非标自动化设备控制系统的标准化分析

廖均克

（广东鸿宝科技有限公司，广东 东莞 523000）

0 前言

伴随现代科技持续进步发展，工业生产对自动化非标设备依赖程度持续提升，自动化非标设备引入后，企业得以实现增收，但有着更高安全稳定层面要求，只有做好自动化非标设备的控制系统标准化各项设计工作，才可更好地维持系统稳定且安全的运行状态。因而，综合分析自动化非标设备的控制系统标准化有效设计有一定的现实意义和价值。

1 工艺流程

锂电池过多注液量通常会使电池产生起鼓，以至于电池厚度缺乏均匀性；而若锂电池过少注液量则电池容量及其循环次数会减少；在一定程度上，不均匀的注液量是电池容量及其循环性能缺乏一致性的主要原因，均会对锂电池实际性能产生影响[1]。机械专业非标自动化锂电操作工艺，以分选即注液为主，涉及称重分拣、真空抽取、电解液科学注入、渗透静置、科学处理残液各个步骤，分选及注液效率均相对较高，产品质量可得以保证。

2 系统的标准化有效建设方案

2.1 在系统结构层面

因自动化非标设备有着多种功能，且小建造批量，若想从整体上确保控制住系统实现标准化，往往难度系数相对较大。但从基本的构成单元层面实施，注重化整为零及模块化等。可接收上游所发送设计方案之后，拆解系统，在系统中寻找到共同点，分开处理系统工艺运行总体逻辑、硬件基本配置等，提炼、归类处理系统内装所有功能单元相应执行元件及检测元件基本类型，以检测及执行元件为系统独立单元，将标准化的功能模块构建起来，结合系统工艺运行总体逻辑，实施系统控制逻辑编辑，有效组合功能模块，实际规划期间需以系统控制逻辑为基础，结合具体需求，实施模块增减处理，详细方法如下：独立设计设备主控回路和逻辑性控制回路，对图纸及程序结构予以合理优化，便于将设计及查阅效率有效提升；借助软件实现逻辑控制系统功能，如不需要做特殊考虑，需注重硬件线路简化，尽量少用硬件，确保修改处理软件便捷性和系统总体灵活度均可得以提升[2]。

2.2 在电池制作层面

锂电的自动化系统设备，即锂电池实际出产期间所用相应制作设备。在一定程度上，锂电设备往往会直接影响着锂电池自身功能性，这属于决议因素之一。锂电池出产工艺较长，出产过程有50 多道工序，相应需求50 多种设备来完结各道工序的制作。工艺环节决定了锂电池设备杂乱，专用性强。类型不同锂离子的电池，在具体制作期间工序段通常以制作极片、科学拼装电芯、有效激活测定点芯、快速封装电池为主。制作极片，该部分工艺所涉及工序以搅拌与涂布作业、辊压与分切处理、制片作业、极耳成型为主，属于制作该锂离子的电池重要构成部分，往往对极片所用制作设备有着极高功能性、稳定及精度性、自动化层面出产效能标准、要求；拼装电芯，该部分工艺实操工序以卷绕或叠片作业、预封装处理电芯、电解液的科学注入为主，在精度性及功率层面有着高标准；激活测定电芯，该部分工艺当中所涉及工序侧重于电芯化成及其分容检测；封装电池处理工艺，侧重于对构成该电池组相应单体电池实施科学测验及分类处理，并予以串并联科学组合，测验拼装完成后电池组具体功能及牢靠性。

2.3 在重要技术层面

2.3.1 在多工序式的协同化控制技术层面

机械专业非标自动化锂电运行过程涉及多工序操作过程，产品最终质量会受各个工序的操作质量影响。那么，为有效把控机械专业非标自动化锂电运行过程，就务必注重多工序式的协同化控制技术的有效应用，着重考虑到所有工序相互间协调配合运行，以便于获取最佳的一个整体实施方案。多工序式协同控制基础模型，内部涉及目标化、选定还有控制层面系统装置。目标优化的模型完成选定，目标相应优化层借助此模型，优化下游所有关键性工序参数，补偿上游部分工序偏差所致产品品质层面特征影响；选定装置层，需着重考虑到装备各项性能及其可用性、具体的生产时间等，最终选定状态最佳装备，将各个工序操作完成；那么，为确保产品批次相互间差异得以减少，装置控制层须基于Run-to-Run 落实相应的装置控制。

2.3.2 在快速注液操作技术层面

机械专业非标自动化锂电实际操作期间，快速注液操作技术往往包含着锂电池的多道注液工序，如夹具精密性定位、分次注液、电池释放和残液处理等各项操作技术。

（1）夹具精密性定位操作技术。机械专业非标自动化锂电下，制造加工锂电池过程，电解液须经电池上面注液孔实现有效注入。我国现阶段所用注入方式是以转盘形式为主，因受结构层面限制呈现出高漏液率、低效率等情况，以至于锂电池长时间接触空气，会吸收空气内部大量水分，电解液会有失效风险，对锂电池总体使用安全及质量，使用寿命将难以得到保证。机械专业非标自动化锂电池注液操作工艺下，电池的夹具机构能够与上下料的机械手高效协作，有序落实锂电池的真空注液还有循环静置。设全封闭形式的夹具结构，确保锂电池于注液过程不会产生变形现象。装夹操作期间，借助导向气缸开启，有效推动着定位销所对应移动板实现上下运动，且和夹具上面定位销孔得到有效扣合状态，扣合后，可确保精确定位；完成扣合夹具与移动板会受驱动气缸所影响，可以移动于导轨上面逐步移动到注液工位，实现电解液的定量注入，再进入到循环静置相应工位。夹具能够与机械手密切配合，顺利完成锂电池上下料操作过程，动作精准且迅速，实现高效率上下料操作。

（2）分次注液操作技术。锂电池常规注液及装静置方式主要是对锂电池实施一次性的注液及静置；动力式锂电池因有着极大注液量及较长静置时间，常规实施一次性的注液及静置，往往对电解液有效吸收较为不利，且注液呈稳定性较差、静置时间较长等突出问题，对产品质量及其一致性影响相对较大。机械专业非标自动化锂电下实行分次注液，把动力式锂电池实际注液过程合理划分呈若干注液及静置的循环操作过程。电池可随着夹具上到注液工位，借助注液泵把电解液有效注入到注液机构所在注液杯中，注液子站会沿着导轨逐步进入到后续循环的静置工位，经多次的正负压式循环操作确保电解液稳步注入到其电池内部，锂电池整个注液及静置分层操作过程即可完成。因注液及静置均须分多次实施，每次注液均为少量，电芯可更好地吸收电解液，因为少注液量，故每次完成注液后的电解液均极易渗透，该注液及静置过程所用时问极少。针对20AH 容量动力式的锂电池，建议以直线式的转移还有多工位类型结构，达（3～4）ppm装备产能，则可有效提升其注液速度[3]。

（3）电池释放和残液处理操作技术。机械专业非标自动化锂电池注液操作工艺下锂电池相应循环静置部分作业完毕，活塞杆则降至所密封注液相应杯口，注液杯须提升有效性释放电池，启动系统内部吹残液的专用机构过后便可彻底清洁该注液杯内残余全部电解液，为实现高效清洁，机械专业非标自动化锂电池注液操作工艺下，设电池释放及吹残液专用机构。该吹残液的专用机构，须设成密封形式的机构，确保可以和注液杯所在下端位置注液口实现有效性的密封结合，避免吹气期间内部所剩余的电解液到处飞溅。

2.4 称重分选自动系统

机械专业非标自动化锂电池工艺下，改进了称重分选传统动作工序，实现串行至并列的转变，有序落实取放料操作、分选称重还有收料。第一片的极板称重期间，要求第二片处于等待状态；在第一片实施分选操作期间，第二片则实施称重，等待的则是第三片，为机械专业非标自动化锂电池工艺有序操作奠定良好基础。设备实际运行期间，三个工位均须维持有序的运行状态，工位转换期间，传感装置不做功，可实现更加有效地利用传感装置。机械专业非标自动化锂电池工艺内设机械运动问歇形式系统装置，在机构实施问歇运动期间，加速度呈平稳变化状态，动作速度可得以提升，运动件实际加速度运行期间可实现平稳变化。结合实际的生产工艺及其控制要求，需借助PLC 的梯形图科学编程，使逻辑顺序及其称重检测得以有效控制运行。

3 结语

从总体上来说，自动化非标设备的控制系统标准化具体设计期间，要求广大设计者能够结合具体情况、需求等，把握好设计要求，做好设备选型、模块及功能设计等各项设计工作，把握好电池制作、多工序式的协同化控制、夹具精密性定位、分次注液、电池释放和残液处理等各项操作技术，注重称重分选自动系统的合理应用，确保所设计自动化非标设备的控制系统更加符合于标准化运行需求，推进着工业生产持续的进步发展。