動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器,包括設置在中心位置的MCU，及設置在MCU左側的存儲器、跳線口、數(shù)字量輸入和編碼器輸入，及設置在MCU右側的通訊指示燈、ISP下載口、數(shù)字量輸出和COM通訊口，及依次設置在MCU前的電源模塊、晶振電路和復位電路，及設置在MCU后的兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機控制器；所述數(shù)字量輸入、編碼器輸入、數(shù)字量輸出、COM通訊口、兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機控制器與MCU的連接分別設置有光耦。本發(fā)明根據(jù)對卷針卷繞過程的運動特性分析，獲得卷針卷繞過程最佳運動軌跡計算公式，卷針卷繞電機控制采用DMA加PWM方式，放卷膜卷直徑能在線辨識，放卷電機采用前饋加自適應反饋控制算法，能獨立完成電池卷繞過程中的同步張力控制。
【專利說明】動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有動力鋰離子電池卷繞機張力同步控制主要采用小型PLC為控制器，由于PLC 工作方式決定的本質特性，其控制的實時性能較低，對復雜的運算及處理有一定的局限，在 卷針卷繞按最佳轉速曲線運行時，只能通過多段近似擬合，而達不到最佳運動軌跡。對放卷 運動控制上也很難實現(xiàn)復雜而有效的控制算法，這樣在很大程度上限制了電池卷繞質量的 提高。再者，PLC無法做到量身定制，不可避免地增加設備成本，因此，針對現(xiàn)有技術的不足， 研發(fā)一種控制器能獨立完成電池卷繞過程中的同步張力控制，能根據(jù)對卷針卷繞過程的運 動特性分析，獲得卷針卷繞過程最佳運動軌跡計算公式，放卷膜卷直徑能在線辨識，放卷電 機采用前饋加自適應反饋控制算法，卷針卷繞電機控制采用DMA加 PWM方式，能有效地提高 電池卷繞質量，降低設備成本的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器成為動力鋰 離子電池卷繞機發(fā)展迫切待解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種控制器能獨立完成電池卷繞過程中的同步 張力控制，能根據(jù)對卷針卷繞過程的運動特性分析，獲得卷針卷繞過程最佳運動軌跡計算 公式，放卷膜卷直徑能在線辨識，放卷電機采用前饋加自適應反饋控制算法，卷針卷繞電機 控制采用DMA加 PWM方式，能有效地提高電池卷繞質量，降低設備成本的動力鋰離子方雙針 電池卷繞機張力同步控制器。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的： 一種動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，包括設置在中心位置的MCU，及設 置在MCU左側的存儲器、跳線口、數(shù)字量輸入和編碼器輸入，及設置在MCU右側的通訊指示 燈、ISP下載口、數(shù)字量輸出和COM通訊口，及依次設置在MCU前的電源模塊、晶振電路和復 位電路，及設置在MCU后的兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機控制器；所述數(shù)字量輸入、 編碼器輸入、數(shù)字量輸出、COM通訊口、兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機控制器與MCU 的連接分別設置有光耦。
[0004] 作為優(yōu)選，所述電池卷繞機張力同步控制器工作過程如下： 1) 系統(tǒng)上電啟動時，其他控制器將卷繞過程中需要的速度和圈數(shù)等參數(shù)通過RS485 通訊口發(fā)送給張力同步控制器，張力同步控制器根據(jù)參數(shù)計算出卷繞運動軌跡曲線，隨后 將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好； 2) 同步張力控制器接受到隔膜預卷命令后，按照隔膜預卷運動軌跡完成隔膜預卷動 作，然后根據(jù)工作模式將工作狀態(tài)信號置為正極預卷準備好或負極預卷準備好； 3) 接收到正極或負極預卷命令后，按照正極或負極預卷運動軌跡完成該動作，動作完 成后將工作狀態(tài)信號置為下一步對應的負極或正極預卷準備好； 4) 控制器得到對應負極或正極預卷命令后，按照負極或正極預卷運動軌跡完成負極 或正極預卷動作，動作完成后將工作狀態(tài)信號置為總卷準備好； 5)同步張力控制器接受到總卷運行命令，按照總卷運動軌跡完成總卷動作，動作完成 后將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好，從而完成一個工作流程循環(huán)。
[0005] 作為優(yōu)選，所述MCU為控制系統(tǒng)核心，其能根據(jù)設定的工作參數(shù)(如工作模式、卷 繞速度、卷繞圈數(shù)等）計算生成卷針卷繞運動軌跡曲線數(shù)據(jù)；采用前饋加自適應PID反饋控 制算法，實現(xiàn)放卷電機對收卷運動的同步跟蹤。
[0006] 作為優(yōu)選，所述存儲器用于存儲工作參數(shù)、運行參數(shù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。
[0007] 作為優(yōu)選，所述編碼器輸入用于檢測張力檢測機構的擺動轉角。
[0008] 作為優(yōu)選，所述數(shù)字量輸入用來檢測設備狀態(tài)信號、接收命令信號等。
[0009] 作為優(yōu)選，所述數(shù)字量輸出用于發(fā)出控制器狀態(tài)信號、步驟信號等。
[0010] 作為優(yōu)選，所述跳線口、電源模塊、晶振電路、復位電路、通訊指示燈、ISP下載口、 COM通訊口、兩路收卷電機控制器、兩路放卷電機控制器和光耦都是為配合MCU工作的輔助 電路。
[0011] 作為優(yōu)選，所述存儲器和ISP下載口分別與MCU實行雙向數(shù)據(jù)輸送連接；所述COM 通訊口與MCU的連接通過光耦也實行了雙向數(shù)據(jù)輸送連接。
[0012] 作為優(yōu)選，所述電源模塊、晶振電路、復位電路和跳線口分別與MCU直接實行單向 數(shù)據(jù)輸入連接；所述數(shù)字量輸入和編碼器輸入通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸入連 接；所述通訊指示燈與MCU直接實行單向輸出數(shù)據(jù)連接；所述數(shù)字量輸出、兩路收卷電機控 制器和兩路放卷電機控制器通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸出連接。
[0013] 本發(fā)明的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，該控制器能獨立完成電 池卷繞過程中的同步張力控制，提供了一 RS485通訊端口，采用Modbus-RTU協(xié)議與其他控 制器進行數(shù)據(jù)交換，通過數(shù)字I/O端口指示狀態(tài)信息和接收命令，能根據(jù)對卷繞過程的運 動特性分析，獲得卷針卷繞過程最佳運動軌跡計算公式，卷針卷繞可完全按最佳轉速曲線 運行，卷針卷繞電機控制采用DMA加 PWM方式，根據(jù)卷針卷繞運動軌跡及膜卷直徑能在線辨 識，放卷電機采用前饋加自適應反饋控制算法，有效地提高電池卷繞質量，從而降低了設備 的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。
[0015] 圖1為本發(fā)明動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器的控制系統(tǒng)結構示 意圖。

【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，包括設置 在中心位置的MCU，及設置在MCU左側的存儲器、跳線口、數(shù)字量輸入和編碼器輸入，及設置 在MCU右側的通訊指示燈、ISP下載口、數(shù)字量輸出和COM通訊口，及依次設置在MCU前的 電源模塊、晶振電路和復位電路，及設置在MCU后的兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機 控制器；所述數(shù)字量輸入、編碼器輸入、數(shù)字量輸出、COM通訊口、兩路收卷電機控制器和兩 路放卷電機控制器與MCU的連接分別設置有光耦。
[0017] 其中，所述電池卷繞機張力同步控制器工作過程如下： 1) 系統(tǒng)上電啟動時，其他控制器將卷繞過程中需要的速度和圈數(shù)等參數(shù)通過RS485 通訊口發(fā)送給張力同步控制器，張力同步控制器根據(jù)參數(shù)計算出卷繞運動軌跡曲線，隨后 將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好； 2) 同步張力控制器接受到隔膜預卷命令后，按照隔膜預卷運動軌跡完成隔膜預卷動 作，然后根據(jù)工作模式將工作狀態(tài)信號置為正極預卷準備好或負極預卷準備好； 3) 接收到正極或負極預卷命令后，按照正極或負極預卷運動軌跡完成該動作，動作完 成后將工作狀態(tài)信號置為下一步對應的負極或正極預卷準備好； 4) 控制器得到對應負極或正極預卷命令后，按照負極或正極預卷運動軌跡完成負極 或正極預卷動作，動作完成后將工作狀態(tài)信號置為總卷準備好； 5) 同步張力控制器接受到總卷運行命令，按照總卷運動軌跡完成總卷動作，動作完成 后將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好，從而完成一個工作流程循環(huán)。
[0018] 其中，所述MCU為控制系統(tǒng)核心，其能根據(jù)設定的工作參數(shù)(如工作模式、卷繞速 度、卷繞圈數(shù)等）計算生成卷針卷繞運動軌跡曲線數(shù)據(jù)；采用前饋加自適應PID反饋控制算 法，實現(xiàn)放卷電機對收卷運動的同步跟蹤。
[0019] 其中，所述存儲器用于存儲工作參數(shù)、運行參數(shù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。
[0020] 其中，所述編碼器輸入用于檢測張力檢測機構的擺動轉角。
[0021] 其中，所述數(shù)字量輸入用來檢測設備狀態(tài)信號、接收命令信號等。
[0022] 其中，所述數(shù)字量輸出用于發(fā)出控制器狀態(tài)信號、步驟信號等。
[0023] 其中，所述跳線口、電源模塊、晶振電路、復位電路、通訊指示燈、ISP下載口、COM 通訊口、兩路收卷電機控制器、兩路放卷電機控制器和光耦都是為配合MCU工作的輔助電 路。
[0024] 其中，所述存儲器和ISP下載口分別與MCU實行雙向數(shù)據(jù)輸送連接；所述COM通訊 口與MCU的連接通過光耦也實行了雙向數(shù)據(jù)輸送連接。
[0025] 其中，所述電源模塊、晶振電路、復位電路和跳線口分別與MCU直接實行單向數(shù)據(jù) 輸入連接；所述數(shù)字量輸入和編碼器輸入通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸入連接；所 述通訊指示燈與MCU直接實行單向輸出數(shù)據(jù)連接；所述數(shù)字量輸出、兩路收卷電機控制器 和兩路放卷電機控制器通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸出連接。
[0026] 本發(fā)明的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，該控制器能獨立完成電 池卷繞過程中的同步張力控制，提供了一 RS485通訊端口，采用Modbus-RTU協(xié)議與其他控 制器進行數(shù)據(jù)交換，通過數(shù)字I/O端口指示狀態(tài)信息和接收命令，能根據(jù)對卷繞過程的運 動特性分析，獲得卷針卷繞過程最佳運動軌跡計算公式，卷針卷繞可完全按最佳轉速曲線 運行，卷針卷繞電機控制采用DMA加 PWM方式，根據(jù)卷針卷繞運動軌跡及膜卷直徑能在線辨 識，放卷電機采用前饋加自適應反饋控制算法，有效地提高電池卷繞質量，從而降低了設備 的成本。
[0027] 上述實施例，只是本發(fā)明的一個實例，并不是用來限制本發(fā)明的實施與權利范圍， 凡與本發(fā)明權利要求所述內容相同或等同的技術方案，均應包括在本發(fā)明保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在于：包括設置在中心 位置的MCU，及設置在MCU左側的存儲器、跳線口、數(shù)字量輸入和編碼器輸入，及設置在MCU 右側的通訊指示燈、ISP下載口、數(shù)字量輸出和COM通訊口，及依次設置在MCU前的電源模 塊、晶振電路和復位電路，及設置在MCU后的兩路收卷電機控制器和兩路放卷電機控制器； 所述數(shù)字量輸入、編碼器輸入、數(shù)字量輸出、COM通訊口、兩路收卷電機控制器和兩路放卷電 機控制器與MCU的連接分別設置有光耦。
2. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述電池卷繞機張力同步控制器工作過程如下： 1) 系統(tǒng)上電啟動時，其他控制器將卷繞過程中需要的速度和圈數(shù)等參數(shù)通過RS485 通訊口發(fā)送給張力同步控制器，張力同步控制器根據(jù)參數(shù)計算出卷繞運動軌跡曲線，隨后 將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好； 2) 同步張力控制器接受到隔膜預卷命令后，按照隔膜預卷運動軌跡完成隔膜預卷動 作，然后根據(jù)工作模式將工作狀態(tài)信號置為正極預卷準備好或負極預卷準備好； 3) 接收到正極或負極預卷命令后，按照正極或負極預卷運動軌跡完成該動作，動作完 成后將工作狀態(tài)信號置為下一步對應的負極或正極預卷準備好； 4) 控制器得到對應負極或正極預卷命令后，按照負極或正極預卷運動軌跡完成負極 或正極預卷動作，動作完成后將工作狀態(tài)信號置為總卷準備好； 5) 同步張力控制器接受到總卷運行命令，按照總卷運動軌跡完成總卷動作，動作完成 后將工作狀態(tài)信號置為隔膜預卷準備好，從而完成一個工作流程循環(huán)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述MCU為控制系統(tǒng)核心，其能根據(jù)設定的工作參數(shù)(如工作模式、卷繞速度、卷繞圈數(shù) 等）計算生成卷針卷繞運動軌跡曲線數(shù)據(jù)；采用前饋加自適應PID反饋控制算法，實現(xiàn)放卷 電機對收卷運動的同步跟蹤。
4. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述存儲器用于存儲工作參數(shù)、運行參數(shù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。
5. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述編碼器輸入用于檢測張力檢測機構的擺動轉角。
6. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述數(shù)字量輸入用來檢測設備狀態(tài)信號、接收命令信號等。
7. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述數(shù)字量輸出用于發(fā)出控制器狀態(tài)信號、步驟信號等。
8. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述跳線口、電源模塊、晶振電路、復位電路、通訊指示燈、ISP下載口、COM通訊口、兩路 收卷電機控制器、兩路放卷電機控制器和光耦都是為配合MCU工作的輔助電路。
9. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述存儲器和ISP下載口分別與MCU實行雙向數(shù)據(jù)輸送連接；所述COM通訊口與MCU的 連接通過光耦也實行了雙向數(shù)據(jù)輸送連接。
10. 根據(jù)權利要求1所述的動力鋰離子方雙針電池卷繞機張力同步控制器，其特征在 于：所述電源模塊、晶振電路、復位電路和跳線口分別與MCU直接實行單向數(shù)據(jù)輸入連接； 所述數(shù)字量輸入和編碼器輸入通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸入連接；所述通訊指示 燈與MCU直接實行單向輸出數(shù)據(jù)連接；所述數(shù)字量輸出、兩路收卷電機控制器和兩路放卷 電機控制器通過光耦分別與MCU實行單向數(shù)據(jù)輸出連接。
【文檔編號】H01M10/0587GK104112872SQ201310136252
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權日:2013年4月19日
【發(fā)明者】李軍, 黎杰東 申請人:李軍, 黎杰東