CN103236559A - 制片卷绕控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明制片卷绕控制系统，用于全自动卷绕机；包括：极片的制片分控系统，采用制片可编程控制器及相连的制片人机界面，用于控制极片放卷、极耳送料焊接、极片贴胶和极片牵引相关工序；电芯的卷绕分控系统，采用卷绕可编程控制器及相连的卷绕人机界面，以及与卷绕可编程控制器连接的卷绕运动控制器，用于控制正、负极片缓存送料纠偏、隔膜放料换带、以及电芯卷绕、电芯贴胶和电芯取料相关工序。其中卷绕可编程控制器与正、负极片的制片可编程控制器分别通过IO通讯。其优点是能连续完成电芯制片工序和电芯卷绕工序，快速将成卷极片与隔膜制作成单个合格电芯，能节省更多人力、时间，提高生产效率，节约生产成本。

Description

制片卷绕控制系统

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，涉及电池的电芯生产设备，尤其涉及电芯的制片工序和卷绕工序的电控系统。

背景技术

现有电芯生产技术中，完成制片工序和卷绕工序设备的控制系统，一般是分为两部分，由两台机器分别完成制片工序、卷绕工序。

现有技术的完成电芯制片工序和电芯卷绕工序设备的控制系统的缺点是：1、制片工序与卷绕工序分别完成，无法达到工序的连续性，换料、装料耗时；2、需依靠更多的人力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种连续完成电芯制片工序和电芯卷绕工序设备的控制系统。

本发明针对上述问题而提出的技术方案是：制片卷绕控制系统，用于全自动卷绕机；包括：负极片的制片分控系统，采用负极制片可编程控制器及相连的负极制片人机界面，用于控制全自动卷绕机的负极制片部的极片放卷、极耳送料焊接、极片贴胶和极片牵引相关工序；包含负极片放卷控制单元、极耳送料焊接控制单元、负极片贴胶控制单元、负极片牵引控制单元；正极片的制片分控系统，采用正极制片可编程控制器及相连的正极制片人机界面，用于控制全自动卷绕机的正极制片部的极片放卷、极耳送料焊接、极片贴胶和极片牵引相关工序；包含正极片放卷控制单元、极耳送料焊接控制单元、正极片贴胶控制单元、正极片牵引控制单元；电芯的卷绕分控系统，采用卷绕可编程控制器及相连的卷绕人机界面，以及与卷绕可编程控制器连接的卷绕运动控制器；卷绕可编程控制器与正、负极片的制片可编程控制器分别通过IO通讯；用于控制全自动卷绕机的电芯卷绕部的正、负极片缓存送料纠偏、隔膜放料换带、以及电芯卷绕、电芯贴胶和电芯取料相关工序；包含极片缓存控制单元、极片送料控制单元、隔膜放料控制单元、电芯卷绕控制单元、电芯贴胶控制单元、电芯取料控制单元。

所述极片放卷控制单元包括：极片放卷传感器，与制片可编程控制器的AD模拟量输入模块相连，反映极片放卷的极片浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；极片放卷电机，与制片可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；极片放卷纠偏电机，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；极片放卷纠偏感应器，与制片可编程控制器的AD模拟输入模块相连。

所述制片可编程控制器，根据极片放卷传感器的输入电压，控制极片放卷电机11的放卷速度；所述制片可编程控制器，根据极片放卷纠偏感应器模拟电压信号的输入，控制极片放卷纠偏电机对极片放卷纠偏。

其中，所述极耳焊接控制单元包括：极耳放卷检测计，与制片可编程控制器的IO输入模块相连，检测极耳放卷滑块的位置；极耳放卷电机，其电源通过极耳放卷继电器控制，极耳放卷继电器与制片可编程控制器的IO输出模块相连；极耳位置检测计，与制片可编程控制器的IO输入模块相连，检测极耳位置；极耳送料电机，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；若干极耳电磁阀，与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸。

所述制片可编程控制器，根据极耳放卷检测计的输入信号，控制极耳放卷电机的运转；所述制片可编程控制器，根据极耳位置检测计的输入信号，发送相应的脉冲序列控制极耳送料电机的送料位置；控制极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸，完成极耳的切断与焊接。

其中，所述极片贴胶控制单元包括：若干极片贴胶电磁阀，与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动夹胶纸气缸、胶纸拉伸气缸、胶纸裁切气缸、胶纸吸盘；胶纸纠偏电机，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；极片边缘检测对射电眼，与制片可编程控制器的IO输入模块相连；所述制片可编程控制器，根据极片边缘检测对射电眼的输入信号，控制胶纸纠偏电机驱动极片贴胶工序的贴胶大板的前后纠偏移动，找准贴胶位置；控制若干极片贴胶电磁阀完成极片的贴胶。

其中，所述极片牵引控制单元包括：定位光纤，与制片可编程控制器的高速计数模块相连，用于工位转换；极片牵引电机，与制片可编程控制器的位置控制模块相连，牵引极片行走。

所述制片可编程控制器，根据定位光纤的输入信号，控制极片牵引电机35将极片顺序牵引到焊接工位和/或若干贴胶工位。

其中，所述极片缓存控制单元包括：极片缓存传感器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映极片缓存工序的缓存浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；极片驱动电机，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；电控比例阀，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连，驱动缓存张力气缸，根据设定数据，调节极片张力；极片缓存纠偏电机，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；极片缓存纠偏感应器，与卷绕可编程控制器AD模拟量输入模块相连。

所述卷绕可编程控制器，根据极片缓存传感器的输入电压，控制极片驱动电机42的行走速度；所述卷绕可编程控制器，根据设定数据，控制电控比例阀的输出气压大小，从而控制极片的张力；所述卷绕可编程控制器，根据极片缓存纠偏感应器模拟电压信号的输入，控制极片缓存纠偏电机对极片缓存纠偏。

其中，所述极片送料控制单元包括：极耳识别检测计，与卷绕运动控制器的扩展IO输入模块相连；极片送料电机，与卷绕运动控制器相连；极片编码器，与卷绕运动控制器的高速计数模块相连，反馈极片在送料时所走的实际长度，以便卷绕可编程控制器监控卷绕的实时状态；若干送料电磁阀，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别用于驱动极片夹持气缸、极片切断气缸；极片行进纠偏电机，与卷绕运动控制器相连；极片行进纠偏感应器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连。

所述卷绕运动控制器，根据设定的送料长度数据，控制极片送料电机及极片夹持气缸将极片送入电芯卷绕工序；所述卷绕可编程控制器，根据极耳识别检测计的输入信号，控制极片切断气缸对极片进行切断；所述卷绕运动控制器，根据极片行进纠偏感应器模拟电压信号的输入，控制极片行进纠偏电机在极片行进中对极片纠偏。

其中，所述隔膜放料控制单元包括：隔膜张力电机，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连，根据设定数据调节隔膜张力；隔膜放卷传感器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映隔膜放料工序的隔膜浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；隔膜放卷电机，与卷绕运动控制器相连；隔膜放卷纠偏电机，与卷绕运动控制器相连；隔膜放卷纠偏感应器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连。

所述卷绕可编程控制器，根据隔膜放卷传感器的输入电压，控制隔膜放卷电机63的放卷速度；所述卷绕可编程控制器，根据设定数据，控制隔膜张力电机61的转矩大小，从而控制极片隔膜的张力；所述卷绕运动控制器，根据隔膜放卷纠偏感应器模拟电压信号的输入，控制隔膜放卷纠偏电机对隔膜放卷纠偏。

其中，所述电芯卷绕控制单元包括：若干卷绕电磁阀，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动卷针推缩气缸和卷针夹紧气缸；电芯卷绕电机，与卷绕运动控制器连接，其中包含1号卷针电机、2号卷针电机、3号卷针电机；大盘翻转电机，与卷绕运动控制器相连。

所述卷绕可编程控制器，控制若干卷绕电磁阀，驱动卷针的推出、缩回，以及夹料；所述卷绕运动控制器，控制电芯卷绕电机的旋转，以及大盘翻转电机的旋转，完成电芯的卷绕动作以及主卷针、贴胶针、下料针的工位切换。

其中，所述电芯贴胶控制单元包括：若干电芯贴胶电磁阀，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动胶带夹持气缸、胶带裁切气缸、压胶带气缸、吸胶滚筒；拉胶电机，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；贴胶电机，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连。

所述卷绕可编程控制器，根据设定胶带长度，控制胶带夹持气缸夹紧胶带，驱动拉胶电机将胶带拉至设定长度，贴胶电机带动吸胶滚筒配合贴胶针完成对电芯贴终止胶带的动作。

其中，所述电芯取料控制单元包括：若干取料电磁阀，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动电芯夹持气缸、电芯转移气缸、电芯拍平气缸；输送带电机，用输送带继电器控制电源的通断，输送带继电器与卷绕可编程控制器的IO模块相连。

所述卷绕可编程控制器，驱动若干取料电磁阀完成电芯取料动作，并控制输送带电机输送电芯。

与现有技术的完成电芯制片和电芯卷绕工序设备的控制系统相比，采用本发明技术方案的优点是：1、制片工序与卷工序连续完成 ，故可节省换料、装料时间 ，以及省去对卷料的重复卷绕，提高生产效率；2、制片工序与卷绕工序连续完成，相对提高产品精度，质量；3、整机调试稳定后，可由一个操作工管控一台机器，节省人力，省去对人力的浪费。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明。

图1是本发明制片卷绕控制系统的总体结构方框图。

图2是本发明制片卷绕控制系统的制片分控系统的原理方框图。

图3是本发明的卷绕分控系统与卷绕可编程控制器相关的原理方框图。

图4是本发明的卷绕分控系统与运动控制器相关的原理方框图。

1.制片分控系统包括：制片人机界面、制片可编程控制器、极片放卷控制单元、极耳焊接控制单元、极片贴胶控制单元、极片牵引控制单元；制片可编程控制器包括：位置控制模块、IO输入模块、IO输出模块、高速计数模块、AD模拟量输入模块、DA模拟量输出模块；极片放卷控制单元包括：极片放卷电机11、放卷磁滞伸缩传感器12、极片放卷纠偏电机13、极片放卷纠偏感应器14；极耳焊接控制单元包括：极耳放卷电机21、极耳送料电机22、极耳位置检测计23、极耳放卷检测计24、若干极耳电磁阀25、极耳放卷继电器26；极片贴胶控制单元包括：极片贴胶电磁阀31、胶纸纠偏电机32、极片边缘检测对射电眼；极片牵引控制单元包括：定位光纤34、极片牵引电机35。

2.卷绕分控系统包括：卷绕人机界面、卷绕可编程控制器、卷绕运动控制器、极片缓存控制单元、极片送料控制单元、隔膜放料控制单元、电芯卷绕控制单元、电芯贴胶控制单元、电芯取料控制单元。

卷绕运动控制器包括：扩展AD模拟量输入模块、扩展IO输入模块、扩展高速计数模块；卷绕可编程控制器包括：以太网通讯模块、位置控制模块、DA模拟量输出模块、IO模块、AD模拟量输入模块；极片缓存控制单元包括：缓存磁滞伸缩传感器41、极片驱动电机42、电控比例阀43、极片缓存纠偏电机44、极片缓存纠偏感应器45；极片送料控制单元包括：极片编码器51、极耳识别计52、极片送料电机53、送料电磁阀54、极片行进纠偏电机55、极片行进纠偏感应器56；隔膜放料控制单元包括：隔膜张力电机61、隔膜磁滞伸缩传感器62、隔膜放卷电机63、隔膜放卷纠偏电机64、隔膜放卷纠偏感应器65、隔膜编码器66；电芯卷绕控制单元包括：卷绕电磁阀71、电芯卷绕电机72、大盘翻转电机73；电芯贴胶控制单元包括：电芯贴胶电磁阀81、拉胶电机82、贴胶电机83；电芯取料控制单元包括：取料电磁阀91、输送带电机、输送带继电器92。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本发明制片卷绕控制系统用于全自动卷绕机。采用三个独立的人机界面，分别操作全自动卷绕机的正极制片部、负极制片部和电芯卷绕部。与现有其他同类自动卷绕机的控制系统采用一个人机界面操作整机相比，本发明在操作方面更加方便。

如图1所示，全自动卷绕机的正极制片部、负极制片部和电芯卷绕部，各采用一台可编程控制器控制，及一个独立的与可编程控制器相连的人机界面单独操作。三台可编程控制器之间采用IO通讯，制片分控系统的制片可编程控制器的输出信号至卷绕分控系统的卷绕可编程控制器的输入端，反馈制片部的当前状态。通过三个人机界面，既能单独操作正极制片部、负极制片部和电芯卷绕部；通过三台可编程控制器之间的通讯，又能使三者相互联系，形成统一系统完成对电芯的全自动卷绕。

人机界面可以显示、记录可编程控制器等控制器中采集或计算出的数据，把需要控制的设定数值或设备的开关信号送入可编程控制器。带触摸功能，可直接开关人机界面上按钮和输入数据。

负极片的制片分控系统，采用负极制片可编程控制器及相连的负极制片人机界面；正极片的制片分控系统，采用正极制片可编程控制器及相连的正极制片人机界面；电芯的卷绕分控系统，采用卷绕可编程控制器及相连的卷绕人机界面，以及与卷绕可编程控制器连接的卷绕运动控制器；卷绕可编程控制器与正、负极片的制片可编程控制器分别通过IO通讯。分别使用三个独立的人机界面大大提高了操作的方便性，在更换电芯型号调机的过程中，可由三个操作工分别调试正极片的制片分控系统、负极片的制片分控系统、电芯的卷绕分控系统，各部分调试不受其他部分的干扰，如此便可快速更换电芯的型号。

在正常运行过程中，操作工无需将人机界面由全自动卷绕机的正极制片部拉至负极制片部，也无需从电芯卷绕部拉至正、负极制片部，可单独监控电芯卷绕部或正、负极制片部的运行状态。分三个独立的人机界面，操作界面更简单明了。在出现报警状况下，三台可编程控制器之间通过IO通讯，未报警部分进入暂停等待状态，在出现报警故障部分消除警报后，即能正常运转。在紧急状况下，可选择整机急停或部分急停。

制片分控系统如图2所示，制片分控系统包括：制片人机界面、制片可编程控制器。制片分控系统采用制片可编程控制器，控制全自动卷绕机的制片部的极片放卷，极耳送料焊接，极片贴胶和极片牵引等工序。主要包括极片放卷控制单元、极耳焊接控制单元、极片贴胶控制单元、极片牵引控制单元。正极片的制片分控系统与负极片的制片分控系统的控制方式相同。因负极片的制片部的贴胶装置比正极片的制片部的贴胶装置少一块贴胶板，故负极片的制片分控系统比正极片的制片分控系统减少一块IO模块，其余配置基本相同。

制片可编程控制器包括：位置控制模块、IO输入模块、IO输出模块、高速计数模块、AD模拟量输入模块、DA模拟量输出模块。

与现有技术的制片控制系统不同，本制片分控系统采用了制片可编程控制器的高速计数模块，定位光纤用高速计数中断，使电机定位或工位转换更快速、更精确。制片可编程控制器的高速计数模块与工位检测、定位光纤34相连。

制片分控系统的制片可编程控制器的IO模块与限位开关、接近开关相连，控制极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、胶纸拉伸气缸、胶纸裁切气缸等。

制片可编程控制器的AD模拟量输入模块与放卷磁滞伸缩传感器12、极片放卷纠偏感应器14相连，放卷磁滞伸缩传感器12的磁环位置改变或纠偏感应器所检测物体的位置变化，引起输入电压值变化。

制片可编程控制器的DA模拟量输出模块通过驱动器与极片放卷电机11连接。制片可编程控制器的位置控制模块与极片放卷纠偏电机13、胶纸纠偏电机32、极片牵引电机35相连。制片可编程控制器根据放卷磁滞伸缩传感器12输入电压变化，控制极片放卷电机11的速度，根据极片放卷纠偏感应器14输入电压变化控制放卷纠偏电机13。

极片放卷控制单元包括：极片放卷电机11、极片放卷传感器、极片放卷纠偏电机13和极片放卷纠偏感应器14。极片放卷传感器采用放卷磁滞伸缩传感器12与制片可编程控制器的AD模拟量输入模块相连，反映极片放卷的极片浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；极片放卷电机11与制片可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；极片放卷纠偏电机13与制片可编程控制器的位置控制模块相连；极片放卷纠偏感应器14与制片可编程控制器的AD模拟输入模块相连。

制片可编程控制器，根据放卷磁滞伸缩传感器12的输入电压，控制极片放卷电机11的放卷速度；根据极片放卷纠偏感应器14模拟电压信号的输入，控制极片放卷纠偏电机13对极片放卷纠偏。极片放卷工序有两个极片放卷电机11，一个为正在放卷电机，一个安装好极片在极片无料时，自动进行交换带。

极耳焊接控制单元包括：极耳放卷电机21、极耳送料电机22、极耳位置检测计23、极耳放卷检测计24和若干极耳电磁阀25。极耳放卷电机21的电源通过极耳放卷继电器26控制，极耳放卷继电器26与制片可编程控制器IO输出模块相连；极耳位置检测计23与制片可编程控制器的IO输入模块相连，检测极耳位置。极耳送料电机22与制片可编程控制器的位置控制模块相连；若干极耳电磁阀25与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸。

制片可编程控制器，根据极耳放卷检测计24的输入信号，控制极耳放卷电机21的运转；根据极耳位置检测计23的输入信号，发送相应的脉冲序列控制极耳送料电机22的送料位置；控制极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸，将成卷极耳裁切并焊到极片上。其中极耳位置检测计23检测极耳的位置，极耳送料电机22根据极耳的位置，将极耳送到切断位置，由极耳切刀气缸裁断，再由极耳夹钳气缸将极耳送到焊接位，完成极耳的焊接。

极片贴胶控制单元包括：若干极片贴胶电磁阀31、胶纸纠偏电机32、极片边缘检测对射电眼。极片贴胶电磁阀31与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动夹胶纸气缸、胶纸拉伸气缸、胶纸裁切气缸、胶纸吸盘；胶纸纠偏电机32与制片可编程控制器的位置控制模块相连；极片边缘检测对射电眼与制片可编程控制器的IO输入模块相连。

制片可编程控制器，根据极片边缘检测对射电眼的输入信号，控制胶纸纠偏电机32驱动极片贴胶工序的贴胶大板的前后纠偏移动，找准贴胶位置；控制若干极片贴胶电磁阀31，将成卷胶纸裁切并贴到极片上。由夹胶纸气缸将胶纸拉到裁切位，胶纸裁切气缸切断胶纸后，胶纸吸盘吸上胶纸，胶纸纠偏电机32带动贴胶板移动，确定纵向贴胶位，完成极片的贴胶。

极片牵引控制单元包括：定位光纤34、极片牵引电机35。定位光纤34与制片可编程控制器的高速计数模块相连，用于工位转换；极片牵引电机35，与制片可编程控制器的位置控制模块相连，牵引极片行走。

制片可编程控制器，根据定位光纤34的输入信号，控制极片牵引电机35将极片顺序牵引到焊接工位和/或若干贴胶工位。极片牵引电机35使用脉冲位置控制，采取两个位置控制模块控制八个极片牵引电机35，由定位光纤34高速中断输入定位。

卷绕分控系统如图3、图4所示，卷绕分控系统包括：卷绕人机界面、连接卷绕人机界面的卷绕可编程控制器、连接卷绕可编程控制器的卷绕运动控制器、极片缓存控制单元、极片送料控制单元、隔膜放料控制单元、电芯卷绕控制单元、电芯贴胶控制单元、电芯取料控制单元。用于控制全自动卷绕机的电芯卷绕部的正、负极片缓存送料纠偏、隔膜放料换带、以及电芯卷绕、电芯贴胶和电芯取料相关工序。

因全自动卷绕机的电芯卷绕部对运动控制要求高，卷绕分控系统采用了卷绕运动控制器。该卷绕运动控制器可直接实现对电机的速度、转矩、位置的控制，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。卷绕分控系统的卷绕可编程控制器，主要对开关量进行控制。卷绕可编程控制器与卷绕运动控制器之间使用以太网通讯，卷绕运动控制器自带以太网口。

卷绕运动控制器与伺服驱动器之间采用开放式现场网络Mechatrolink-Ⅱ进行指令参数的传输，伺服能更快响应运动控制器发送的指令。

卷绕运动控制器包括：扩展AD模拟量输入模块、扩展IO输入模块、扩展高速计数模块。卷绕可编程控制器包括：以太网通讯模块、位置控制模块、DA模拟量输出模块、IO模块、AD模拟量输入模块。

如附图3卷绕可编程控制器的IO模块的输入端与气缸磁性开关、接近开关、操作按钮相连；其输出端通过若干控制电磁阀，与极片切断气缸、极片夹持气缸、卷针夹紧气缸、卷针推缩气缸、胶带夹持气缸、胶带裁切气缸、吸胶滚筒、电芯夹持气缸、电芯转移气缸、电芯拍平气缸相连，根据相应指令控制相应气缸动作，完成对极片的裁断、夹持，电芯卷料的夹紧、切断以及电芯贴胶、电芯取料、转移等动作。

卷绕可编程控制器的位置控制模块与极片缓存纠偏电机44、拉胶电机82、贴胶电机83相连。卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块与极片驱动电机42、隔膜张力电机61相连；卷绕可编程控制器的AD模拟量输入模块与极片缓存纠偏感应器45相连。

如图4所示，电芯卷绕电机72、大盘翻转电机73、极片送料电机53、隔膜放卷电机63、隔膜放卷纠偏电机64、极片行进纠偏电机55与卷绕运动控制器通过Mechatrolink-Ⅱ相连；卷绕运动控制器的扩展高速计数模块与极片编码器51、隔膜编码器66相连；卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块与缓存磁滞伸缩传感器41、隔膜磁滞伸缩传感器62、极片行进纠偏感应器56、隔膜放卷纠偏感应器65相连；卷绕运动控制器的扩展IO输入模块与极耳识别检测计52相连。

极片缓存控制单元包括：极片缓存传感器、极片驱动电机42、电控比例阀43、极片缓存纠偏电机44、极片缓存纠偏感应器45。极片缓存传感器采用缓存磁滞伸缩传感器41与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映极片缓存工序的缓存浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；极片驱动电机42与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；电控比例阀43与卷绕可编程控制器的AD模拟量输出模块相连，驱动缓存张力气缸，根据设定数据，调节极片张力；极片缓存纠偏电机44与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；极片缓存纠偏感应器45与卷绕可编程控制器AD模拟量输入模块相连。

缓存磁滞伸缩传感器41的输入电压值随缓存浮辊位置（即磁环位置）的变化而变化，卷绕运动控制器对变化的电压值进行处理，通过以太网将数据传输到卷绕可编程控制器。卷绕可编程控制器控制极片驱动电机42的转速，控制极片的行走速度。卷绕可编程控制器根据人机界面设定的数值，控制电控比例阀43的输出气压大小，控制缓存浮辊气缸的气压大小，从而控制极片的张力。极片缓存纠偏感应器45因极片位置不同，输入卷绕可编程控制器的电压值不同；卷绕可编程控制器根据极片缓存纠偏感应器45模拟电压信号的输入，控制极片缓存纠偏电机44运动，从而带动极片，使极片横向保持在极片缓存纠偏感应器45检测范围的中间位置，对极片缓存纠偏。

极片送料控制单元包括：极片编码器51、极耳识别检测计52、极片送料电机53、极片行进纠偏电机55、极片行进纠偏感应器56。极耳识别检测计52与卷绕运动控制器的扩展IO输入模块相连；极片送料电机53与卷绕运动控制器相连；极片编码器51与卷绕运动控制器的扩展高速计数模块相连，反馈极片在送料时所走的实际长度，以便卷绕可编程控制器监控卷绕的实时状态；若干送料电磁阀54与卷绕可编程控制器的IO输出模块相连，分别用于驱动极片的极片夹持气缸、极片切断气缸；极片行进纠偏电机55与卷绕运动控制器相连；极片行进纠偏感应器56与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连。

卷绕可编程控制器控制极片夹持气缸将极片夹住，将人机界面设定的数据通过以太网传送至卷绕运动控制器。卷绕运动控制器根据操作人员设定的送料长度数据，控制极片送料电机53将极片送至电芯卷绕工序的设定位置。卷绕运动控制器将极耳识别计52的输入信号传至卷绕可编程控制器，卷绕可编程控制器控制极片切断气缸对极片进行切断。卷绕运动控制器根据极片行进纠偏感应器56模拟电压信号的输入，控制极片行进纠偏电机55在极片行进中对极片纠偏。

隔膜放料控制单元包括：隔膜张力电机61、隔膜放卷缩传感器、隔膜放卷电机63、隔膜放卷纠偏电机64、隔膜放卷纠偏感应器65、隔膜编码器66。隔膜张力电机61与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连，根据设定数据调节隔膜张力；隔膜放卷传感器采用隔膜磁滞伸缩传感器62与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映隔膜放料工序的隔膜浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；隔膜放卷电机63与卷绕运动控制器相连；隔膜放卷纠偏电机64与卷绕运动控制器相连；隔膜放卷纠偏感应器65与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连；隔膜编码器66与卷绕运动控制器的扩展高速计数模块相连。

卷绕可编程控制器根据隔膜磁滞伸缩传感器62的输入电压，控制隔膜放卷电机63的放卷速度。卷绕可编程控制器根据人机界面设定的数值，控制隔膜张力电机61的转矩大小，从而控制隔膜的张力。隔膜磁滞伸缩传感器62电压值随隔膜浮辊位置也就是传感器的磁环位置的变化而变化，卷绕运动控制器控制隔膜放卷电机63的速度，控制隔膜放卷。隔膜放卷纠偏感应器62因隔膜位置不同，输入卷绕运动控制器电压值不同，卷绕运动控制器根据隔膜放卷纠偏感应器65模拟电压信号的输入，控制隔膜放卷纠偏电机64运动，从而带动隔膜，使隔膜横向保持在隔膜放卷纠偏感应器65检测范围的中间位置，对隔膜放卷纠偏。

电芯卷绕控制单元包括：若干卷绕电磁阀71、电芯卷绕电机72、大盘翻转电机73。卷绕电磁阀71与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动卷针推缩气缸和卷针夹紧气缸；电芯卷绕电机72与卷绕运动控制器连接，其中包含1号卷针电机、2号卷针电机、3号卷针电机；大盘翻转电机73与卷绕运动控制器相连。

卷绕可编程控制器，控制若干卷绕电磁阀71，驱动卷针的推出、缩回，以及夹料。卷绕运动控制器，控制电芯卷绕电机72的旋转，以及大盘翻转电机73的旋转，完成电芯的卷绕动作以及主卷针、贴胶针、下料针的工位切换。卷绕可编程控制器控制卷针推缩气缸，将卷针推出，再控制卷针夹紧气缸夹住极片与隔膜，将人机界面中设定的长度参数传送至卷绕运动控制器，卷绕运动控制器控制电芯卷绕电机72，进行卷绕，当达到设定数值时，卷绕运动控制器控制大盘翻转电机73翻转，将卷绕完的电芯切换至贴胶位。

电芯贴胶控制单元包括：若干电芯贴胶电磁阀81、拉胶电机82、贴胶电机83。若干电芯贴胶电磁阀81与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动胶带夹持气缸、胶带裁切气缸、压胶带气缸、吸胶滚筒；拉胶电机82和贴胶电机83与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连。贴胶电机83带动吸附着胶带的吸胶滚筒配合贴胶针完成对电芯贴终止胶带的动作。

卷绕可编程控制器根据设定胶带长度，通过电芯贴胶电磁阀81控制胶带夹持气缸夹住胶带，驱动拉胶电机82拉动胶带，将胶带拉到人机界面设定的长度；贴胶电机83带动吸胶滚筒处于吸胶位，吸住胶带，胶带裁切气缸切断胶带，卷绕可编程控制器控制贴胶电机83带动吸胶滚筒转到贴胶位，此时吸胶滚筒靠在贴胶针上，卷绕运动控制器控制贴胶针转动，吸胶滚筒随着贴胶针旋转，并将胶带贴至电芯上，完成对电芯贴终止胶带的动作。胶带贴好后，卷绕运动控制器大盘翻转电机73翻转，将贴胶针切换至下料位。

电芯取料控制单元包括：取料电磁阀91、输送带电机。若干取料电磁阀91与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动电芯夹持气缸、电芯转移气缸、电芯拍平气缸；输送带电机用输送带继电器92控制电源的通断，输送带继电器92与卷绕可编程控制器的IO模块相连。

卷绕可编程控制器通过若干取料电磁阀91，控制取电芯夹料气缸，将电芯从下料针取下，同时控制下料卷针推缩气缸将卷针推出，再控制电芯转移气缸完成电芯取料动作。先将电芯送至电芯拍平位进行短路测试，测试后，再将电芯转移至输送带上，并控制输送带电机输送电芯，最终完成电芯的制作。下料针缩回后，卷绕运动控制器控制大盘翻转电机73翻转，将下料针切换至主卷位。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.制片卷绕控制系统，用于全自动卷绕机；其特征在于，包括：

负极片的制片分控系统，采用负极制片可编程控制器及相连的负极制片人机界面，用于控制全自动卷绕机的负极制片部的极片放卷、极耳送料焊接、极片贴胶和极片牵引相关工序；包含负极片放卷控制单元、极耳送料焊接控制单元、负极片贴胶控制单元、负极片牵引控制单元；

正极片的制片分控系统，采用正极制片可编程控制器及相连的正极制片人机界面，用于控制全自动卷绕机的正极制片部的极片放卷、极耳送料焊接、极片贴胶和极片牵引相关工序；包含正极片放卷控制单元、极耳送料焊接控制单元、正极片贴胶控制单元、正极片牵引控制单元；

电芯的卷绕分控系统，采用卷绕可编程控制器及相连的卷绕人机界面，以及与卷绕可编程控制器连接的卷绕运动控制器；用于控制全自动卷绕机的电芯卷绕部的正、负极片缓存送料纠偏、隔膜放料换带、以及电芯卷绕、电芯贴胶和电芯取料相关工序；包含极片缓存控制单元、极片送料控制单元、隔膜放料控制单元、电芯卷绕控制单元、电芯贴胶控制单元、电芯取料控制单元。

2.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极片放卷控制单元包括：

极片放卷传感器，与制片可编程控制器的AD模拟量输入模块相连，反映极片放卷的极片浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；

极片放卷电机(11)，与制片可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；

极片放卷纠偏电机(13)，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；

极片放卷纠偏感应器(14)，与制片可编程控制器的AD模拟输入模块相连；

所述制片可编程控制器，根据极片放卷传感器的输入电压，控制极片放卷电机(11)的放卷速度；

所述制片可编程控制器，根据极片放卷纠偏感应器(14)模拟电压信号的输入，控制极片放卷纠偏电机(13)对极片放卷纠偏。

3.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极耳焊接控制单元包括：

极耳放卷检测计(24)，与制片可编程控制器的IO输入模块相连，检测极耳放卷滑块的位置；

极耳放卷电机(21)，其电源通过极耳放卷继电器(26)控制，极耳放卷继电器(26)与制片可编程控制器的IO输出模块相连；

极耳位置检测计(23)，与制片可编程控制器的IO输入模块相连，检测极耳位置；

极耳送料电机(22)，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；

若干极耳电磁阀(25)，与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸；

所述制片可编程控制器，根据极耳放卷检测计(24)的输入信号，控制极耳放卷电机(21)的运转；

所述制片可编程控制器，根据极耳位置检测计(23)的输入信号，发送相应的脉冲序列控制极耳送料电机(22)的送料位置；控制极耳切断气缸、极耳夹钳气缸、极耳送焊气缸、极耳焊接气缸，完成极耳的切断与焊接。

4.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极片贴胶控制单元包括：

若干极片贴胶电磁阀(31)，与制片可编程控制器的IO输出模块相连，分别驱动夹胶纸气缸、胶纸拉伸气缸、胶纸裁切气缸、胶纸吸盘；

胶纸纠偏电机(32)，与制片可编程控制器的位置控制模块相连；

极片边缘检测对射电眼，与制片可编程控制器的IO输入模块相连；

所述制片可编程控制器，根据极片边缘检测对射电眼的输入信号，控制胶纸纠偏电机(32)驱动极片贴胶工序的贴胶大板的前后纠偏移动，找准贴胶位置；控制若干极片贴胶电磁阀(31)完成极片的贴胶。

5.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极片牵引控制单元包括：

定位光纤(34)，与制片可编程控制器的高速计数模块相连，用于工位转换；

极片牵引电机(35)，与制片可编程控制器的位置控制模块相连，牵引极片行走；

所述制片可编程控制器，根据定位光纤(34)的输入信号，控制极片牵引电机35将极片顺序牵引到焊接工位和/或若干贴胶工位。

6.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极片缓存控制单元包括：

极片缓存传感器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映极片缓存工序的缓存浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；

极片驱动电机(42)，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连；

电控比例阀(43)，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连，驱动缓存张力气缸，根据设定数据，调节极片张力；

极片缓存纠偏电机(44)，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；

极片缓存纠偏感应器(45)，与卷绕可编程控制器AD模拟量输入模块相连；

所述卷绕可编程控制器，根据极片缓存传感器的输入电压，控制极片驱动电机(42)的行走速度；

所述卷绕可编程控制器，根据设定数据，控制电控比例阀(43)的输出气压大小，从而控制极片的张力；

所述卷绕可编程控制器，根据极片缓存纠偏感应器(45)模拟电压信号的输入，控制极片缓存纠偏电机(44)对极片缓存纠偏。

7.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述极片送料控制单元包括：

极耳识别检测计(52)，与卷绕运动控制器的扩展IO输入模块相连；

极片送料电机(53)，与卷绕运动控制器相连；

极片编码器(51)，与卷绕运动控制器的高速计数模块相连，反馈极片在送料时所走的实际长度，以便卷绕可编程控制器监控卷绕的实时状态；

若干送料电磁阀(54)，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别用于驱动极片夹持气缸、极片切断气缸；

极片行进纠偏电机(55)，与卷绕运动控制器相连；

极片行进纠偏感应器(56)，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连；

所述卷绕运动控制器，根据设定的送料长度数据，控制极片送料电机(53)及极片夹持气缸将极片送入电芯卷绕工序；

所述卷绕可编程控制器，根据极耳识别检测计(52)的输入信号，控制极片切断气缸对极片进行切断；

所述卷绕运动控制器，根据极片行进纠偏感应器(56)模拟电压信号的输入，控制极片行进纠偏电机(55)在极片行进中对极片纠偏。

8.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述隔膜放料控制单元包括：

隔膜张力电机(61)，与卷绕可编程控制器的DA模拟量输出模块相连，根据设定数据调节隔膜张力；

隔膜放卷传感器，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连，反映隔膜放料工序的隔膜浮辊位置的改变，从而引起输入电压值变化；

隔膜放卷电机(63)，与卷绕运动控制器相连；

隔膜放卷纠偏电机(64)，与卷绕运动控制器相连；

隔膜放卷纠偏感应器(65)，与卷绕运动控制器的扩展AD模拟量输入模块相连；

所述卷绕可编程控制器，根据隔膜放卷传感器的输入电压，控制隔膜放卷电机(63)的放卷速度；

所述卷绕可编程控制器，根据设定数据，控制隔膜张力电机(61)的转矩大小，从而控制极片隔膜的张力；

所述卷绕运动控制器，根据隔膜放卷纠偏感应器(65)模拟电压信号的输入，控制隔膜放卷纠偏电机(64)对隔膜放卷纠偏。

9.依据权利要求1所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述电芯卷绕控制单元包括：

若干卷绕电磁阀(71)，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动卷针推缩气缸和卷针夹紧气缸；

电芯卷绕电机(72)，与卷绕运动控制器连接，其中包含1号卷针电机、2号卷针电机、3号卷针电机；

大盘翻转电机(73)，与卷绕运动控制器相连；

所述卷绕可编程控制器，控制若干卷绕电磁阀(71)，驱动卷针的推出、缩回，以及夹料；

所述卷绕运动控制器，控制电芯卷绕电机(72)的旋转，以及大盘翻转电机(73)的旋转，完成电芯的卷绕动作以及主卷针、贴胶针、下料针的工位切换。

10.依据权利要求9所述的制片卷绕控制系统，其特征在于：所述电芯贴胶控制单元包括：

若干电芯贴胶电磁阀(81)，与卷绕可编程控制器的IO模块相连，分别驱动胶带夹持气缸、胶带裁切气缸、压胶带气缸、吸胶滚筒；

拉胶电机(82)，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；

贴胶电机(83)，与卷绕可编程控制器的位置控制模块相连；

所述卷绕可编程控制器，根据设定胶带长度，控制胶带夹持气缸夹紧胶带，驱动拉胶电机(82)将胶带拉至设定长度，贴胶电机(83)带动吸胶滚筒配合贴胶针完成对电芯贴终止胶带的动作。

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