锂离子电池检漏机的改造

钟　晓　魏　乔

[摘要]针对老式的锂离子电池检漏机劳动强度大、转换慢、工位少、故障多维修困难的问题进行改造，结合PLC在自动控制领域的优越性，触摸屏的人机界面的友好，改造后设备实现自动化程度高、转换速度快、能自动报警、检漏级别分类、故障少、维修方便的特点。

[关键词]PLC检漏触摸屏真空度

中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1671-7597(2009)0610033-01

一、引言

锂离子电池检漏机是电池在注液前检查是否微孔漏气的专用设备，该设备在电池厂中应用较多。而此前该设备控制方式主要是由接触器和外加电路板控制。但近年来随着电池日产量的不断增大，工厂生产流水线自动化及管理要求信息化，这种控制系统已经不能适应现代化生产的要求了。暴露出来的问题有如下几方面：

1、设备面板控制操作按钮复杂，操作人员需要较长时间才能熟练掌握操作顺序。电路板的分立元件较多，线路复杂因此故障多，维修成本高。

2、工位少，一般操作员只能控制一台，且有的动作是要人工完成的，劳动强度大，而且不能和前段工序连接成自动化流水线，因此生产效率大大的受到了限制。

3、工艺参数的设定是由拨码开关或电位器来设定，例如：差压参数的设定、输送带的速度调整控制、稳定时间及检漏时间的设定。这些参数是十分重要的参数，而实际生产中存在着安全性差、参数调整困难，随意性大和不确定性导致检漏失效，产品不合格率上升。

4、生产中的许多数据不能保存记录，也不能及时反映到管理层，而恰恰数据分析及采集管理是现代生产必不可少的一环。

鉴于以上的几点问题，故此对检漏机进行彻底的改造工作。本文主要从系统设计(部分)及人机界面设计进行论述。

二、基本控制要求

1、采用以PLC为控制核心的控制系统，触摸屏代替控制面板大部分的开关及参数设置。

2、要求达到有六工位，每小时检测量达到3000个。

3、全自动化，可作为自动化生产流水线中的一环。

4、能记录保存及上传数据和实时监控。

5、能自动报警及故障判断，可手动操作和自动控制。

三、系统设计及工作原理

(一)部分电气元件

根据I／O的分配表及控制对象和今后可能升级扩展的要求，选用三菱的FX2N-64MR型及三块模拟量输入模块FX2N-4AD则可满足控制要求。其它关键元件选择有：

1、压差传感器选择ICSENSOR-1210，压差量程为30PSI-100PSI。因为系统中有真空压差的测量，一般的压力传感器不适合，而此种压力传感器有两个气源接口，一个接检漏前电池真空压力，另一个接检漏后的真空压力。

2、真空发生器及吸盘选用EV—05，主要是考虑到吸盘使用的频率相当高，而SAPELEM的产品重复性和弹性好。

3、触摸屏选用三菱的G0T900。触摸屏是一种相当友好的人机界面设备。人可以通过该设备向PLC发出命令，该设备也可监控PLC的状态信息。因此对于要求输入控制命令、参数设置和现场监控的场合用触摸屏是最理想的。GOT900具有程序修改功能可显示程序并作出修改，可用于现场程序修改，画面数据、OS的传送除了有RS-232C外，用存储器卡也能完成。这些功能是其它公司的触摸屏所不具有的优势，因此是选用此款触摸屏。

(二)检漏过程

如图一是一工位的检漏系统示意图，它是由公共气板、两位两通电磁阀、真空泵及压差传感器等组成。首先推料检漏气缸动作把电池推到位，让气枪插入注射孔中(切勿认为压的越紧密封越好，此处在调试时需要通过调整弹簧的松紧度来调整合适的压力)，推前限位开关动作，PLC控制真空压电磁阎(111A)让真空源抽真空，被测电池开始抽真空，同时通过气板让电池真空压力传感器(D5)检测真空压力。当电池真空压力等于设定值时，真空压电磁阀关闭，停止抽真空，保压一定时间，让电池有变形状空间。稳定时间到PLC控制电池检漏阀(112A)，开始检漏，检漏时间到，再读出差压传感器(D1)的真空度值，此值和设定值相减，差值和设定比较差值比较，从而判断出电池的好漏。

四、人机界面设计

针对之前存在的问题及提出的控制要求，做了几个主窗口用于系统及工艺参数的设置及现场监控。

(一)功能选项画面

此画面用于参数设置、画面监控及切换。其中参数控制、运输带控制、屏蔽选项画面可进行加密码，密码可在进入此3个画面后设定，输入密码后，再进入此3画面，按密码板输入密码既可进入。密码板输入密码存储在D121。参数控制输入按钮是M130，同时转换到画面4。输送带控制输入按钮是M131，同时转换到画面5。屏蔽选项输入按钮是M132，同时转换到画面6。输入／输出按钮转换的画面是系统输入输出的I／O分配表，方便维修人员检查维修。计量显示则是各种数据的监控及统计，可以让管理人员随时知道和统计各种数据。手动控制画面是用来在调试及维修是手动控制用的按钮，当进入该窗口后即可手动控制检漏及落放电池的动作顺序。这些画面很好的解决了管理者及操作员的操作等级，参数的设置也十分方便及安全。

(二)参数设置画面

此画面中电池真空压即电池内的真空压力设定。1至6工位的电池真空压数据分别存储在D131至D136，电池压力传感器测得数据应等于电池真空压时即停止抽真空。差压设定即漏标准的设定，设定数据为比较数据，1至6I位的比较数据分别存储在D141至D146。稳定时间是真空达到设定值后，需要电池充分型变的时间，稳定时间储存在D128，检漏时间是稳定时间过后，真正检漏的时间。检漏时间储存在D129，密码修正值储存在D200，报警停机关的动作是交替，输入软元件是M457。比较过程：用电池真空压和检漏后的真空压相比较差值，此值如果大于差压设定值，则判断为好的，此值如果小于或等于差压设定值，则判断为漏的。此外如在检漏时出现实际真空压大于电池真空压的情况时，此种为正常现象，因为有真空源底的存在，一般情况下真空源应大于您所设定值50mmHg至100mmHg左右为好，因为在对电池抽真空时达到电池真空压值关闭阀门后，电池和系统会有小小收缩造成此种现象，此现象一般在检漏时会停止。

五、结束语

锂离子电池检漏机经过重新设计和改造后可同时监控六工位真空压力衰减，检漏准确度高，设有漏级别自动分类，能故障自动报警及分析和显示故障原因，维修保养方便，更有数据可供追溯，能适用各种锂离子电池型号的检漏工作，成为电池焊接生产过程中未注液前最理想把关设备。