基于台达20PM运动控制器的电池极片轧辊机

摘  要：本文在阐述轧辊机工作原理、工艺要求的基础上，主要介绍台达DVP-20PM00D运动控制器在轧辊机上面的应用与相关控制程序概要。
1  引言
        移动电子市场造就出包括镍氢电池、锂离子电池、聚合物电池等许多种类庞大的电池制造产业。电池极片有色金属压延的辊压机及其连轧生产线，为机电自动化系统提供了新的应用领域。
        锂电池极片压延辊压机如图片1所示。压延钢棍把薄厚不均的电池极片卷材经过压轧制得高密度均质级片材料，提高电池的容量。在压延钢辊的两侧分别有一个控制“斜铁”的伺服系统，“斜铁”的作用是控制轧辊的位置，是保证轧制工艺的基础。根据轧辊位置调整轧制液压，控制轧辊在极片上面的轧制压力值。传统的“斜铁”是采用步进电机伺服系统控制方式，控制精度受到限制，极片上面的压力完全靠人工经验来判断和实现液压调整。

2  系统设计
        整个机器的工作是控制张力的收放卷流程。关于收放卷横张力控制部分采用台达BW系列变频器，已经测试成功，本文着重介绍20PM运动控制器应用部分。
2.1 工艺技术指标
（1）保持极片在收卷的过程中保持张力恒定。
（2）保证斜铁走位的准确，压力给定的准确。
（3）最高线速度为30米/分，最低线速度为0米/分。
2.2 系统原理设计
        极片压延辊压机自动化系统基于台达机电技术平台。配套PLC包括主机DVP16EH00T2和扩展模块DVP-20PM00D；DVP04AD-H2；DVP04DA-H2；DVP08SN。触摸屏人机界面DOP-A10THTD。系统架构如图2所示。
        PLC控制器DVP16EH00T2主要是实现对从站模块的控制，通过自身的数字量的点和20PM所带的数字量点实现对收卷、放卷、报警、整机启动、整机停止、切边、纠偏控制器等多个点的控制。DVP-20PM00D运动控制器完成对两轴伺服“斜铁”的精确控制，模拟量模块是实现液压部分电压信号的采集，然后通过PLC处理后再输出控制。


2.3运动控制模块简介
        台达DVP-20PM00D运动控制扩展模块的最大特点是直接提供电子凸轮功能，或者说DVP-20PM00D是内置电子凸轮功能的PLC,所以有些场所直接称呼DVP-20PM00D为台达20PM运动控制器。选择20PM的原因就是因为20PM是专用的运动控制模块，这块模块不但同时可以控制双伺服，而且有双手摇轮输入，并且模块本体还带有8入8出的数字量控制点等诸多因素，这样可以大幅度提升产品在市场上的竞争能力。
        台达DVP-20PM00D采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制，并且可以接入手摇轮，高速脉冲输出可以达到500KHZ，可以作为主机也可以作为从机，灵活性更高。
3  运动控制编程设计
3.1 卷材牵引
        主牵引传动采用VFD370B43B变频器实现。变频器的DFM数字频率输出，通过PLC的SPD指令采集变频器的工作频率，然后在程序里面转换成单位为“米/分钟”的数据从而达到在人机界面上面的显示：
程序部分如下：

3.2 长度计量
整个设备在正式生产运行的时候是必须对电池极片进行测量的，对此采用一个0.1米/脉冲的类似编码器的计米器，安装在张力浮动辊上面，从而实现自动计量长度。
计米器程序如下：

3.3 20PM运动控制初始化
20PM的初始化和部分程序如下：

20PM地址定义如下：


      在设备的传动侧，可以实现对2台伺服的联动控制和单独控制，暂时客户由于经费原因暂时没有使用手摇轮，在后续机型当中会把手摇轮加上去，这样单独控制会更加简单。伺服的行走距离可以通过触摸屏上面进行设置，可以通过触摸屏显示当前行走距离，可以显示当速度，可以通过“归零”按钮实现对单个伺服的回原点控制。可以通过配方功能把伺服的一些参数提前写入到触摸屏里面，随时根据情况进行调整。
3.4 20PM应用经验
        20PM运动控制器程序设计的关键在于熟悉产品控制重点，在软件方面要充分理解20PM里面的特殊寄存器和CR特殊寄存器之间的关系，这一点在刚刚接触20PM运动控制模块的时候会经常出现的问题。在程序设计的难点主要集中在“主程序”、“副程序”、“运动副程序”三者之间的关系，否则会出现不能正常控制的现象。对于这一点，必须认真参看使用说明书。
4  结束语
        目前该系统已正式投产使用，客户已经提供给深圳比亚迪公司1套，其余4套正在生产中。此外，DVP20PM00D在其它机电一体化制造领域完全有能力适应复杂的要求，这些行业例如：手机生产线的涂胶机、包装机行业中的飞剪、机床行业中的飞锯、印刷机行业中的电子轴裁切及套印、纺机行业中的精密络筒绕线等等。