一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置的製作方法

2023-07-13 20:00:36

專利名稱：一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰電池生產線領域，具體涉及一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置。
背景技術：
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用對環境要求非常高。隨著二十世紀微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求，鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。目前鋰電池大量應用於通訊工具、數碼家電、儲能電源系統以及交通工具等諸多方面。隨著鋰離子電池以其特有的性能優勢及普遍應用，對其生產要求也越來越高。現代鋰電池生產線的主要流程有以下幾個部分組成混料-塗布-輥壓-分切-卷繞/疊片-裝配-注液-化成-分容，其生產過程分為以下四個階段冶煉、半成品、熱處理、合金粗碎和包裝。一般鋰電池的各個生產環節由工人的操作完成，各個工種之間由生產組長統籌安排，鋰電池質量受人為因素幹擾影響較大，產生的劣次品率較大，另一方面，鋰電池芯過充電壓高於一定電壓後,會開始產生副作用，過充電壓愈高,危險性也跟著愈高，正極材料內剩下的鋰原子數量不到一半，此時儲存格常會垮掉，讓電池容量產生永久性的下降，如果繼續充電，由於負極的儲存格已經裝滿了鋰原子，後續的鋰金屬會堆積於負極材料表面，這些鋰原子會由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶，這些鋰金屬結晶會穿過隔膜紙，使正負極短路，有時在短路發生前電池就先爆炸，這是因為在過充過程，電解液等材料會裂解產生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，氧氣與堆積在負極表面的鋰原子發生反應，進而爆炸。

實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種自動化水平高、安全可靠的帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置。本實用新型解決上述技術問題的技術方案是一種帶智能監測系統的鋰電池生產線空，其包括信號採集模塊、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC、IXD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置，所述信號採集電路、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC依次串接，信號採集電路把採集到的信號送到信號調理電路進行調理，調理過的信號經濾波電路濾波後送到可編輯邏輯控制器PLC，可編輯邏輯控制器PLC分別與LCD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置相連。上述信號採集模塊包括溫度傳感器、溼度傳感器、氣體傳感器、壓力傳感器。上述濾波電路包括一個二階低通濾波器。上述一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置還包括數據儲存/列印模塊。本實用新型的有益效果在於[0010]1、本實用新型在工作過程中通過傳感器對各個生產環節過程進行全程監測及跟蹤控制，通過PLC可以進行比較並發出相應報警信號，同時控制調節裝置對其進行相應調節。2.本實用新型與PC機連接並配有列印/儲存接口，可以保存或列印出狀態值。3、本實用新型以可編輯邏輯控制器PLC為核心控制，具有信號檢測與反饋功能，提高了生產線的自動化水平，其可靠性及抗幹擾能力都能得到保證。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。參見圖1，本實用新型包括信號採集模塊、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC、IXD顯示屏、鍵盤、警示燈、數據儲存/列印模塊以及調節裝置，所述信號採集電路、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC依次串接，可編輯邏輯控制器PLC分別與IXD顯示屏、鍵盤、警示燈、數據儲存/列印模塊以及調節裝置相連，可編程邏輯控制器PLC對從濾波電路接收到的信號進行辨識、分析和處理，得到的結果通過調節裝置對生產線相應環節進行調節，控制警示燈顯示當前的生產狀態，同時將實時的控制的狀態通過LCD顯示屏顯示。。鋰電池生產各個階段的檢測信號主要有以下幾個方面冶煉過程中對其成份和雜質含量檢測信號；半成品加工過程中對合金組織結構和雜質信號檢測、化學成分合金化學成份應與設計成份相比較信號、電化學容量的檢測信號；熱處理過程中，對該過程氧氣與氬氣的檢測信號、熱處理的溫度檢測信號、加工平臺的壓力檢測信號；合金粗碎、制粉和包裝全過程中氬氣的檢測信號、合金粉的成份和雜質含量檢測信號、合金的電化學容量及充放電特性檢測信號。信號採集電路由多個傳感器組成，包括溫度傳感器、溼度傳感器、氣體傳感器、壓力傳感器等，傳感器出來的信號在設備工作過程中到的來自外部環境、調節設備本身因素幹擾較多，幹擾信號的濾除對於準確測量溫度、溼度和氣體成分有重要意義。信號採集電路把採集到的信號送到信號調理電路進行調理，在信號進入可編程邏輯控制器PLC之前，首先應對其進行濾波，在濾波電路中，採用一個二階低通濾波器，該濾波器能較好地濾除幹擾信號，信號調理電路發出的信號經濾波電路濾波後送到可編輯邏輯控制器PLC中。可編程邏輯控制器PLC實質是一種專用於工業控制的計算機，其硬體結構基本上與微型計算機相同，基本構成為(I)電源；(2)中央處理單元(CPU) ；(3)存儲器；(4)輸入輸出接口電路；(5)功能模塊；(6)通信模塊；同時，可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(1)使用方便，編程簡單(2)功能強，性能價格比高；(3)硬體配套齊全，用戶使用方便，適應性強；(4)可靠性高，抗幹擾能力強；(5)系統的設計、安裝、調試工作PLC用軟體功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制櫃的設計、安裝、接線工作量大大減少；(6)維修工作量小，維修方便，故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。可編輯邏輯控制器PLC參數的設置主要通過鍵盤實現，包括開機、停機、上翻、下翻、菜單鍵、確認鍵、數字上調鍵、數字下調鍵、復位鍵、系統鎖定鍵共十個按鍵，各項參數設置需要在控制器通電之後，系統運行之前完成。控制器通電後，用戶可按菜單鍵進入參數設置主菜單，設置好各個參數後，按確定鍵，控制器按照所設參數運行，否則控制器按上次所設參數進行運行。本實用新型採用三個警示燈，可以顯示正常工作、系統加載、系統警告三種狀態。當出現以下情況時，系統立即警告(a)成份和雜質含量檢測超過設定值；(b)合金組織結構和雜質超過設定值(c)化學成分合金化學成份應與設計成份信號相比較超過設定值(d)電化學容量的檢測超過設定值；(e)氧氣與氬氣的檢測信號超過設定值(f)熱處理的溫度檢測信號超過設定值(g)加工平臺的壓力檢測信號超過設定值(h)合金粗碎、制粉和包裝全過程中氬氣的檢測信號超過設定值(i)合金粉的成份和雜質含量檢測信號超過設定值(j)合金的電化學容量及充放電特性檢測信號超過設定值(k)超過保養期限。對於產品加工質量的優劣最終通過相應測控裝置對鋰電池進行電壓檢測鋰電池正、負極間的供電電壓經電壓檢測器件檢測後，送入到PLC內與預置的鋰原電池電壓進行比較，再由PLC對其進行判斷鋰電池是否合格，同時將結果傳輸到控制室內。系統運行後，PLC首先對各路由傳感器輸入的信號進行分析，傳感器輸出值超出設定範圍或沒有輸出信息，則系統指示燈進行報警且不能開機運行，同時在LCD顯示屏上顯示出錯的具體信息，此時須按復位鍵復位後重新運行。PLC在運行過程中，實時地對各路溫度、壓力等信號進行巡迴檢測，如果檢測到信號超過報警設置值，系統指示燈報警。同樣，如果保養信息超報警設置，控制器也必須報警並顯示具體信息。每次報警後，若要繼續運行該系統裝置，必須按復位鍵復位後重新運行。在運行過程中，如果出現緊急停止的情況時，PLC需及時對各個控制設備斷電，出現跳機後，要想繼續運行該系統裝置，須按復位鍵復位後重新運行。本裝置需設置四種工作模式即正常工作模式、維修保養模式、信息預置模式、後臺管理模式。本裝置通過傳感器檢測鋰電池生產過程中原材料檢驗、配料檢驗、半成品檢驗、真空或充氮氣包裝檢驗及成品檢驗過程，並將實時監測、檢驗的結果傳遞到控制室中，操作員可以通過反饋的信息對生產過程進行指導，同時管理者也能根據產品的各項數據，對生產進行全面指導與改進。本實用新型由傳感器實時監測鋰電池生產線各個生產環節的情況，將檢測的信號經過調理、濾波後輸入到可編輯邏輯控制器PLC中，PLC將模擬信號轉換為數位訊號，並針對數位訊號進行辨識、分析和處理，得到的結果通過調節裝置對生產線相應環節進行調節，控制警示燈顯示當前的生產狀態，同時將實時的控制的狀態通過LCD顯示屏顯示；PLC通過乙太網與PC網絡通信接口相連接，對相關結果進行保存/列印並建立資料庫對其進行儲存。由此使得鋰電池生產線具有一定的自動調節水平，提高了鋰電池生產的自動化水平和安全性，減少鋰電池生產的次品率，同時節省了人工勞動、降低了資源消耗。
權利要求1.一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置，其特徵在於包括信號採集模塊、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC、IXD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置，所述信號採集電路、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC依次串接，信號採集電路把採集到的信號送到信號調理電路進行調理，調理過的信號經濾波電路濾波後送到可編輯邏輯控制器PLC，可編輯邏輯控制器PLC分別與IXD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置相連。
2.根據權利要求1所述的一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置，其特徵在於所述信號採集模塊包括溫度傳感器、溼度傳感器、氣體傳感器、壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置，其特徵在於所述濾波電路包括一個二階低通濾波器。
4.根據權利要求1所述的一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置，其特徵在於還包括數據儲存/列印模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種帶智能監測系統的鋰電池生產線控制裝置，其包括信號採集模塊、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC、LCD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置，所述信號採集電路、信號調理電路、濾波電路、可編輯邏輯控制器PLC依次串接，可編輯邏輯控制器PLC分別與LCD顯示屏、鍵盤、警示燈以及調節裝置相連。本實用新型由傳感器實時監測鋰電池生產線各個生產環節的情況，將檢測的信號輸入到智能檢測系統中，通過系統辨識、分析後對各個調節裝置進行相應控制，由此使得鋰電池生產線具有一定的自動調節水平，提高了鋰電池生產的自動化水平和安全性，減少了鋰電池生產的次品率，同時節省了人工勞動、降低了資源消耗。
文檔編號G05B19/05GK202870560SQ20122061253
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者周放 申請人:湖南四菱工控技術有限公司