基于臺達20PM運動控制器的電池極片軋輥機 - 全文

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　　1 引言

　　鋰電池極片壓延輥壓機如圖片1所示。壓延鋼棍把薄厚不均的電池極片卷材經(jīng)過壓軋制得高密度均質(zhì)級片材料，提高電池的容量。在壓延鋼輥的兩側(cè)分別有一個控制“斜鐵”的伺服系統(tǒng)，“斜鐵”的作用是控制軋輥的位置，是保證軋制工藝的基礎(chǔ)。根據(jù)軋輥位置調(diào)整軋制液壓，控制軋輥在極片上面的軋制壓力值。傳統(tǒng)的 “斜鐵”是采用步進電機伺服系統(tǒng)控制方式，控制精度受到限制，極片上面的壓力完全靠人工經(jīng)驗來判斷和實現(xiàn)液壓調(diào)整。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計

　　整個機器的工作是控制張力的收放卷流程。關(guān)于收放卷橫張力控制部分采用臺達BW系列變頻器，已經(jīng)測試成功，本文著重介紹20PM運動控制器應(yīng)用部分。

　　2.1 工藝技術(shù)指標(biāo)

　　(1)保持極片在收卷的過程中保持張力恒定。

　　(2)保證斜鐵走位的準確，壓力給定的準確。

　　(3)最高線速度為30米/分，最低線速度為0米/分。

　　2.2 系統(tǒng)原理設(shè)計

　　極片壓延輥壓機自動化系統(tǒng)基于臺達機電技術(shù)平臺。配套PLC包括主機DVP16EH00T2和擴展模塊DVP-20PM00D;DVP04AD-H2;DVP04DA-H2;DVP08SN。觸摸屏人機界面DOP-A10THTD。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

　　PLC控制器DVP16EH00T2主要是實現(xiàn)對從站模塊的控制，通過自身的數(shù)字量的點和20PM所帶的數(shù)字量點實現(xiàn)對收卷、放卷、報警、整機啟動、整機停止、切邊、糾偏控制器等多個點的控制。DVP-20PM00D運動控制器完成對兩軸伺服“斜鐵”的精確控制，模擬量模塊是實現(xiàn)液壓部分電壓信號的采集，然后通過PLC處理后再輸出控制。

　　2.3運動控制模塊簡介

　　臺達DVP-20PM00D運動控制擴展模塊的最大特點是直接提供電子凸輪功能，或者說DVP-20PM00D是內(nèi)置電子凸輪功能的PLC,所以有些場所直接稱呼DVP-20PM00D為臺達20PM運動控制器。選擇20PM的原因就是因為20PM是專用的運動控制模塊，這塊模塊不但同時可以控制雙伺服，而且有雙手搖輪輸入，并且模塊本體還帶有8入8出的數(shù)字量控制點等諸多因素，這樣可以大幅度提升產(chǎn)品在市場上的競爭能力。

　　臺達DVP-20PM00D采用高速雙CPU結(jié)構(gòu)形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現(xiàn)各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制，并且可以接入手搖輪，高速脈沖輸出可以達到500KHZ，可以作為主機也可以作為從機，靈活性更高。

　　3 運動控制編程設(shè)計

　　3.1 卷材牽引

　　主牽引傳動采用VFD370B43B變頻器實現(xiàn)。變頻器的DFM數(shù)字頻率輸出，通過PLC的SPD指令采集變頻器的工作頻率，然后在程序里面轉(zhuǎn)換成單位為“米/分鐘”的數(shù)據(jù)從而達到在人機界面上面的顯示：

　　程序部分如下：

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　　3.2 長度計量

　　整個設(shè)備在正式生產(chǎn)運行的時候是必須對電池極片進行測量的，對此采用一個0.1米/脈沖的類似編碼器的計米器，安裝在張力浮動輥上面，從而實現(xiàn)自動計量長度。

　　計米器程序如下：

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　　3.3 20PM運動控制初始化

　　20PM的初始化和部分程序如下：

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　　20PM地址定義如下：

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　　在設(shè)備的傳動側(cè)，可以實現(xiàn)對2臺伺服的聯(lián)動控制和單獨控制，暫時客戶由于經(jīng)費原因暫時沒有使用手搖輪，在后續(xù)機型當(dāng)中會把手搖輪加上去，這樣單獨控制會更加簡單。伺服的行走距離可以通過觸摸屏上面進行設(shè)置，可以通過觸摸屏顯示當(dāng)前行走距離，可以顯示當(dāng)速度，可以通過“歸零”按鈕實現(xiàn)對單個伺服的回原點控制?？梢酝ㄟ^配方功能把伺服的一些參數(shù)提前寫入到觸摸屏里面，隨時根據(jù)情況進行調(diào)整。

　　3.4 20PM應(yīng)用經(jīng)驗

　　20PM運動控制器程序設(shè)計的關(guān)鍵在于熟悉產(chǎn)品控制重點，在軟件方面要充分理解20PM里面的特殊寄存器和CR特殊寄存器之間的關(guān)系，這一點在剛剛接觸20PM運動控制模塊的時候會經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在程序設(shè)計的難點主要集中在“主程序”、“副程序”、“運動副程序”三者之間的關(guān)系，否則會出現(xiàn)不能正?？刂频默F(xiàn)象。對于這一點，必須認真參看使用說明書。

　　4 結(jié)束語

　　目前該系統(tǒng)已正式投產(chǎn)使用，客戶已經(jīng)提供給深圳比亞迪公司1套，其余4套正在生產(chǎn)中。此外，DVP20PM00D在其它機電一體化制造領(lǐng)域完全有能力適應(yīng)復(fù)雜的要求，這些行業(yè)例如：手機生產(chǎn)線的涂膠機、包裝機行業(yè)中的飛剪、機床行業(yè)中的飛鋸、印刷機行業(yè)中的電子軸裁切及套印、紡機行業(yè)中的精密絡(luò)筒繞線等等。