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DA200高性能交流伺服系统在锂电池卷绕机的应用
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一、全自动卷绕机概述:

全自动卷绕机是把整卷的正负极片和隔膜通过卷绕的方式做成电芯的关键设备,主要动作流程包括:预卷、入片、卷绕、极片和隔膜裁断、换位、贴胶带、下料等;方型卷绕机由于其卷针形状的不规则性,要保证卷绕过程中的线速度恒定和张力波动小,对控制系统的要求特别高。

二、卷绕示意图:

三、系统架构图:

* 采用运动控制器+英威腾DA200高性能伺服系统的控制方案。

* HMI采用以太网通讯,快速实现人机数据交换。

* 可分布式安装I/O或模拟量模块。

四、关键技术:

1.【变转速控制】

* 系统支持恒转速控制和变转速控制,可通过HMI选择。

* 变转速采用电子凸轮控制方式实现。

* 变转速控制能使整个机械系统稳定,较易实现高速运行和稳定的张力控制。

2.【张力控制】

* 各极片、隔膜在每个动作阶段可单独设置张力大小。

* 在正常卷绕阶段可以按长度设六段不同的张力。每段张力可以按线性变化,也可以按圈线性变化。

* 张力设置灵活,能很好解决电芯变形问题。

3.【自动纠偏】

当设备运行速度比较快时,纠偏响应时间要求比较快。

* 运动控制器1ms任务扫描周期。

* EtherCAT传输速率:100Mbaud。

* 伺服响应控制器指令<2ms。

* 采用PI控制算法。

4.【主动放卷】

* 主动放卷能使整个片材运行更加平稳,从而降低张力辊的波动,使张力更稳定。

* 应用运动控制器的电子齿轮功能,以收卷速度为主轴,以放卷为从轴,实现放卷快速响应收卷速度。

* 实时求取当前卷径,作为电子齿轮的参数。同时当前卷径作为空卷报警的依据。

五、主要功能

1.【不良极片单卷剔除】

* 根据检测装置检测极片,对不良极片可单卷排除并报警。

* 可判断当前不良极片是否在当前卷绕电芯内。如果在电芯外,不影响当前电芯卷绕,并在下个卷绕周期自动卷绕不良极片并剔除。

2.【报警功能】

* 多达200条报警信息。包括机械干涉预报、气缸故障、程序控制报警等。

* 保护功能齐全。

* 能让操作工快速定位问题点,提高效率。

3.【手动和单步运行】

* 更好地支持设备调试、换料处理及故障处理。

六、方案特点:

1、EtherCAT高速工业以太网,支持多达64轴,满足卷绕焊接一体机的控制要求。

2、实时大容量存储生产过程数据,为质量追溯提供数据保障。

3、采用远程I/O就近安装,帮助客户节省各种配线和维护成本。

4、 完全支持IEC61131-3国际标准的编程环境,工程师无缝切换。

5、卷绕曲线完全通过自学习的方式实现,不需要设置任何卷针参数。

七、方案优势

* 张力波动小:实际极片和隔膜张力波动<5%。

* 卷绕速度快:200mm宽卷针实测线速度>800mm/s,线速度波动<5%。

* 纠偏响应快:驱动器内部处理纠偏,直接响应无须再经过控制器 。

* 可采用控制器处理纠偏,扫描周期1ms。

* 裁切精度高:8米长极片裁切误差小于2mm

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