CN106950896B - 基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台 - Google Patents

基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台，其特征在于，该调试平台包括显示界面、电源模块、wifi模块和平台数据传输控制模块；所述显示界面与平台数据传输控制模块连接，电源模块为整个调试平台供电，通过wifi模块将调试平台与锂电池极片轧机控制器和外部云端服务器连接；所述锂电池极片轧机控制器具有轧机无线网络模块，且能控制多套锂电池极片轧机设备进行相应动作；所述显示界面包括设备选项卡、显示模块和输入模块；所述设备选项卡包括若干设备选择按钮；所述显示模块利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元。

Description

基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试 平台
技术领域
本发明涉及锂电池极片生产线的无线监控调试领域，具体是一种基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台。
背景技术
目前，世界各国都在着力发展新能源汽车，新能源汽车大多都是以电为动力，对于电池的需求量将会日益扩大，对于电池质量的要求将会越来越严格。在锂电池极片的轧制过程中，极片的质量直接决定着电池电量的储量。因此要保证锂电池极片的生产质量，整个生产线的每一个环节都需要时刻监控，以保障可以获知生产线每一个环节都在正常工作，这就需要一种设备对锂电池极片生产线进行监控，通过监控获得整个生产线的生产数据，然而现有的锂电池生产线中并没有在线监控平台，导致整个生产线一旦出现故障，排查起来将非常困难。因此，一种新型的无线监控调试平台的开发是必然的。加入智能监控，各项指标都能得到显示，出现问题的部分可以实现在线调试，生产出高质量的电池极片。
在锂电池生产线中，由于生产线所使用的机器比较多，功能实现复杂，相关性能参数较多，而且试验项目繁多，试验室距离往往都很远，设计人员做实验和分析试验数据很不方便、不及时，同时也加大了设计人员的工作量，降低工作效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台。该调试平台通过无线网络模块连接控制锂电池极片轧机设备的控制器，通过控制器获得锂电池极片轧机设备的相关工作实验数据，实验数据通过无线传输到调试平台上，并在通过Labview搭出的显示界面上显示；调试平台与云端服务器进行数据通信，控制器的数据保存在外部云端服务器上；锂电池极片轧机设备无线监控调试平台通过TCP/IP协议与外部云端服务器进行远程无线数据传输、调用数据或者向外部云端服务器传输数据；从而实现远距离地对锂电池极片轧机设备的实时监控，大大提高了设计人员的工作效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台，其特征在于，该调试平台包括显示界面、电源模块、wifi模块和平台数据传输控制模块；所述显示界面与平台数据传输控制模块连接，电源模块为整个调试平台供电，通过wifi模块将调试平台与锂电池极片轧机控制器和外部云端服务器连接；所述锂电池极片轧机控制器具有轧机无线网络模块，且能控制多套锂电池极片轧机设备进行相应动作；
所述显示界面包括设备选项卡、显示模块和输入模块；所述设备选项卡包括若干设备选择按钮；
所述显示模块利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元；放卷机构显示单元用以显示放卷速度值和放卷张力值，轧制机构显示单元用以显示棍缝间隙值和电机震动频率，收卷机构显示单元用于显示收卷速度值和收卷张力值，问题设备指示灯显示单元用于显示有问题的设备，每一个问题设备指示灯对应一套设备，点亮的指示灯对应相应的问题设备；
所述输入模块利用Labview中布尔按键和输入控件搭建，包括放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元和设备运行主控按钮模块；放卷机构输入与控制单元包括放卷速度输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮和放卷夹带按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮和丝杆升降电机停止按钮；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮和收卷夹带按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、急停按钮、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮和牌坊升起按钮。
所述平台数据传输控制模块包括UART协议、TCP/IP协议和Socket协议，通过TCP/IP协议和Socket协议与外部云端服务器进行双向通信，利用VISA插件通过UART协议与锂电池极片轧机控制器的轧机无线网络模块进行无线通信；平台数据传输控制模块通过TCP/IP协议和Socket协议与显示界面进行双向通信。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明调试平台在锂电行业中是目前没有的，通过Labview搭建，并通过无线网络进行数据传输控制，通过本发明调试平台能将锂电行业与智能化生产接轨，提高企业的行业竞争力。在生产调试时，工作人员无需进驻生产场地，在调试平台上即可获知整套锂电池极片轧机设备的运行状况并且能进行相应的控制，这样不仅保证了生产效率，还大大保证了工作人员的安全。比如在调试平台对锂电池极片轧机设备的轧制机构进行现场监控调试时，工作人员只要在控制间即可获知整个轧制机构的棍缝间隙或电机震动频率等各项数据，而且，可以直接在调试平台上输入需要的棍缝间隙，通过远程通信即可改变生产设备中轧制机构的棍缝间隙；而且，电机震动频率一旦超过安全范围，在调试平台就会发出报警，工作人员只要按下调试平台上的急停按钮，即可停下对应的锂电池极片设备并进行维修，反应快且及时。
附图说明
图1为本发明基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台的结构框图；
图2为本发明锂电池极片轧机控制器结构图
图3为本发明基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台显示界面；
图中，1显示界面、2电源模块、3wifi模块、4平台数据传输控制模块、5锂电池极片轧机控制器、6外部云端服务器、51控制基板模块、52扩展基板模块、5201扩展I/O口模块、5203张力控制模块、5204纠偏系统控制模块、5205轧制压力控制模块、5202轧辊间隙调节模块、5101微处理器、5102模拟量输入模块、5103数字量输入模块、5104控制器电源模块、5105轧机无线网络模块、5106模拟量输出模块、5107数字量输出模块、5108端口模块、5109控制基板总线隔离器、5110触摸屏、5111指示模块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
本发明基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台(简称调试平台，参见图1)包括显示界面1、电源模块2、wifi模块3和平台数据传输控制模块4；所述显示界面与平台数据传输控制模块4连接，电源模块2为整个调试平台供电，通过wifi模块3将调试平台与锂电池极片轧机控制器5和外部云端服务器6连接；所述锂电池极片轧机控制器5具有轧机无线网络模块，能与调试平台进行无线通讯，且能控制多套锂电池极片轧机设备进行相应动作，采集各套锂电池极片轧机设备的实时工作数据；
所述显示界面1包括设备选项卡11、显示模块12和输入模块13；所述设备选项卡11包括若干设备选择按钮，能够具体选择调试哪套锂电池极片轧机设备；
所述显示模块12利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元；放卷机构显示单元用以显示放卷速度值、放卷张力值等，轧制机构显示单元用以显示棍缝间隙值、电机震动频率等，收卷机构显示单元用于显示收卷速度值、收卷张力值等，问题设备指示灯显示单元用于显示有问题的设备，每一个问题设备指示灯对应一套设备，点亮的指示灯对应相应的问题设备，发出报警信号；
所述输入模块13利用Labview中布尔按键和输入控件搭建，包括放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元、设备运行主控按钮模块；放卷机构输入与控制单元包括放卷速度输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮、放卷夹带按钮等按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮、丝杆升降电机停止按钮等；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮、收卷夹带按钮等按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、急停按钮、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮、牌坊升起按钮等按钮。
所述平台数据传输控制模块4包括UART协议、TCP/IP协议和Socket协议，通过TCP/IP协议和Socket协议与外部云端服务器6进行双向通信，利用VISA插件通过UART协议与锂电池极片轧机控制器5的轧机无线网络模块进行无线通信；平台数据传输控制模块4通过TCP/IP协议和Socket协议与显示界面1进行双向通信。
本发明中所述UART协议中VISA插件利用Labview中的VISA Open、VISA Write、VISARead及VISA Close节点插件搭建，实现通信，以VISA Write及VISA Read节点插件用来写入与读出数据，VISA Open与VISA Close节点插件用来控制UART通讯协议的开启与关闭；
所述TCP/IP协议利用Labview中TCP节点实现通信，首先利用Http协议、FTP协议及E-mail搭建出应用层；其次，利用TCP搭建出应用层的传输层，在传输层中通过Labview将TCP Open节点、TCP Write节点、TCP Read节点及TCP Close节点连接，作为TCP/IP协议传输数据信息的基础；然后将调试平台的名称转化为IP地址，与外部云端服务器6的IP地址对应，搭建出IP网络层，与外部云端服务器进行通信；最后利用硬件接口搭建出链路层，与锂电池极片轧机控制器5的轧机无线网络模块连接；
所述Socket协议利用Labview中DataSocket节点实现DataSocket通信，以发布器作为Socket协议的开始，在Labview中将DataSocket Open节点、DataSocket Write节点、DataSocketRead节点及DataSocket Close节点连接，搭建出DataSocket Server在Labview中传输数据信息的基础；Labview中订阅器用于与外部云端服务器6进行通信。
所述锂电池极片轧机控制器5(参见图2)包括控制基板模块51和若干数量的扩展基板模块52；所述控制基板模块与若干数量的扩展基板模块通过总线连接，每个扩展基板模块连接一套锂电池极片轧机设备；
所述控制基板模块51包括微处理器5101、模拟量输入模块5102、数字量输入模块5103、控制器电源模块5104、轧机无线网络模块5105、模拟量输出模块5106、数字量输出模块5107、端口模块5108、控制基板总线隔离器5109、触摸屏5110和指示模块5111；
所述微处理器5101分别与模拟量输入模块5102、数字量输入模块5103、控制器电源模块5104、模拟量输出模块5106、数字量输出模块5107、端口模块5108和控制基板总线隔离器5109直接连接；所述轧机无线网络模块5105与微处理器5101通过UART(通用异步收发传输器)进行双向通讯；所述轧机无线网络模块5105和调试平台通过TCP/IP协议进行无线发射和接收数据；所述微处理器5101与触摸屏5110通过RS232接口连接；所述指示模块5111与微处理器直接相连；
所述指示模块5111包括电源指示灯、工作状态指示灯、报警灯、启动按钮、急停按钮；其中电源指示灯与控制器电源模块连接，工作状态指示灯、报警器、启动按钮、急停按钮均与微处理器直接连接；
所述扩展基板模块52包括扩展I/O口模块5201、张力控制模块5203、纠偏系统控制模块5204、轧制压力控制模块5205和轧辊间隙调节模块5202；扩展I/O口模块5201与控制基板总线隔离器5109通过SPI或者IIC总线连接；
所述轧辊间隙调节模块5202用来控制轧辊间隙，输出端与锂电池极片轧机设备上用来控制轧辊间隙的间隙调整电机连接；
所述轧制压力控制模块5205用来对控制轧制压力的液压气缸的压力进行调节控制；输出端与锂电池极片轧机设备上的用来控制轧制压力的液压气缸的相应电磁阀连接；
所述纠偏系统控制模块5204用来及时发现电池极片在收放卷过程中是否出现偏移，并及时纠正；输入端输入入口纠偏信号和出口纠偏信号，输出端与控制收放卷偏移的纠偏步进电机连接；
所述张力控制模块5203用来控制电池极片在轧制过程中的张力大小，张力控制模块输出端与转速伺服电机和转矩伺服电机连接，输入端信号来自编码器采集的轧制速度信息；
所述触摸屏5110用于现场调试、控制锂电池极片轧机设备并显示锂电池极片轧机设备运行状况信息。
本发明调试平台通过无线局域网与锂电池极片轧机控制器5连接，锂电池极片轧机控制器5采集并控制锂电池极片轧机设备的相关数据，通过无线方式传输到调试平台上，并在该调试平台上显示相关数据；调试平台通过TCP/IP协议与外部云端服务器6进行远程无线数据传输，调用数据或者向外部云端服务器6传输数据。该调试平台可以安装在有局域网范围内的任意位置，不需要直接安装在现场，在以Labview搭建的显示界面上，在运行过程中，可以通过调试平台显示相应的数据，并可以进行相应的控制，无需生产者进入生产现场，提高工作者的效率，并保障工作者的安全。且本发明调试平台具有功能强大、成本低、可操作性强、操作便利等优点，易于为企业接受推广。
图3所示实施例表明，本发明基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台的显示界面上包括所述显示界面1包括设备选项卡11、显示模块12和输入模块13；所述设备选项卡11包括13个设备选择按钮，如设备一、设备二、……、设备十三，能够具体选择调试哪套锂电池极片轧机设备；在设备选项卡下方为显示模块12，显示模块12中并排设置放卷机构显示单元(放卷机构)、轧制机构显示单元(轧制机构)、收卷机构显示单元(收卷机构)和问题设备指示灯显示单元(问题设备指示灯)，点击设备选项卡中的相应设备选择按钮，在显示模块12中就会显示该设备的相关生产参数，放卷机构显示单元用以显示放卷速度值、放卷张力值；轧制机构显示单元用以显示棍缝间隙值、电机震动频率等，收卷机构显示单元用于显示收放卷速度值、收卷张力值等；问题设备指示灯显示单元中对应设备选项按钮的个数，具有十三个设备的设备指示灯，用于显示有问题的设备，某个设备指示灯点亮，则对应相应的问题设备，发出报警信号；
在放卷机构显示单元(放卷机构)、轧制机构显示单元(轧制机构)、收卷机构显示单元(收卷机构)下方对应为放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元，设备运行主控按钮单元位于收卷机构和问题设备指示灯之间；放卷机构输入与控制单元包括放卷转速输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮、放卷夹带按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮、丝杆升降电机停止按钮、丝杆升降电机上升/下降按钮；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮、收卷夹带按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、主牵引停止按钮、急停按钮(停止)、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮、牌坊升起按钮及启动指示灯和停止指示灯。
图3仅为本发明调试平台的显示界面的一个例子，根据实际需要，可以在调试平台上设置更多的更能按钮，以完善调试平台的使用功能。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台，其特征在于，该调试平台包括显示界面、电源模块、wifi模块和平台数据传输控制模块；所述显示界面与平台数据传输控制模块连接，电源模块为整个调试平台供电，通过wifi模块将调试平台与锂电池极片轧机控制器和外部云端服务器连接；所述锂电池极片轧机控制器具有轧机无线网络模块，且能控制多套锂电池极片轧机设备进行相应动作；
所述显示界面包括设备选项卡、显示模块和输入模块；所述设备选项卡包括若干设备选择按钮，通过设备选项卡能够具体选择调试哪套锂电池极片轧机设备；
所述显示模块利用Labview中显示控件搭建，包括放卷机构显示单元、轧制机构显示单元、收卷机构显示单元和问题设备指示灯显示单元；放卷机构显示单元用以显示放卷速度值和放卷张力值，轧制机构显示单元用以显示棍缝间隙值和电机震动频率，收卷机构显示单元用于显示收卷速度值和收卷张力值，问题设备指示灯显示单元用于显示有问题的设备，每一个问题设备指示灯对应一套设备，点亮的指示灯对应相应的问题设备；
所述输入模块利用Labview中布尔按键和输入控件搭建，包括放卷机构输入与控制单元、轧制机构输入与控制单元、收卷机构输入与控制单元和设备运行主控按钮模块；放卷机构输入与控制单元包括放卷速度输入、放卷气胀轴充气/充气停止按钮、放卷气胀轴放气/放气停止按钮、放卷辅助穿带按钮和放卷夹带按钮；轧制机构输入与控制单元包括棍缝间隙输入、丝杆升降电机启动按钮和丝杆升降电机停止按钮；收卷输入与控制单元包括收卷速度输入、收卷气胀轴充气/充气停止按钮、收卷气胀轴放气/放气停止按钮、收卷辅助穿带按钮和收卷夹带按钮；设备运行主控按钮单元包括主牵引按钮、急停按钮、牌坊放倒按钮、牌坊张开按钮、牌坊闭合按钮和牌坊升起按钮；
所述平台数据传输控制模块包括UART协议、TCP/IP协议和Socket协议，通过TCP/IP协议和Socket协议与外部云端服务器进行双向通信，利用VISA插件通过UART协议与锂电池极片轧机控制器的轧机无线网络模块进行无线通信；平台数据传输控制模块通过TCP/IP协议和Socket协议与显示界面进行双向通信。
2.根据权利要求1所述的基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台，其特征在于，所述VISA插件利用Labview中的VISAOpen、VISAWrite、VISARead及VISAClose节点插件搭建，实现通信，以VISAWrite及VISARead节点插件用来写入与读出数据，VISAOpen与VISAClose节点插件用来控制UART通讯协议的开启与关闭；
所述TCP/IP协议利用Labview中TCP节点实现通信，首先利用Http协议、FTP协议及E-mail搭建出应用层；其次，利用TCP搭建出应用层的传输层，在传输层中通过Labview将TCPOpen节点、TCPWrite节点、TCPRead节点及TCP Close节点连接，作为TCP/IP协议传输数据信息的基础；然后将调试平台的名称转化为IP地址，与外部云端服务器的IP地址对应，搭建出IP网络层，与外部云端服务器进行通信；最后利用硬件接口搭建出链路层，与锂电池极片轧机控制器的轧机无线网络模块连接；
所述Socket协议利用Labview中DataSocket节点实现DataSocket通信，以发布器作为Socket协议的开始，在Labview中将DataSocket Open节点、DataSocket Write节点、DataSocket Read节点及DataSocket Close节点连接，搭建出DataSocket Server在Labview中传输数据信息的基础；Labview中订阅器用于与外部云端服务器进行通信。
3.根据权利要求1所述的基于Labview与WiFi的锂电池极片轧机设备无线监控调试平台，其特征在于，所述锂电池极片轧机控制器包括控制基板模块和若干数量的扩展基板模块；所述控制基板模块与若干数量的扩展基板模块通过总线连接，每个扩展基板模块连接一套锂电池极片轧机设备；
所述控制基板模块包括微处理器、模拟量输入模块、数字量输入模块、控制器电源模块、轧机无线网络模块、模拟量输出模块、数字量输出模块、端口模块、控制基板总线隔离器、触摸屏和指示模块；
所述微处理器分别与模拟量输入模块、数字量输入模块、控制器电源模块、模拟量输出模块、数字量输出模块、端口模块和控制基板总线隔离器直接连接；所述轧机无线网络模块与微处理器通过UART进行双向通讯；所述轧机无线网络模块和调试平台通过TCP/IP协议进行无线发射和接收数据；所述微处理器与触摸屏通过RS232接口连接；所述指示模块与微处理器直接相连；
所述扩展基板模块包括扩展I/O口模块、张力控制模块、纠偏系统控制模块、轧制压力控制模块和轧辊间隙调节模块；扩展I/O口模块与控制基板总线隔离器通过SPI或者IIC总线连接。
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