【正文】 初溫 10℃，終溫 550℃，升溫時間 20min，確定電阻絲的功率為 3KW，電流為 8A。冷卻裝置的動作必須通過 水流傳感器 來實現(xiàn)，根據(jù)流量和φ 20mm 的水管，最終確定型號為 L20 電磁閥。 本設計所采用的冷卻裝置為哈夫模冷卻，哈夫塊上開設冷卻水道，模坯上開設出水、入水管道的避空槽。 第 3章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理設計 12 (6)冷卻水道應避免設在可預見的膠件熔接痕處。 (4)降低入水口與出水口的溫差。一般水道直徑選用 ， ，兩平行水道間距取 40~60mm。 如上圖 所示為氣動回路圖，因為設計中所用的電磁閥和氣缸都是單相 的，因此下圖可以反映其它氣動回路，表 為圖 氣動回路圖 P L CC O MX iD A 9 3圖 DA93 與 PLC 接線圖 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 11 氣動回路器件明細表。但是單純的電磁閥控制 氣缸會產(chǎn)生前后壓差變化，從而影響流量穩(wěn)定，所以本設計中必須配備調(diào)速閥，可以選擇 AS3201F0208S 和 AS4201F0410S。 具體的實現(xiàn)的方法是利用電磁閥是用來控制氣缸的， PLC 程序可以通過電磁閥線圈的電信號來反饋，氣缸的可以滑動的指示燈應該是感應開關，是用來感應氣缸位置的，當感應到氣缸到達極限時給 PLC 信號，讓 PLC 控制下一步動作，為了讓感應開關和 PLC觸點直連，感應開關必須是小功率、小電流，最終確定感應開關的型號為 DA93磁性開關 ，最大開關電流為 100mA，最大容量為 10W，符合設計要求，因為系統(tǒng)需要 8 個氣缸，每個氣缸需要 2 個磁性開關，所以需要配備 16 個 DA93 磁性開關，圖 為感應開關與 PLC 的接線圖。 電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來控制氣體的流動方向，可以通過不同定制的電磁閥來控制一個氣體多路的 運動方向，就如同三項電路中的繼電器線圈的通斷，只不過是動力源不同而已。 氣動回路 氣動回路是用來為蓄電池電極鑄焊提供動作， 整個設備的加工動作離不來氣動回路，不同的氣動回路會產(chǎn)生不同的動作。 圖 三菱 PLC 與 FX2N2AD 的接線方式 圖 FX2N2AD與 PCT300以及 PT100的接線圖 M I K P C T 3 0 0+P T 1 0 0 F X 2 N 2 A DV I NI I NC O MV I NI I NC O MC H OC H 1M I K P C T 3 0 0+P T 1 0 0常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 9 上位機監(jiān)控 上位機俗稱 PC 機，上位機監(jiān)控的作用是用來顯示系統(tǒng)的工作情況，并把這些工作情況及時的反映到屏幕上，并且要發(fā)出控制指令。本設計的溫度為 500 度 550 度，轉換為 2 進制為 10 位，三菱 PLC 有獨立的 AD 模塊，分辨率為 12 進制的高精度模擬量輸入，匹配度高，而且可選的型號與模擬量的第 3章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理設計 8 輸入通道相關，考慮溫度檢測電路需要 2 個通道，所以 AD 模塊的選型確定為FX2N2AD。 SAR 的架構基于一個比較器。所選擇的 A/D 轉換器應能確保模擬信號在數(shù)字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數(shù)字信號處理功能 的平滑接口，這一點很重要。并且變送器的電源最好與 PLC 的電源大小相同，省去不必要的電源模塊。 ,PT100 是 200 至 850度 ,PT1000 是 50 至 300 度 ,PT1000 無法測量 500 度范圍的溫度， ,所以綜上考慮采用 PT100 溫控傳感器能更好的適用設計要求。 熱電偶 的缺點是檢測靈敏度不高．優(yōu)點是較寬的使用范圍；熱敏電阻器制作的溫度傳感器，它的優(yōu)點是在較小的溫度范圍內(nèi)具有很好的溫度檢測能力，缺點就是輸出值的線性度比較差，因此需要線性補償。首先必須有一個溫度傳感器 ，用來測量鉛爐的溫度，然后將傳感器接入到變送器中，將非模擬量變?yōu)榭梢宰R別的模擬量，其次需要一個轉換電路，因為傳感器所測量到的信號為模擬信號，需要將模擬信號轉換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號傳送到 PLC 中。然后將夾具放入脫模入池殼裝置上，啟動運行開關。圖 PLC 系統(tǒng)框圖 P L CA D 模 塊氣 缸按 鈕變 送 器溫 控 傳 感器加 熱 恒 溫電 路冷 卻 裝 置指 定 動 作上 位 機第 3章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理設計 6 第 3 章 鉛酸電池電極鑄焊設備的電氣原理 設計 本次設計是以 PLC 為核心組成的鉛酸電池電極鑄焊設備，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號的輸入通道，用來采集輸入信息。但是單片機由于集成度比較高，面對 500℃的鉛爐很容易造成單片機熱化，以及鉛酸電池電極制造是屬于工業(yè)制造業(yè)，對于產(chǎn)品的產(chǎn)量以及質(zhì)量要求必須按照國家制造業(yè)標準，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是十分重要，單片機很難適應長期靈活編寫的系 統(tǒng)，而且系統(tǒng)維修成為單片機一個比較頭痛的問題，面對這樣受制版工藝、布局結構、器件質(zhì)量等因素的影響以及無法避免的抗干擾能力差，故障率高，不易擴展，對環(huán)境依賴性強，開發(fā)周期長，一個單片機的研發(fā)不經(jīng)過很長時間是很難投入到產(chǎn)業(yè)中等一系列問題，單片機系統(tǒng)控制需要PLC 沒有專用操作站，它用的 軟件 和硬件都是通用的，所以維護成本比單片機要低很多。它采用一類可編程的 存儲器 ，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行 邏輯運算 ，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。從上世紀 80 年代，由當時的 4 位、 8 位 單片機 ，發(fā)展到現(xiàn)在的 32位 300M 的高速單片機。 因為繼電器控制是依靠機械觸點的吸合動作來完成控制的繼電器控制系統(tǒng) , 工作頻率低 , 工作速度慢，與此同時繼電器控制是利用時間繼電器的滯后動作來完成時間上的順序控制。 控制系統(tǒng)方式選擇 當前控制系統(tǒng)領域較為成熟的控制技術主要有三種，分別是傳統(tǒng)繼電器控制和單片機控制系統(tǒng)以及 PLC 控制系統(tǒng)。對于鉛爐來說溫度的高低主要取決于環(huán)境溫度的高低以及設備 自身的穩(wěn)定性。現(xiàn)在國內(nèi)外很多企業(yè)開始研發(fā)智能化的電極鑄焊設備，設備容量小、安裝方 便、便于拆卸以及檢修。全自動鑄焊機的缺點是工效不高，應當加以改進，增加多頭夾具，提高自動化水平以增加生產(chǎn)效率。因此，對于生產(chǎn)工藝和每道工序的要求必須了如指掌，對所用設備更是要懂得其結構、性能及原理。因其低廉的價格、易得的原料、可靠的性能、容易回收以及適合大電流放點等特點，高效產(chǎn)量的鉛酸電池已經(jīng)解決了目前鉛酸電池在市場的需求，但是許多停滯的工業(yè)化企業(yè)仍保留傳統(tǒng)的制造方法，由于市面上的大多鉛酸電池面臨目前鉛酸電池電極鑄焊是一種多工序、多物料、復雜的作業(yè)，因此造成生產(chǎn)過程中的因素會很多，特別是在一些工序在生產(chǎn)中貨收到環(huán)境特性的變化，比如說溫度、濕度、震度等等，因此在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的 質(zhì)量控制會受到人員、設備、環(huán)境、材料、方法等因素，只有保證每一工序都滿足質(zhì)量的要求，才能保證整個生產(chǎn)過程的最終質(zhì)量。本次設計的鉛酸電池電極鑄造控制設備是基于以上可編程控制系統(tǒng)設計的并采 用人機交互，并重點闡述了該系統(tǒng)的硬件、軟件的設計方法，經(jīng)過簡單的運行實踐表面利用新型控制系統(tǒng)可靠性和實用性良好，完全滿足系統(tǒng)設計要求，取得了預期良好的經(jīng)濟效益 關鍵字 ：鉛酸電池電極；可編程控制器；人機交互； 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 Abstract Manufacturing of lead acid battery electrode is a kind of processing equipment of fabricating storage battery, and lead acid battery plays an important role in many areas such as transportation, correspondence, electricity, military, navigation and aviation. The traditional manufacturing method is making use of mechanical drive as the core of control, however, the quality of storage battery and production efficiency cannot be guaranteed because of different conditions and life span and sensitivity of mechanical ponents, as a result, a new kind of control system and process are needed to solve the problems which are revealed in traditional machinery and thus resolve the plexity of the system. The new control methods are various, this design concludes two programmable control systems which are microcontroller and PLC. Nowadays, the two systems are used in major industries, which are reliable, simple, lowefficient, good function and easy debugging. The design is based on the programmable control system and emphasizes on the design methods of hardware and software in this system. Through a trial operation, it demonstrates that the system is reliable and practical, which meets the design requirements and achieve good economic benefit. Key words: lead acid battery electrode。傳統(tǒng)的鉛酸電池電極鑄造采用機械傳動作為控制核心，但受到不同環(huán)境的差異以及機械元器件的壽命和靈敏可靠性的一系列問題，所以很難保證蓄電池的質(zhì)量以及生產(chǎn)的效率，因此需要通過一種更可靠的控制系統(tǒng)以及新的流程來解決傳統(tǒng)機械傳統(tǒng)中所暴露出等等問題，大大的化解龐大系統(tǒng)的復雜度，新型的控制很多，本設計主要提到單片機、 PLC 這兩種可編程控制系統(tǒng)，目前這兩種方式在各大產(chǎn)業(yè)中使用，具有可靠性高、編程簡單、能耗低、功能強調(diào)試方便等優(yōu)點。所以加工設備制造的商品已經(jīng)不單單是面向本國消費，而是要發(fā)展面向出口創(chuàng)匯，逐漸形成目前流行的外向型經(jīng)濟。雖然設備相同，但是操作人員不同，環(huán)境不同，所得 到的結果也不相同。全自動鑄焊是目前的發(fā)展方向，占地小，環(huán)境好，質(zhì)量穩(wěn)定，工效與半自動焊接相當?？删幊淘闹悄芑Ｖ莨W院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 2 的電極鑄焊設備控制系統(tǒng)可以大大的提高傳統(tǒng)機械傳動中出現(xiàn)的元器件老化，控制精度低的問題，不但能使控制系統(tǒng)簡單化，并且可以如期的保證產(chǎn)量與質(zhì)量。所以，溫度是系統(tǒng)的基本控制對象。利用預先制定的鑄焊槽可以方便的達到預期的電極排列，其次鑄焊各個極板之間的電流關系，達到之前要求制定的電壓等級，并且插入電極棒，用于外電 路的正負接入，最后通入稀硫酸，封裝完成整個鉛酸電池的制造流程。繼電器的特點是當其輸入量的變化達到一定程序時，輸出量 才會發(fā)生階躍性的變化。 方案 2 首先先簡單介紹下單片機： 單片機 是一種集成系統(tǒng) 電路 芯片 ，它采用了 超大規(guī)模集成電路 技術將具有數(shù)據(jù)處理能力的 中央處理器 CPU 隨機存儲器RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、定時器 /計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路 轉換器 、 A/D 轉換器 等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的 微型計算機系統(tǒng) ，在工業(yè)控制領域的廣泛應用。如圖 21 所示 圖 單片機系統(tǒng)控制框架 單片機A D 轉 換變 送 器溫 度 傳 感 器控 制 驅(qū) 動電 路氣 動 元 件氣 缸冷 卻 裝 置加 熱 裝 置按 鈕第 2章 鉛酸電池電極鑄焊設備控制系統(tǒng)設計方案 5 方案 3 首先先簡單介紹下 PLC： PLC 是一種數(shù)字運算操作的 電子 系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。如圖 22 所示 結論：第一個方案優(yōu)先排除，