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1行業介紹

    鋁塑膜成型機是鋰離子電池鋁塑膜包裝膜的自動成型設備，可實現從包裝膜卷材到單個成型包裝膜的自動化操作。近年來鋰電池行業發展迅速也帶動了相關的產業設備發展。

    根據國家統計局數據，2015年全國鋰離子電池行業累計完成銷售收入4474億元，同比增長5%。主要產品是鋰電池企業收入2030億元。占到行業45%，鎳氫電池行業收入430億元，占到10%；其他電池行業占到45%。鋰電池行業的收入增速20%是最高的，碘酸等其他電池行業的而收入下降7%。從電池行業的成本看，成本壓力較小，鋰電池的成本增長慢于收入增長兩個百分點；鎳氫電池的也是稍慢，鉛酸等其他電池的成本下降快于收入下降1個點。行業運行狀態總體很好。

2系統設計方案

2.1方案背景

    設備主要包括六個部分：自動放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動送料、裁切。電控系統核心部件為沖壓成型伺服/送料伺服/頂料伺服輔以刀架步進與修邊步進。多軸應用伺服以適應較寬范圍的產品尺寸，且保證準確的送料斷切長度；沖壓成型部份選用帶扭矩到達信號輸出之伺服連接模具，操作方便，精度準確；生產不同尺寸的產品只需要更換模具；斷切部采用步進電機連接絲桿，氣缸帶動切刀動作。

    目前市場上主要的控制系統是PLC+伺服的方式，但是成型沖壓部分多采用液壓控制，控制精度較低。PLC主要有三菱，臺達等，HMI主要有維綸通，臺達等。綜合比較后，永宏FBS系列PLC+HU觸摸屏+扭矩伺服的成套方案在性能和功能上較其他產品方案有優勢。

2.2客戶需求

    根據客戶要求，單機共計有5軸NC控制，其中刀架步進與裁刀步進可通過外部切換實現。工作時送料伺服自動送料，長度OK后壓緊并穿刺，扭矩伺服壓下，扭矩到達壓緊后頂升伺服上升完成成型動作，各部分回位后拉料送出并進行裁斷。對于不同規格的產品其需要的扭矩值是不同的，客戶需要扭矩限制值（即扭矩到達信號反饋出來時刻的扭矩值）觸摸屏上可調整。

2.3解決方案

    鋁塑膜成型機的核心控制系統是永宏FBS-60MCT2-AC主機+FBS-2DA模擬量輸出控制器；搭配永宏7寸HF-070L-00觸摸屏作操作控制。傳動控制系統由伺服、步進、絲桿、皮帶輪等構成；設備應用還包括了外圍的接近開關、磁性開關，以及開關按鈕等元器件。

3系統硬件設計

3.1硬件配置

    設備核心主要由拉料/沖壓/裁切三大部分組成。其中沖壓部分由上下兩個伺服來完成，上部的扭力伺服將材料壓得足夠實后下部頂料伺服往上沖壓實現成型。

3.2機械結構

    鋁塑膜成型機主要由自動放料、穿刺、沖壓成型、壓緊、自動送料、裁切六部分組成。

3.3電氣控制

    鋁塑膜成型機的核心控制系統是永宏FBS-60MCT2-AC控制器，通過FBS-2DA模塊輸出電壓控制伺服扭矩；搭配永宏7寸HF-070L-00觸摸屏作操控。PLC接線如圖3-3，電氣控制柜接線圖如3-4.

4系統軟件設計

4.1工藝流程

    設備工藝流程具體如下：設備開機，各軸伺服回原點，選擇連續/單步模式工作。連續模式，扭矩伺服下壓，扭矩到達后頂料上升，沖壓完成后送料伺服定長送料，裁刀跟進切片，裁刀回退切斷。單步模式，送料伺服定長送料，裁刀跟進切片，裁刀回退切斷，而后扭矩伺服下壓，扭矩到達后頂料上升，沖壓完成。

4.2控制流程

4.3PLCI/O點配置

    根據設備工藝流程和控制流程要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置；永宏PLC輸入輸出點配置如表4-1。

4.4PLC功能指令應用

4.4.1NC定位控制

    FATEK-PLC將目前市售專用的NC定位控制器功能整合在FATEK-PLC內部SoC芯片內，免除PLC與專用NC定位控制器間的繁雜的數據交換與鏈接程序外，更大幅降低整體成本，為使用者提供一價廉質優、簡易方便的PLC整合NC定位控制器的答案。

    FBS-60MCT2-AC主機可控制4軸的定位運動，速度高達200KHz；完全勝任控制步進作定位控制之需求。在軟件內規劃好IO組態后，只需通過永宏PLC的FUN140功能指令，即可實現NC定位控制。永宏PLC的NC定位指令簡單易懂，采用填表格的形式，輸入每一步的定位速度、方向、行程、切換條件等參數，即可實現伺服精準控制。

4.4.2伺服扭矩控制

    扭矩伺服接觸產品前與離開產品后均采用位置控制，速度可調控制。將伺服規劃為位置-扭矩模式，通過外部IO點切換伺服的工作模式，結合邏輯程序實現簡單高效控制。

5結論

    通過現場調試，鋁塑膜成型機的工藝動作均已完善，功能要求滿足客戶需求，產品加工效果與效率均符合客戶要求。調試運行產能可達1200個/每小時，解放勞動力的同時提升了客戶產能與經濟效益。