CN111258286A - 多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法，涉及锂电池智能制造技术领域，其用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块。本发明的控制系统实现机械的整体联动以及电气控制上的多通道信息交互、数据分析和智能优化工艺参数，各模块在机械上和控制上均实现整线联动，各模块和执行层的智能系统采用交换机实现信息数据交互。

Description

多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法
技术领域
本发明涉及锂电池智能制造技术领域，具体涉及一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法。
背景技术
通常锂电池生产过程中，多个模块独立运行，然后通过人工或机械手在个模块之间进行搬运，他们之间由于不在信息交互和通讯，很多电池数据需要重复写入和读取；无法实时监控电池产品的当前的运行工序和状态；对质量管控和产品追溯存在较大困难。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法，
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块，
所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置和焊接装置的执行部件，叠片装置和焊接装置的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组；
所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置的执行部件，热封装置的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组；
所述注液化成控制模块用于控制注液装置和化成装置的执行部件，注液装置和化成装置的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。
进一步地，第一机械手伺服驱动器组控制的第一机械手根据料顶传感器的反馈信息从上料机构吸取电池极片并传递到CCD平台进行重片检测；视觉相机检测电池极片是否存在重片以及给第一机械手反馈是否可以放置电池极片；超声传感器识别电池极片的边界以确保定位精度；CCD平台伺服驱动器组根据视觉相机和超声传感器的反馈信息调整平台以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别，当检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息剔除重片，当未检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息调整电池极片的位置。
进一步地，叠片伺服驱动器组控制的叠片台对电池极片进行叠片并递送到料卷伺服驱动器组控制料卷机构实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；贴胶伺服驱动器组控制贴胶机构将极片隔膜组贴胶形成电芯，送胶伺服驱动器组控制送胶机构则持续给贴胶过程提供胶带；贴胶后的电芯进入第一移栽伺服驱动器组控制的第一移栽机构，其中，贴胶机构与料卷机构之间保持信息交互与控制独立，当贴胶机构进行贴胶时，料卷机构进行下一电池极片的隔膜Z型层叠操作，当贴胶机构停止贴胶时并不影响料卷机构的隔膜Z型层叠操作；上料机械手伺服驱动器组采用分时复用控制上料机械手吸取正负极板，正负极板通过极板对接臂伺服驱动器组控制的极板对接臂传递到终焊机构，第一移栽机构上递送电芯在预焊伺服驱动器组控制的预焊机构完成对电芯上极耳进行第一次焊接；第一次焊接后经裁剪伺服驱动器组控制裁剪机构修剪电芯上的极耳，并通过第一移栽机构传递到终焊伺服驱动器组控制的终焊机构完成将经过修剪的电芯与极板进行第二次焊接，其中，预焊伺服驱动器组和终焊伺服驱动器组采用单一焊接电源，自动切换两组焊接参数。
进一步地，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手从第一移栽机构上吸取电芯，并传递到极耳整形伺服驱动器组控制的极耳整形机构对电芯的极耳进行整形，完后传递到极耳贴胶伺服驱动器组控制的极耳贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手吸取电芯在所述极耳整形机构和所述极耳贴胶机构之间传递；在所述CCD纠正相机的定位下，铝塑膜上料伺服驱动器组控制的铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜，其中，铝塑膜上料机构包括凸膜件和凹膜件，凸膜件和凹膜件由同一电机分时复用驱动，凸膜件被驱动提升至取料位时，第二机械手选择对应的取凸膜作业，当第二机械手取走凸膜件后，凹膜件被电机驱动进行位置调整，以待第二机械手抓取凹膜件。
进一步地，所述铝塑膜热封模块还控制信号连接有顶封伺服驱动器组和侧封伺服驱动器组，所述第二从站模块控制连接有短路检测传感器，在传递到极耳整形机构前依次通过顶封伺服驱动器组控制的顶封机构和侧封伺服驱动器组控制的侧封机构对电芯进行顶封和侧封，短路检测传感器检测电芯的短路情况。
进一步地，在注液装置内，注液伺服驱动器组根据上位机预设参数控制注液机构的电磁阀的通断和输出量，注液后的电芯传递到预封伺服驱动器组控制的预封机构进行初始封装；第三机械手伺服驱动器组控制的第三机械手在注液装置内传递电芯；
在化成装置内，第二移栽伺服驱动器组控制的第二移栽机构对电芯的不良品进行剔除，喷码扫码伺服驱动器组控制的喷码扫码机构对电芯进行喷码扫码；经过喷码扫码的电芯依次经过热压化成伺服驱动器组控制的热压化成机构、冷压化伺服驱动器组控制的冷压化成机构和裁切伺服驱动器组控制的裁切机构，最后经过第三移栽伺服驱动器组控制的第三移栽机构到达终封伺服驱动器组控制的终封机构完成电芯的最终封装。
进一步地，电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块之间通过以太网口通讯并通过交换机与上位机实现数据交互，在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机和下一工序的执行部件，下一工序的执行部件根据接收的指令有序动作，各执行部件信号互锁。
进一步地，上位机根据通过上位机输入的工艺过程参数以及工艺过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数以优化所述指令，同时，根据采集的工艺过程参数和电芯的数据参数形成对应的产品喷码；上位机接收各个控制模块的报警信息，对报警信息统计以及结合大数据与概率分析，突出较频繁的报警信息以形成不同级别的保护指令。
一种锂电池智能制造参数优化方法，用于如上所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其包括以下步骤：
上位机根据既定的工艺过程参数发出指令控制多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统的执行部件有序动作；
在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机，上位机处理后发出指令控制下一工序的执行部件有序动作；
上位机在制造过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，进行趋势分析获得新的工艺过程参数；
上位机根据新的工艺过程参数发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数。
进一步地，电芯的数据参数包括制造参数、工艺参数、过程参数。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
1、本发明的控制系统实现机械的整体联动以及电气控制上的多通道信息交互、数据分析和智能优化工艺参数，控制系统基于运输方便性、系统模块化以及维修方便性的角度划分为电芯制造控制模块(叠片与焊接装置)、电池热封控制模块(热封装置)和注液化成控制模块(注液装置和化成装置)。从整个生产流程集成控制的考虑和控制工位点的平衡，电芯制造控制模块(叠片与焊接)由一个PLC控制；铝塑膜热封控制模块由1个PLC控制，注液化成控制模块由1个PLC控制。上述各个控制模块的CPU之间通过以太网口通讯，并通过交换机与上位机智能信息管理与控制系统、机械手、视觉等智能系统实现数据交互，通过扩展通讯RS485、RS232物理接口实现系统内部各分布智能单元通讯。
2、本发明针对软包电池全自动化和智能化需求，利用物联网技术、工业互联网等技术，实现设备运行参数和物料加工过程参数全流程可追溯，设备现场采用NC-LINK总线标准实现高速双向通讯，采用现场HMI界面和上层管理系统设定生产参数设定执行互通互动，形成智能制造系统。该系统的功能具备物料条码、设备参数、产品质量和环境的实时数据采集，根据批次记录过程中数据绑定至产品编码中，由喷码机实现自动喷码，形成追溯。同时产品检测数据与本系统关联，根据产品质量数据，可通过本系统查询不同批次的产品数据，从而可以对比分析不同批次的过程数据，可通过数据分析计算，得出电解液的最优配比。各模块之间中间环节通过信息交互实现动作的无缝对接，同时通过产品传递所需信号的互锁，避免动作干涉，使各模块形成一个有机体。
3、本控制方法能实现产品信息追溯与分析物料参数、工艺参数、设备运行参数、环境保证参数、电池性能数据；同时，提供多维度的统计查询，比如按照产品类型、产品名称、原材料厂商、原材料批次、客户名称、生产订单、生产工单、生产设备等重要信息。这些数据与信息通过形成表格，分析趋势，进行工艺参数的优化(包括设备运行参数以及电池配液参数等)，上位机系统将优化后的各参数再下发给各控制器，形成整个系统的闭环控制，使其具有自学习的能力，自动向提高产品质量、减小故障的方向优化。
4、本控制方法采用分时复用，极大程度的提高设备机构的利用率。采用单一机构实现两种或多种物料的传递，单一设备实现两种或多种参数的自动切换，最大程度的减少部件的待机和闲置。
附图说明
图1为本发明实施例的软包锂电池智能制造系统的结构示意图；
图2为叠片装置的结构示意图；
图3为焊接装置的结构示意图；
图4为热封装置的结构示意图；
图5为注液装置和化成装置的结构示意图；
图6为本发明实施例的锂电池智能制造控制系统的架构图；
图7为本发明实施例的锂电池智能制造参数优化方法的流程图。
其中：1、叠片装置；101、上料机构；102、CCD平台；103、送胶机构；104、第一机械手；105、电芯贴胶机构；106、叠片台；107、料卷机构；
2、焊接装置；201、终焊机构；202、极板料仓；203、极板对接臂；204、上料机械手；205、预焊机构；206、第一移栽机构；207、裁剪机构；
3、热封装置；301、顶封机构；302、侧封机构；303、短路检测；304、旋转机构；305、铝塑膜上料机构；306、CCD纠正相机；307、电芯纠正机构；308、第二机械手；309、极耳贴胶机构；310、极耳整形机构；311、扫描采集机构；312、第一缓存夹具；
4、注液装置；401、静置机构；402、注液机构；403、第三机械手；404、第二缓存夹具；405、预封机构；
5、化成装置；501、第二移栽机构；502、喷码扫码机构；503、热压化成机构；504、冷压化成机构；505、裁切机构；506、第三移栽机构；507、终封机构；508、第三缓存夹具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置1、焊接装置2、热封装置3、注液装置4和化成装置5，具体地，叠片装置1包括上料机构101、CCD平台102、送胶机构103、第一机械手104、电芯贴胶机构105、叠片台106、料卷机构107。焊接装置2包括终焊机构201、极板202、极板对接臂203、上料机械手204、预焊机构205、第一移栽机构206、裁剪机构207。热封装置3包括顶封机构301、侧封机构302、短路检测303、旋转机构304、铝塑膜上料机构305、CCD纠正相机306、电芯纠正机构307、第二机械手308、极耳贴胶机构309、极耳整形机构310、扫描采集机构311、第一缓存夹具312。注液装置4包括静置机构401、注液机构402、第三机械手403、第二缓存夹具404、预封机构405。化成装置5包括第二移栽机构501、喷码扫码机构502、热压化成机构503、冷压化成机构504、裁切机构505、第三移栽机构506、终封机构507、第三缓存夹具508。
本发明的智能制造控制系统包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块。
所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置1和焊接装置2的执行部件，叠片装置1和焊接装置2的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组。
所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置3的执行部件，热封装置3的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机306、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组。
所述注液化成控制模块用于控制注液装置4和化成装置5的执行部件，注液装置4和化成装置5的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。
具体地，第一机械手伺服驱动器组控制的第一机械手104根据料顶传感器的反馈信息从上料机构101吸取电池极片并传递到CCD平台102进行重片检测；视觉相机检测电池极片是否存在重片；超声传感器识别电池极片的边界以确保定位精度；CCD平台伺服驱动器组根据视觉相机和超声传感器的反馈信息调整平台以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别。本实施例中，第一机械手104是否取片需要得到料顶传感器有料的判断以及CCD工位可以放料的判断(通过视觉相机或超声传感器可识别)。在满足取料条件之后进行取电池极片置于CCD平台102上检测是否重片，当未检测到重片时，第一机械手104根据视觉相机和超声传感器的数据重新定位调整电池极片的位置，各工序之间保持工作条件判断的交互，数据传输的交互，各工位之间相互依存。
具体地，叠片伺服驱动器组控制的叠片台106对电池极片进行叠片并递送到料卷伺服驱动器组控制料卷机构107实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；贴胶伺服驱动器组控制电芯贴胶机构105将极片隔膜组贴胶形成电芯，送胶伺服驱动器组控制送胶机构103则持续给贴胶过程提供胶带；贴胶后的电芯进入第一移栽伺服驱动器组控制的第一移栽机构206；上料机械手伺服驱动器组控制上料机械手204从极板料仓202吸取正负极板，这里正负极板的抓取不需要两套装置，采用X/Y两轴联动结构，设置自动偏移，分时复用分别进行正负极板的抓取。正负极板通过极板对接臂伺服驱动器组控制的极板对接臂203传递到终焊机构201待焊接，第一移栽机构206上递送电芯并在预焊伺服驱动器组控制的预焊机构205完成对电芯上极耳进行第一次焊接；第一次焊接的经裁剪伺服驱动器组控制裁剪机构207修剪电芯上的极耳，并通过第一移栽机构206传递到终焊伺服驱动器组控制的终焊机构201完成将经过修剪的电芯与极板进行第二次焊接。本实施例中，在进行隔膜Z型层叠作业的过程中，送胶机构103会提前准备好待贴胶带，在极片隔膜组完成后第一时间电芯贴胶机构105可进行贴胶作业；同时在贴胶时，叠层工序会进行下一电芯的隔膜Z型层叠作业，以保证最大限度的工作效率。送胶机构103如存在缺少胶带，系统会进行弹窗提醒，同时不会影响叠层工序的隔膜Z型层叠作业。叠层工序和贴胶工序之间既独立存在也保持信息交互。其中，预焊伺服驱动器组和终焊伺服驱动器组采用单一焊接电源，自动切换两组焊接参数，有效提高设备利用率。
具体地，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手308从第一移栽机构206上吸取电芯，并传递到极耳整形伺服驱动器组控制的极耳整形机构310对电芯的极耳进行整形，完后传递到极耳贴胶伺服驱动器组控制的极耳贴胶机构309对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，在所述CCD纠正相机306的定位下，铝塑膜上料伺服驱动器组控制的铝塑膜上料机构305对贴胶后的电芯进行塑膜，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手308吸取电芯在所述极耳整形机构310和所述极耳贴胶机构309之间传递并配合所述铝塑膜上料机构305对贴胶后的电芯进行塑膜。其中，铝塑膜上料机构305包括凸膜件和凹膜件，凸膜件和凹膜件由同一电机分时复用驱动，凸膜件被驱动提升至取料位时，第二机械手308选择对应的取凸膜作业，当第二机械手308取走凸膜件后，凹膜件被电机驱动进行位置调整，以待第二机械手308抓取凹膜件。
具体地，所述铝塑膜热封模块还控制信号连接有顶封伺服驱动器组、侧封伺服驱动器组和短路检测303传感器，在传递到极耳整形机构310前依次通过顶封伺服驱动器组控制的顶封机构301和侧封伺服驱动器组控制的侧封机构302对电芯进行顶封和侧封，短路检测303传感器检测电芯的短路情况。
具体地，在注液装置4内，注液伺服驱动器组根据上位机预设参数控制注液机构402的电磁阀的通断和输出量，注液后的电芯传递到预封伺服驱动器组控制的预封机构405进行初始封装；第三机械手伺服驱动器组控制的第三机械手403在注液装置4内传递电芯。在化成装置5内，第二移栽伺服驱动器组控制的第二移栽机构501对电芯的不良品进行剔除，喷码扫码伺服驱动器组控制的喷码扫码机构502对电芯进行喷码扫码；经过喷码扫码的电芯依次经过热压化成伺服驱动器组控制的热压化成机构503、冷压化伺服驱动器组控制的冷压化成机构504和裁切伺服驱动器组控制的裁切机构505，最后经过第三移栽伺服驱动器组控制的第三移栽机构506到达终封伺服驱动器组控制的终封机构507完成电芯的最终封装。
具体地，电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块之间通过以太网口通讯并通过交换机与上位机实现数据交互，在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机和下一工序的执行部件，下一工序的执行部件根据接收的指令有序动作。各控制模块主体PLC与机械手以及贴胶机构有各自的运行指令，同时他们之间通过以太网进行信号和数据共享，避免数据重复读出和写入，各执行部件的动作条件相互依存，信号互锁，避免动作干涉，任一模块均可穿透读取其他模块的所有信息，各模块形成一个有机体。电芯制造控制模块把电芯参数和当前状态的信息通过以太网与铝塑膜热封控制模块进行传递。铝塑膜热封控制模块根据当前电芯尺寸自动调整热封位置和参数。热封后电池参数同样通过以太网与注液化成控制模块进行交互，注液化成控制模块根据交互信息自适应调整注液以及化成参数。
具体地，上位机根据通过上位机输入的工艺过程参数以及工艺过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数以优化所述指令，同时，根据采集的工艺过程参数和电芯的数据参数形成对应的产品喷码；上位机接收各个控制模块的报警信息，对报警信息统计以及结合大数据与概率分析，突出较频繁的报警信息以形成不同级别的保护指令。
本发明的控制系统实现机械的整体联动以及电气控制上的多通道信息交互、数据分析和智能优化工艺参数，控制系统基于运输方便性、系统模块化以及维修方便性的角度划分为电芯制造控制模块(叠片与焊接装置)、电池热封控制模块(热封装置)和注液化成控制模块(注液装置和化成装置)。从整个生产流程集成控制的考虑和控制工位点的平衡，电芯制造控制模块(叠片与焊接)由一个PLC控制；铝塑膜热封控制模块由1个PLC控制，注液化成控制模块由1个PLC控制。上述各个控制模块的CPU之间通过以太网口通讯，并通过交换机与上位机智能信息管理与控制系统、机械手、视觉等智能系统实现数据交互，通过扩展通讯RS485、RS232物理接口实现系统内部各分布智能单元通讯。
具体地，控制叠片台的PLC在自动完成叠片工序后，会通过IO信号触发移第一栽机构将电芯转移至焊接工序，同理，在焊接工序完成后PLC输出控制信号至热封工序的第二机械手接口，通过第二机械手抓取电芯进行工位间的转移，并完成热封工序的物料传递，然后将电芯放入缓存夹具，再通过过渡仓将电芯输送到注液化成工位，对应模块的PLC通过IO信号触发注液工序的机械手将电芯逐一完成注液化成的各工序。每个工序模块之间、每次电芯之间的转移都是通过PLC内置的以太网端口将电芯的数据参数和工序内容传送到下一工序的PLC，同时将其内容上传至上位机系统。
此外，在智能系统方面，针对软包电池全自动化和智能化需求，利用物联网技术、工业互联网等技术，实现设备运行参数和物料加工过程参数全流程可追溯，设备现场采用NC-LINK总线标准实现高速双向通讯，采用现场HMI界面和上层管理系统设定生产参数设定执行互通互动，形成智能制造系统。该系统的功能具备物料条码、设备参数、产品质量和环境的实时数据采集，根据批次记录过程中数据绑定至产品编码中，由喷码机实现自动喷码，形成追溯。同时产品检测数据与本系统关联，根据产品质量数据，可通过本系统查询不同批次的产品数据，从而可以对比分析不同批次的过程数据，可通过数据分析计算，得出电解液的最优配比。各模块之间中间环节通过信息交互实现动作的无缝对接，同时通过产品传递所需信号的互锁，避免动作干涉，使各模块形成一个有机体。
控制过程中对报警信息的处理：所有模块的报警信息均集中上报于上位机系统，上位机通过对报警信息的统计，结合大数据与概率分析，突出较频繁的报警信息，能捕捉设备运行异常的瓶颈，为设备的技术改进提供指导。同时，上位机通过智能分析报警信息的级别，下达不同的保护指令。在确保安全生产的情况下，进行局部小范围动作暂停或终止，能有效提高效率。
一种锂电池智能制造参数优化方法，用于如上所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其包括以下步骤：
上位机根据既定的工艺过程参数发出指令控制多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统的执行部件有序动作。
在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机，上位机处理后发出指令控制下一工序的执行部件有序动作。
上位机在制造过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，进行趋势分析获得新的工艺过程参数。
上位机根据新的工艺过程参数发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数。
具体地，电芯的数据参数包括制造参数、工艺参数、过程参数。
本控制方法能实现产品信息追溯与分析物料参数、工艺参数、设备运行参数、环境保证参数、电池性能数据；同时，提供多维度的统计查询，比如按照产品类型、产品名称、原材料厂商、原材料批次、客户名称、生产订单、生产工单、生产设备等重要信息。这些数据与信息通过形成表格，分析趋势，进行工艺参数的优化(包括设备运行参数以及电池配液参数等)，上位机系统将优化后的各参数再下发给各控制器，形成整个系统的闭环控制，使其具有自学习的能力，自动向提高产品质量、减小故障的方向优化。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其特征在于，包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块，
所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置和焊接装置的执行部件，叠片装置和焊接装置的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组；
所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置的执行部件，热封装置的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组；
所述注液化成控制模块用于控制注液装置和化成装置的执行部件，注液装置和化成装置的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。
2.根据权利要求1所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，第一机械手伺服驱动器组控制的第一机械手根据料顶传感器的反馈信息从上料机构吸取电池极片并传递到CCD平台进行重片检测；视觉相机检测电池极片是否存在重片以及给第一机械手反馈是否可以放置电池极片；超声传感器识别电池极片的边界以确保定位精度；CCD平台伺服驱动器组根据视觉相机和超声传感器的反馈信息调整平台以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别，当检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息剔除重片，当未检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息调整电池极片的位置。
3.根据权利要求2所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，叠片伺服驱动器组控制的叠片台对电池极片进行叠片并递送到料卷伺服驱动器组控制料卷机构实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；贴胶伺服驱动器组控制贴胶机构将极片隔膜组贴胶形成电芯，送胶伺服驱动器组控制送胶机构则持续给贴胶过程提供胶带；贴胶后的电芯进入第一移栽伺服驱动器组控制的第一移栽机构，其中，贴胶机构与料卷机构之间保持信息交互与控制独立，当贴胶机构进行贴胶时，料卷机构进行下一电池极片的隔膜Z型层叠操作，当贴胶机构停止贴胶时并不影响料卷机构的隔膜Z型层叠操作；上料机械手伺服驱动器组采用分时复用控制上料机械手吸取正负极板，正负极板通过极板对接臂伺服驱动器组控制的极板对接臂传递到终焊机构，第一移栽机构上递送电芯在预焊伺服驱动器组控制的预焊机构完成对电芯上极耳进行第一次焊接；第一次焊接后经裁剪伺服驱动器组控制裁剪机构修剪电芯上的极耳，并通过第一移栽机构传递到终焊伺服驱动器组控制的终焊机构完成将经过修剪的电芯与极板进行第二次焊接，其中，预焊伺服驱动器组和终焊伺服驱动器组采用单一焊接电源，自动切换两组焊接参数。
4.根据权利要求1所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手从第一移栽机构上吸取电芯，并传递到极耳整形伺服驱动器组控制的极耳整形机构对电芯的极耳进行整形，完后传递到极耳贴胶伺服驱动器组控制的极耳贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手吸取电芯在所述极耳整形机构和所述极耳贴胶机构之间传递；在所述CCD纠正相机的定位下，铝塑膜上料伺服驱动器组控制的铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜，其中，铝塑膜上料机构包括凸膜件和凹膜件，凸膜件和凹膜件由同一电机分时复用驱动，凸膜件被驱动提升至取料位时，第二机械手选择对应的取凸膜作业，当第二机械手取走凸膜件后，凹膜件被电机驱动进行位置调整，以待第二机械手抓取凹膜件。
5.根据权利要求4所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，所述铝塑膜热封模块还控制信号连接有顶封伺服驱动器组和侧封伺服驱动器组，所述第二从站模块控制连接有短路检测传感器，在传递到极耳整形机构前依次通过顶封伺服驱动器组控制的顶封机构和侧封伺服驱动器组控制的侧封机构对电芯进行顶封和侧封，短路检测传感器检测电芯的短路情况。
6.根据权利要求1所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，
在注液装置内，注液伺服驱动器组根据上位机预设参数控制注液机构的电磁阀的通断和输出量，注液后的电芯传递到预封伺服驱动器组控制的预封机构进行初始封装；第三机械手伺服驱动器组控制的第三机械手在注液装置内传递电芯；
在化成装置内，第二移栽伺服驱动器组控制的第二移栽机构对电芯的不良品进行剔除，喷码扫码伺服驱动器组控制的喷码扫码机构对电芯进行喷码扫码；经过喷码扫码的电芯依次经过热压化成伺服驱动器组控制的热压化成机构、冷压化伺服驱动器组控制的冷压化成机构和裁切伺服驱动器组控制的裁切机构，最后经过第三移栽伺服驱动器组控制的第三移栽机构到达终封伺服驱动器组控制的终封机构完成电芯的最终封装。
7.根据权利要求1至6任一所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块之间通过以太网口通讯并通过交换机与上位机实现数据交互，在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机和下一工序的执行部件，下一工序的执行部件根据接收的指令有序动作，各执行部件信号互锁。
8.根据权利要求7任一所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，上位机根据通过上位机输入的工艺过程参数以及工艺过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数以优化所述指令，同时，根据采集的工艺过程参数和电芯的数据参数形成对应的产品喷码；上位机接收各个控制模块的报警信息，对报警信息统计以及结合大数据与概率分析，突出较频繁的报警信息以形成不同级别的保护指令。
9.一种锂电池智能制造参数优化方法，用于如权利要求1至8任一所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
上位机根据既定的工艺过程参数发出指令控制多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统的执行部件有序动作；
在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机，上位机处理后发出指令控制下一工序的执行部件有序动作；
上位机在制造过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，进行趋势分析获得新的工艺过程参数；
上位机根据新的工艺过程参数发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数。
10.根据权利要求9所述的锂电池智能制造参数优化方法，其特征在于，电芯的数据参数包括制造参数、工艺参数、过程参数。
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