目前國內鋰錳電池大部分的生產(chǎn)設備還停留在手工或半機械化程度，關于扣式電池來說，這樣的生產(chǎn)效率十分低下，研制具有自主知識產(chǎn)權的鋰錳扣式電池自動組裝生產(chǎn)線是非常必要的，也是我國工控自動化的一大進步。

1、鋰錳扣式電池生產(chǎn)線的組成及其功能

本鋰錳扣式電池生產(chǎn)線是用于組裝CR2032電池的，根據(jù)鋰錳扣式電池的生產(chǎn)工藝，其重要任務是：在帶有集流網(wǎng)、負極片的負極殼體內，依次加入隔膜和飽浸電解液的正極片，并補充正極片中揮發(fā)的電解液，并在保證電解液完全滲透的前提下，加蓋正極殼體并封口。為此生產(chǎn)線重要由剪切隔膜紙工序、注電解液及上正極片工序、正極殼體裝配工序以及封口工序等4個工序組成。

2、pLC控制系統(tǒng)的硬件設計

由于pLC具有控制精度高、操作方便、通用性好、可靠性高等優(yōu)點，能適應工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，所以采用pLC作為生產(chǎn)線的主控制系統(tǒng)，能滿足生產(chǎn)的要。

根據(jù)鋰錳扣式電池生產(chǎn)線的具體情況，選用了日本Omron公司的可編程控制器和擴展模塊作為生產(chǎn)線的核心控制部分；采用pWS系列觸摸屏（臺達電子），觸摸屏和pLC之間通過RS2232C進行通訊。觸摸屏用于按鍵輸入、參數(shù)設置、監(jiān)控畫面顯示以及故障原因顯示等功能。鋰錳扣式電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

在pLC控制系統(tǒng)中，重要的檢測元件有對射光電開關、漫反射光電開關、接近開關、磁性開關、壓力傳感器、行程開關等；執(zhí)行部件重要有電機、氣缸、振動料斗、海霸泵、沖床、聲光報警器以及狀態(tài)顯示燈等。

在這個系統(tǒng)中，關鍵技術環(huán)節(jié)是料斗的控制，它是影響電池表面質量的一個關鍵因素；各道工序之間的協(xié)調一致，也是保證生產(chǎn)線正常工作的關鍵。

圖1控制系統(tǒng)框圖

2.1振動料斗的控制

負極殼、正極片和正極蓋均采用振動料斗進行自動上料。

若正極片和正極蓋在料斗中反復運動，則會損壞正極片和將正極蓋劃傷，因此在振動料斗的料道上新增了料滿檢測傳感器，一旦料滿則停止振動料斗；當料道上的料不滿時，振動料斗開始振動。振動料斗控制框圖如圖2所示。

圖2振動料斗控制框圖

2.2各道工序之間的協(xié)調

由于電池組件的尺寸非常小，給生產(chǎn)線的上料和輸送帶來了很大困難，再加上某些工序可能會出現(xiàn)次品，中間還會有次品剔除的情況，電池組裝生產(chǎn)線的4個工序之間很難做到完全同步。在生產(chǎn)線的輸送線上安裝了檢測傳感器，當輸送線上的料較少（少于傳感器的安裝位置）時，下一個工序的轉盤就自動停止工作；當前面的料輸送過來，超過了傳感器的安裝位置時，轉盤自動開始轉動，恢復工作。這樣就可以保證某道工序的持續(xù)運行。在輸送線上還裝有堵料檢測傳感器，一旦發(fā)生堵料現(xiàn)象，將進行報警并自動停車，工序協(xié)調框圖如圖3所示。

圖3工序協(xié)調控制框圖

3、pLC控制系統(tǒng)的軟件設計

該生產(chǎn)線中執(zhí)行元件和狀態(tài)檢測元件的種類和數(shù)量較多，是一個比較復雜的控制系統(tǒng)，我們采用模塊化的思路，使用梯形圖來設計控制系統(tǒng)的軟件，將整個系統(tǒng)的控制程序根據(jù)所處的位置分成4個模塊，即剪切隔膜紙模塊、注電解液及上正極片模塊、正極殼體裝配模塊以及封口模塊，前3個模塊以3個轉盤為主線，協(xié)調彼此的動作，而第4個模塊以封口壓力機作為主線，來協(xié)調彼此的動作。這樣程序的條理性增強，可讀性好，修改程序方便。

在系統(tǒng)中充分利用觸摸屏的優(yōu)勢，除了完成按鍵的輸入功能以外，還可以顯示各工序和整條生產(chǎn)線的監(jiān)控畫面；若工作過程中出現(xiàn)故障，除了進行聲光報警外，還在觸摸屏上顯示故障的種類、原因以及解決辦法，方便了操作；在觸摸屏上還顯示生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。

為了提高鋰錳扣式電池生產(chǎn)線的可靠性，保證設備和人員的安全，除了選用優(yōu)質元件之外，還采取了許多有效保護措施，例如，為了防止由于氣壓降低或氣路出現(xiàn)故障而使轉動盤損壞氣缸，設置了壓力檢測傳感器，一旦壓力低于給定值，則自動停止轉盤并報警；為了防止封口沖床在工作時出現(xiàn)人身事故，在沖床上安裝了光電檢測傳感器，一旦人手接近沖頭，則設備自動停機并發(fā)出報警信息；為了防止由于調整失誤而損壞轉盤上的氣缸，特地新增了機動互鎖裝置，從而有效地保護機械和氣動裝置；此外控制軟件中還在多處使用了冗余控制，從而保證了設備的正常安全運行。

4、結語

為了提高系統(tǒng)的可維護性，在觸摸屏和設備上設置了許多狀態(tài)信息的指示和故障顯示以及聲光報警。在pLC系統(tǒng)內部設置了故障診斷功能，當出現(xiàn)故障時就自動停車，實現(xiàn)自我保護。為了便于用戶的操作，縮短維修時間，在pLC控制軟件中，巧妙地運用了HR型保持繼電器和計數(shù)器的保持性，使得生產(chǎn)線在任意時刻停機，在排除故障后，不必手動調整，就可繼續(xù)正常工作。經(jīng)實際使用表明：該控制系統(tǒng)具有結構簡單、成本低、可靠性高、使用靈活方便、便于維護等優(yōu)點，在實際生產(chǎn)使用中效果很好。