、最理想的锂电池分条设备，完全可替代进口产品，本设备也可用于其它薄层绝缘材料的连续分切。

2 控制系统硬件构成

本设备的硬件系统如图 1 所示，由PLC、触摸屏、开关量输入/输出模块、纠偏控制器、张力控制器、变频器等组成，其中控制核心部件采用日本三菱（MITSUBISHI-Q61P）PLC，触摸屏采用日本Pro-face产品，是全新一代的工业嵌入式触摸屏人机界面，色彩丰富，图像逼真，独特的多功能视窗操作功能，强大的中文编辑软件，可完成复杂的人机界面设计，通过RS485接口与PLC组成操作系统。开关量输入（QX42）/输出(QY42P)模块、纠偏模块（Q64AD）、张力模块（QD62）、驱动模块（Q68DAVN）通过PLC底板数据总线连接起来控制机床各部动作。

图1 分条机控制系统方块图

2.1 控制部分

PLC控制器：整体分条机动作循环控制。

触摸屏：实现人机对话。

2.2 放卷机构

放卷部：单轴中心放卷、锥卡头卡紧。

纠偏部：纠偏控制方式:手动/自动转换。

纠偏方式：德式一体化纠偏推动器。

张力部： 张力传感器、放卷制动器等兼容性好、与PLC形成闭环张力控制系统。

2.3 分切机构

分切刀架部：

上刀与下刀间隙可调,其咬合量可通过螺纹简易调整。

上下刀具线速度的百分比可通过手动单独调整,简便易操作。

下刀依据极片分切宽度固定不动,上刀可通过螺纹自锁,保证精度。

出刀调节辊部：

通过手轮方便调整其高度。

2.4 收卷机构

极片收卷部：滑差轴收卷，追踪辊配合卷径自动补尝，追踪效果明显，持续保证张力恒定、张力稳定，连续分切不会造成断带。

2.5 驱动系统

变频器：控制主驱动电机实现变频调速控制。

主驱动电机：进口2.2kW电机。牵引驱动电机：进口1.5kW电机。

3 软件系统设计

3.1 PLC软件设计

PLC程序采用SFC语言方式编程，SFC语言是一种流程图语言，功能强大，便于阅读。PLC程序包括初始化程序，手动程序，自动程序等部分，如图 2 所示。初始化程序包括有关辅助继电器和动态存储区的清零。

图2 PLC程序流程图

切刀参数设定：设定上刀和下刀的外圆直径，刀组计数。

运转参数设定：设定所需产品的收卷长度、设定收、放卷张力、设定收卷辊筒数量等。

配方管理参数设定：设定每一种加工工艺的参数项目，按参数项目进行管理。在加工中需要调用哪一种工艺配方，就在配方管理中直接调用即可。本机可存储50种工艺配方。手动程序主要实现极片穿带时，收、放卷辊筒调整及追踪辊筒点动、连动和纠偏手动调整等；自动运行即按设定好的工艺配方进行自动加工，同时实时监控各部分运行状态。

3.2 人机界面软件设计

根据设备工艺和控制要求，触摸屏的操作界面用GP-Pro软件进行设计，设计有监控界面、运转设定界面、手动界面、异常状态界面、切刀设定界面等，如图 3 所示。设计好的界面经GP-Pro软件编译，无误后从个人电脑中下载到触摸屏，触摸屏通过RS485通讯电缆直接与PLC连接，这样通过触摸屏的操作画面，就可以对设备的各工艺参数实施读、写操作。

图3 人机控制界面

4 结束语

本机床分切精度高，分切宽度精度可达±0.0 5 m m，极片分切方向的弯曲度为±0.3mm/1000mm，可靠性好，抗干扰能力强，操作灵活、方便，通过触摸屏人机界面可对设备的各工艺参数进行实时监控。随着我国新能源开发及发展，锂离子电池在各领域得到了广泛应用，电池极片分条机在锂电池生产、制造中的应用将越来越广泛，要求也越来越高。

（编辑：王立新）

Design of electrical control system for lithium battery electrode slitting machine

Zhou Yuxiu
( Harbin Huayue Control Technology Co.,Ltd.,Harbin 150080,China )

The complete electronic control system of the lithium battery electrode slitting machine was introduced, including PLC, inverter and touch screen, etc; the key feature included open-winding rectifying control, open-winding tension control, cutting tool adjustment and rewinding rectifying control and rewinding tension control, etc.

slitting machine; programmable controller; frequency converter; touch screen

TG66

B

1672-4852（2014）01-0059-02

2013-08-17.

周玉秀（1961 -），男，工程师.