1行業(yè)介紹

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

    根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2015年全國鋰離子電池行業(yè)累計完成銷售收入4474億元，同比增長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，鋰電池的成本增長慢于收入增長兩個百分點；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個點。行業(yè)運行狀態(tài)總體很好。

2系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1方案背景

    設(shè)備主要包括六個部分：自動放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動送料、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與修邊步進。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)確的送料斷切長度；沖壓成型部份選用帶扭矩到達(dá)信號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；斷切部采用步進電機連接絲桿，氣缸帶動切刀動作。

    目前市場上主要的控制系統(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，臺達(dá)等，HMI主要有維綸通，臺達(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。

2.2客戶需求

    根據(jù)客戶要求，單機共計有5軸NC控制，其中刀架步進與裁刀步進可通過外部切換實現(xiàn)。工作時送料伺服自動送料，長度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作，各部分回位后拉料送出并進行裁斷。對于不同規(guī)格的產(chǎn)品其需要的扭矩值是不同的，客戶需要扭矩限制值（即扭矩到達(dá)信號反饋出來時刻的扭矩值）觸摸屏上可調(diào)整。

2.3解決方案

    鋁塑膜成型機的核心控制系統(tǒng)是永宏FBS-60MCT2-AC主機+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。傳動控制系統(tǒng)由伺服、步進、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關(guān)、磁性開關(guān)，以及開關(guān)按鈕等元器件。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

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伺服來完成，上部的扭力伺服將材料壓得足夠?qū)嵑笙虏宽斄纤欧蠜_壓實現(xiàn)成型。

3.2機械結(jié)構(gòu)

    鋁塑膜成型機主要由自動放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動送料、裁切六部分組成。

3.3電氣控制

    鋁塑膜成型機的核心控制系統(tǒng)是永宏FBS-60MCT2-AC控制器，通過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

4.1工藝流程

    設(shè)備工藝流程具體如下：設(shè)備開機，各軸伺服回原點，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送料，裁刀跟進切片，裁刀回退切斷。單步模式，送料伺服定長送料，裁刀跟進切片，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點配置

    根據(jù)設(shè)備工藝流程和控制流程要求，進行了永宏P(guān)LC程序I/O點配置；永宏P(guān)LC輸入輸出點配置如表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，為使用者提供一價廉質(zhì)優(yōu)、簡易方便的PLC整合NC定位控制器的答案。

    FBS-60MCT2-AC主機可控制4軸的定位運動，速度高達(dá)200KHz；完全勝任控制步進作定位控制之需求。在軟件內(nèi)規(guī)劃好IO組態(tài)后，只需通過永宏P(guān)LC的FUN140功能指令，即可實現(xiàn)NC定位控制。永宏P(guān)LC的NC定位指令簡單易懂，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，通過外部IO點切換伺服的工作模式，結(jié)合邏輯程序?qū)崿F(xiàn)簡單高效控制。

5結(jié)論

    通過現(xiàn)場調(diào)試，鋁塑膜成型機的工藝動作均已完善，功能要求滿足客戶需求，產(chǎn)品加工效果與效率均符合客戶要求。調(diào)試運行產(chǎn)能可達(dá)1200個/每小時，解放勞動力的同時提升了客戶產(chǎn)能與經(jīng)濟效益。