1行業(yè)介紹

    鋁塑膜成型機(jī)是鋰離子電池鋁塑膜包裝膜的自動(dòng)成型設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)從包裝膜卷材到單個(gè)成型包裝膜的自動(dòng)化操作。近年來(lái)鋰電池行業(yè)發(fā)展迅速也帶動(dòng)了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)展。

    根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2015年全國(guó)鋰離子電池行業(yè)累計(jì)完成銷(xiāo)售收入4474億元，同比增長(zhǎng)5%。主要產(chǎn)品是鋰電池企業(yè)收入2030億元。占到行業(yè)45%，鎳氫電池行業(yè)收入430億元，占到10%；其他電池行業(yè)占到45%。鋰電池行業(yè)的收入增速20%是最高的，碘酸等其他電池行業(yè)的而收入下降7%。從電池行業(yè)的成本看，成本壓力較小，鋰電池的成本增長(zhǎng)慢于收入增長(zhǎng)兩個(gè)百分點(diǎn)；鎳氫電池的也是稍慢，鉛酸等其他電池的成本下降快于收入下降1個(gè)點(diǎn)。行業(yè)運(yùn)行狀態(tài)總體很好。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1方案背景

    設(shè)備主要包括六個(gè)部分：自動(dòng)放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動(dòng)送料、裁切。電控系統(tǒng)核心部件為沖壓成型伺服/送料伺服/頂料伺服輔以刀架步進(jìn)與修邊步進(jìn)。多軸應(yīng)用伺服以適應(yīng)較寬范圍的產(chǎn)品尺寸，且保證準(zhǔn)確的送料斷切長(zhǎng)度；沖壓成型部份選用帶扭矩到達(dá)信號(hào)輸出之伺服連接模具，操作方便，精度準(zhǔn)確；生產(chǎn)不同尺寸的產(chǎn)品只需要更換模具；斷切部采用步進(jìn)電機(jī)連接絲桿，氣缸帶動(dòng)切刀動(dòng)作。

    目前市場(chǎng)上主要的控制系統(tǒng)是PLC+伺服的方式，但是成型沖壓部分多采用液壓控制，控制精度較低。PLC主要有三菱，臺(tái)達(dá)等，HMI主要有維綸通，臺(tái)達(dá)等。綜合比較后，永宏FBS系列PLC+HU觸摸屏+扭矩伺服的成套方案在性能和功能上較其他產(chǎn)品方案有優(yōu)勢(shì)。

2.2客戶(hù)需求

    根據(jù)客戶(hù)要求，單機(jī)共計(jì)有5軸NC控制，其中刀架步進(jìn)與裁刀步進(jìn)可通過(guò)外部切換實(shí)現(xiàn)。工作時(shí)送料伺服自動(dòng)送料，長(zhǎng)度OK后壓緊并穿刺，扭矩伺服壓下，扭矩到達(dá)壓緊后頂升伺服上升完成成型動(dòng)作，各部分回位后拉料送出并進(jìn)行裁斷。對(duì)于不同規(guī)格的產(chǎn)品其需要的扭矩值是不同的，客戶(hù)需要扭矩限制值（即扭矩到達(dá)信號(hào)反饋出來(lái)時(shí)刻的扭矩值）觸摸屏上可調(diào)整。

2.3解決方案

    鋁塑膜成型機(jī)的核心控制系統(tǒng)是永宏FBS-60MCT2-AC主機(jī)+FBS-2DA模擬量輸出控制器；搭配永宏7寸HF-070L-00觸摸屏作操作控制。傳動(dòng)控制系統(tǒng)由伺服、步進(jìn)、絲桿、皮帶輪等構(gòu)成；設(shè)備應(yīng)用還包括了外圍的接近開(kāi)關(guān)、磁性開(kāi)關(guān)，以及開(kāi)關(guān)按鈕等元器件。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件配置

    設(shè)備核心主要由拉料/沖壓/裁切三大部分組成。其中沖壓部分由上下兩個(gè)伺服來(lái)完成，上部的扭力伺服將材料壓得足夠?qū)嵑笙虏宽斄纤欧蠜_壓實(shí)現(xiàn)成型。

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)

    鋁塑膜成型機(jī)主要由自動(dòng)放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動(dòng)送料、裁切六部分組成。

3.3電氣控制

    鋁塑膜成型機(jī)的核心控制系統(tǒng)是永宏FBS-60MCT2-AC控制器，通過(guò)FBS-2DA模塊輸出電壓控制伺服扭矩；搭配永宏7寸HF-070L-00觸摸屏作操控。PLC接線如圖3-3，電氣控制柜接線圖如3-4.

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1工藝流程

    設(shè)備工藝流程具體如下：設(shè)備開(kāi)機(jī)，各軸伺服回原點(diǎn)，選擇連續(xù)/單步模式工作。連續(xù)模式，扭矩伺服下壓，扭矩到達(dá)后頂料上升，沖壓完成后送料伺服定長(zhǎng)送料，裁刀跟進(jìn)切片，裁刀回退切斷。單步模式，送料伺服定長(zhǎng)送料，裁刀跟進(jìn)切片，裁刀回退切斷，而后扭矩伺服下壓，扭矩到達(dá)后頂料上升，沖壓完成。

4.2控制流程

4.3PLCI/O點(diǎn)配置

    根據(jù)設(shè)備工藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O點(diǎn)配置；永宏P(guān)LC輸入輸出點(diǎn)配置如表4-1。

4.4PLC功能指令應(yīng)用

4.4.1NC定位控制

    FATEK-PLC將目前市售專(zhuān)用的NC定位控制器功能整合在FATEK-PLC內(nèi)部SoC芯片內(nèi)，免除PLC與專(zhuān)用NC定位控制器間的繁雜的數(shù)據(jù)交換與鏈接程序外，更大幅降低整體成本，為使用者提供一價(jià)廉質(zhì)優(yōu)、簡(jiǎn)易方便的PLC整合NC定位控制器的答案。

    FBS-60MCT2-AC主機(jī)可控制4軸的定位運(yùn)動(dòng)，速度高達(dá)200KHz；完全勝任控制步進(jìn)作定位控制之需求。在軟件內(nèi)規(guī)劃好IO組態(tài)后，只需通過(guò)永宏P(guān)LC的FUN140功能指令，即可實(shí)現(xiàn)NC定位控制。永宏P(guān)LC的NC定位指令簡(jiǎn)單易懂，采用填表格的形式，輸入每一步的定位速度、方向、行程、切換條件等參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)伺服精準(zhǔn)控制。

4.4.2伺服扭矩控制

    扭矩伺服接觸產(chǎn)品前與離開(kāi)產(chǎn)品后均采用位置控制，速度可調(diào)控制。將伺服規(guī)劃為位置-扭矩模式，通過(guò)外部IO點(diǎn)切換伺服的工作模式，結(jié)合邏輯程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單高效控制。

5結(jié)論

    通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，鋁塑膜成型機(jī)的工藝動(dòng)作均已完善，功能要求滿(mǎn)足客戶(hù)需求，產(chǎn)品加工效果與效率均符合客戶(hù)要求。調(diào)試運(yùn)行產(chǎn)能可達(dá)1200個(gè)/每小時(shí)，解放勞動(dòng)力的同時(shí)提升了客戶(hù)產(chǎn)能與經(jīng)濟(jì)效益。