CN103163867A - 蓄电池极群自动装配控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蓄电池极群自动装配控制系统，包括显示屏、RS485数据线、主控制器、若干CAN数据线、开关电源、若干从控制器和若干电源线。本发明能够使各工位精确协调，蓄电池极群自动装配线运行稳定，提高装配生产效率，新控制系统的架构，控制更灵活、工位扩展和工艺调整更方便、信号线更少、系统成本更低、设备安装调试和维护更方便，所有工作区域联接成流水线，协同工作，全自动化完成极板从上料到最终极群装配结束的全过程。

Description

蓄电池极群自动装配控制系统
【技术领域】
本发明涉及蓄电池极群自动装配控制系统的技术领域。
【背景技术】
蓄电池作为一种绿色能源，属于国家《产业结构调整指导目录》的鼓励类产业，国家工业和信息化部颁布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，将使用新型蓄电池铅酸蓄电池、镍氢动力蓄电池、锂离子动力蓄电池的混合动力乘用车、纯电动乘用车、纯电动商用车列为成熟期产品和发展期产品，这必将进一步刺激绿色新型蓄电池在该领域的消费，促进蓄电池及配套领域的科技和产业的快速发展。
铅酸蓄电池行业经过50多年的建设与发展，特别是随着能源、交通和通讯等国家相关产业的拉动及国际电池生产厂商在华投资的增多，中国铅酸蓄电池产业也得到了较快发展，应用领域不断扩大，年增长速度超过了30%。由于铅酸蓄电池具有成本低、产业化发展成熟等优势，在近期电池产业发展中仍将占主流地位，而且由于其成本优势，中期也将仍占有一席之地。长期来看，在不需要高比能量的用途领域还将继续存在，并占据重要地位。
虽然铅酸蓄电池的技术工艺水平已很成熟，但由于电动助力车用铅酸蓄电池有其产品的工艺特殊性，通用蓄电池机械装备已不能满足其特殊生产工艺的要求，所以造成目前机械化、自动化水平不高，仍依靠劳动密集型的生产方式。加快产业的技术改造、实现装备更新换代，提高产品质量的同时减少耗铅量，减少废气废渣排放，减少生产岗位的劳动用工，实现蓄电池产业装备自动化、生产清洁化已迫在眉捷。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种蓄电池极群自动装配控制系统，能够使各工位精确协调，蓄电池极群自动装配线运行稳定，提高装配生产效率，能控制机器自动进行包片，采用独创的分合包片技术，将包片工序分解组合，将原来同时包一个极群的包片方式，变成单独分片包片，然后再进行整理，再合成一个极群，这样不仅大大提高了生产效率，而且包片质量也大大提高，当极群包片和整理结束后，用机器视觉判断最终的极群质量，简单方便，新控制系统的架构，控制更灵活、工位扩展和工艺调整更方便、信号线更少、系统成本更低、设备安装调试和维护更方便，所有工作区域联接成流水线，协同工作，全自动化完成极板从上料到最终极群装配结束的全过程。
为实现上述目的，本发明提出了一种蓄电池极群自动装配控制系统，包括显示屏、RS485数据线、主控制器、若干CAN数据线、开关电源、若干从控制器和若干电源线，所述显示屏与主控制器之间通过RS485数据线连接，主控制器与各从控制器之间通过CAN数据线连接，所述显示屏与主控制器之间采用RS485通信，主控制器与各从控制器之间采用CANBUS通信，所述电源线包括第一电源线和第二电源线，第一电源线和第二电源线均与主控制器和各从控制器相连，所述开关电源与第一电源线相连，所述从控制器有12个，依次包括主链条及主链条传动单元从控制器、极板上料与缺陷检测单元从控制器、极板称重与分选单元从控制器、8个极板包片控制单元从控制器和极群整理入盒单元从控制器。
作为优选，所述显示屏为LCD触摸显示屏，操作更方便。
作为优选，所述主控制器和各从控制器的微控制单元均选用32位ARM处理器，该处理器是一款性价比极高的工业级处理器。
作为优选，所述主链条及主链条传动单元从控制器中包含主链条，所述主链条采用2相步进电机进行传动，使传输精度更高。
作为优选，所述主控制器与所有从控制器之间的CAN数据线全部用光耦隔离，进一步提高控制系统的可靠性。
作为优选，所述极板称重与分选单元从控制器包括正极板称重与分选单元从控制器和负极板称重与分选单元从控制器。
本发明的有益效果：本发明能够使各工位精确协调，蓄电池极群自动装配线运行稳定，提高装配生产效率，能控制机器自动进行包片，采用独创的分合包片技术，将包片工序分解组合，将原来同时包一个极群的包片方式，变成单独分片包片，然后再进行整理，再合成一个极群，这样不仅大大提高了生产效率，而且包片质量也大大提高，当极群包片和整理结束后，用机器视觉判断最终的极群质量，简单方便，新控制系统的架构，控制更灵活、工位扩展和工艺调整更方便、信号线更少、系统成本更低、设备安装调试和维护更方便，所有工作区域联接成流水线，协同工作，全自动化完成极板从上料到最终极群装配结束的全过程。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明蓄电池极群自动装配控制系统的结构图。
图中：1-显示屏、2-RS485数据线、3-主控制器、4-CAN数据线、5-开关电源、6-主链条及主链条传动单元从控制器、7-极板上料与缺陷检测单元从控制器、8-极板称重与分选单元从控制器、9-极板包片控制单元从控制器、10-极群整理入盒单元从控制器、11-第一电源线、12-第二电源线。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明蓄电池极群自动装配控制系统，包括显示屏1、RS485数据线2、主控制器3、若干CAN数据线4、开关电源5、若干从控制器和若干电源线，所述显示屏1与主控制器3之间通过RS485数据线2连接，主控制器3与各从控制器之间通过CAN数据线4连接，所述显示屏1与主控制器3之间采用RS485通信，主控制器3与各从控制器之间采用CANBUS通信，所述电源线包括第一电源线11和第二电源线12，第一电源线11和第二电源线12均与主控制器3和各从控制器相连，所述开关电源5与第一电源线11相连，所述从控制器有12个，依次包括主链条及主链条传动单元从控制器6、极板上料与缺陷检测单元从控制器7、极板称重与分选单元从控制器8、8个极板包片控制单元从控制器9和极群整理入盒单元从控制器10，所述显示屏1为LCD触摸显示屏，所述主控制器3和各从控制器的微控制单元均选用32位ARM处理器，所述主链条及主链条传动单元从控制器6中包含主链条，所述主链条采用2相步进电机进行传动，所述主控制器3与所有从控制器之间的CAN数据线4全部用光耦隔离，所述极板称重与分选单元从控制器8包括正极板称重与分选单元从控制器和负极板称重与分选单元从控制器。
本发明蓄电池极群自动装配控制系统，主控制器和从控制器的MCU均选用ST公司的32位ARM处理器（STM32F107），这是一款性价比极高的工业级MCU，系统操作界面选用西门子公司的10.4寸TFT LCD真彩触摸显示屏。主控制器和LCD显示屏之间采用RS485，而主控制器和各工位从控制器间则采用CANBUS通信，从而大大减少了信号传输线的数量，提高了系统可靠性。主控制器主要完成各工位的协调控制，主控制器通过触摸显示屏完成工艺参数设置、运行参数显示、班产统计、工艺参数查询、系统自检、故障保护、故障显示等功能。为更一步提高控制系统的可靠性，主控制器和各从控制器间的CAN总线全部用光耦隔离。主链条传动采用24V/240W2相步进电机，为达到更高的传输精度，要求对步进电机进行1/16细分，为此我们直接采用MCU的内部定时器产生4路PWM脉冲，并用软件完成脉冲的细分工作，输出脉冲通过半桥驱动芯片（选IR2103）放大后，直接驱动由8个MOS管构成的双H桥，从而完成步进的正反向控制，由于省掉了专用的步进电机控制器，控制系统成本大幅降低。由于极板压铸工艺和装备的限制，目前批量生产的极板还存在裂缝等缺陷，为此需在极板包片成组前，需要把这些有缺陷的极板筛选出去。极板缺陷检测，我们拟采用图像分析技术，即用30万像素120帧/秒高速工业照相机完成极板正反两面的照相，然后把图像信号输入到极板缺陷检测单元的MCU中，为加快图像分析处理能力，该MCU选用带浮点运算的32位ARM处理器（如选用STM32F407），如果检测到该极板有缺陷，则MCU会输出相应的开关信号，控制电磁阀动作，通过机械装置把该极板下料到缺陷极板收集器内。极板称重与分选单元包括正极板称重分选和负极板称重分选，两部分电路完全相同。由于每片极板的重量一般在20--200克内，并且称重精度要达到±0.05克，为此我们选用进口应变片作重量传感器，并采用桥式电路完成电阻到电压信号的变换，另外为提高检测精度，用精密程控放大器完成电信号的放大，放大后的信号再输入到单片机内部AD通道，单片机完成AD变换后，同设定的的极板重量分类值进行比较，超过最大和最小限的极板剔除掉，然后根据重量大小分成若干类输出到相应的通道，等待后再传送到包片区。极板包片共有独立的8个工位，这8个工位的控制动作完全相同，极板包片单元的控制相对较复杂，并且控制精度要求很高，它主要完成送纸、切纸、取片、压片、包片、传送等机械动作。为了精确完成上述任务，我们采用10个光电接近开关和磁位置开关作为机械位置检测，用9个气动阀作动作控制，1个细分的步进电机用于送纸。为提高控制系统的可靠性，输入和输出信号、CAN总线通信电路、步进电机驱动电路均用光耦隔离。另外为了实现精确送纸，送纸步进电机也由单片机完成步进脉冲细分，然后通过半桥驱动芯片IR2103，把细分的步进脉冲加到由8个MOS管构成的双H桥上。最后通过各位置传感器信号、主链条传送速度、送纸步进电机速度等信号检测与融合，完成极板的自动包纸和叠放。由于采用总线构架，大大减少了各工位与主机间的信号传输线的数量，本系统只用了4根线，2根24V电源线和2根CAN数据线，从而大大提高了系统可靠性。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：包括显示屏（1）、RS485数据线（2）、主控制器（3）、若干CAN数据线（4）、开关电源（5）、若干从控制器和若干电源线，所述显示屏（1）与主控制器（3）之间通过RS485数据线（2）连接，主控制器（3）与各从控制器之间通过CAN数据线（4）连接，所述显示屏（1）与主控制器（3）之间采用RS485通信，主控制器（3）与各从控制器之间采用CANBUS通信，所述电源线包括第一电源线（11）和第二电源线（12），第一电源线（11）和第二电源线（12）均与主控制器（3）和各从控制器相连，所述开关电源（5）与第一电源线（11）相连，所述从控制器有12个，依次包括主链条及主链条传动单元从控制器（6）、极板上料与缺陷检测单元从控制器（7）、极板称重与分选单元从控制器（8）、8个极板包片控制单元从控制器（9）和极群整理入盒单元从控制器（10）。
2.如权利要求1所述的蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：所述显示屏（1）为LCD触摸显示屏。
3.如权利要求1所述的蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：所述主控制器（3）和各从控制器的微控制单元均选用32位ARM处理器。
4.如权利要求1所述的蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：所述主链条及主链条传动单元从控制器（6）中包含主链条，所述主链条采用2相步进电机进行传动。
5.如权利要求1所述的蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：所述主控制器（3）与所有从控制器之间的CAN数据线（4）全部用光耦隔离。
6.如权利要求1至5中任一项所述的蓄电池极群自动装配控制系统，其特征在于：所述极板称重与分选单元从控制器（8）包括正极板称重与分选单元从控制器和负极板称重与分选单元从控制器。
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