? ? ? ?鋰電池生產(chǎn)工藝較長,生產(chǎn)過程有50多道工序,相應(yīng)需要50多種設(shè)備來完成各道工序的制造。工藝環(huán)節(jié)決定了鋰電池設(shè)備龐雜,專用性強。應(yīng)客戶需求,鋰電電設(shè)備由單機銷售到分段集成,再到整線集成,最終發(fā)展為自動化的整線集成。
? ? ? ?整線布局是鋰電設(shè)備行業(yè)的發(fā)展趨勢,具備實力的公司正在加速布局整線能力。
但國產(chǎn)設(shè)備與日韓先進(jìn)設(shè)備在自動化水平上仍有一定的差距。這種差距體現(xiàn)在兩個方面:
(1)單臺設(shè)備的自動化水平不高,很多設(shè)備為手動操作或半自動操作;
(2)物流的自動化水平不高,電芯需要人工取、放及搬運。國內(nèi)后段設(shè)備制造商大多規(guī)模較小,大多數(shù)企業(yè)僅能被動根據(jù)客戶要求提供充放電機及其他設(shè)備,很少有完整后處理系統(tǒng)設(shè)計、集成方面的能力,對集合了機械、電子、電氣、材料、信息、自動控制等方面的自動化物流設(shè)備,更是缺少經(jīng)驗。所以國產(chǎn)設(shè)備商的未來進(jìn)步方向,除了設(shè)備機械方面的穩(wěn)定性和效率,軟件方面的算法和設(shè)計能力都亟需提高。
國內(nèi)有廠商目前已具備獨立研發(fā)自動化物流線的能力,并進(jìn)一步開拓與強化后處理系統(tǒng)與自動化物流線的整合集成應(yīng)用,為未來構(gòu)建無人、高效的自動化后處理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
? ? ? ?自動化集成對運動控制產(chǎn)品的應(yīng)用要求,趨向于高速度、高精度、高可靠性
1.運動控制產(chǎn)品在鋰電生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)用廣泛,將迎來巨大的發(fā)展空間
鋰電設(shè)備行業(yè)上游包括鋼材、金屬線材、涂料、PLC、伺服器、電機、傳感器等行業(yè),下游行業(yè)主要是鋰離子電池行業(yè)。鋰電池生產(chǎn)線是包含電極制作、電芯合成、化成封裝和包裝檢測等工序在內(nèi)的大規(guī)模
從動力電池領(lǐng)域分析,當(dāng)前動力鋰電池的電芯制造主要分為卷繞和疊片兩種工藝,其中圓柱和方形電池主要采用卷繞工藝生產(chǎn),而軟包電池則主要采用疊片工藝。
就卷繞技術(shù)環(huán)節(jié)而言,按照機器運行方式,卷繞機可分為手動卷繞機、半自動卷繞機和全自動卷繞機三種。而鋰電生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜,包括環(huán)節(jié)眾多,將會用到大量運動控制產(chǎn)品。隨著動力電池市場的持續(xù)擴大,鋰電卷繞機市場需求爆發(fā)。未來一段時間,在鋰電設(shè)備領(lǐng)域,運動控制市場也將迎來巨大的發(fā)展空間。
2.卷繞技術(shù)難點,要求運動控制技術(shù)趨向于高速度、高精度、高可靠性
制片屬于鋰電池加工過程中的一個重要環(huán)節(jié),用于生產(chǎn)電池的正極極片或負(fù)極極片,以此環(huán)節(jié)的全自動制片機卷繞技術(shù)為例,來看鋰電生產(chǎn)對運動控制設(shè)備應(yīng)用技術(shù)需求及難點。如下:
(1)自動放卷:系統(tǒng)通過電位器輸出模擬量轉(zhuǎn)換為速度控制,前方牽引速度增快則儲料區(qū)擺桿角度變大,電位器輸出模擬量速度變大同步調(diào)節(jié),慢則隨之慢,保持同步,從而實現(xiàn)自動放卷控制。
(2)牽引膠貼:位置控制,光電掃描極片表面上升沿信號,給到PLC,中斷觸發(fā),一定數(shù)量的脈沖給到伺服定長運行。
(3)自動糾偏:糾偏傳感器輸出模擬量速度控制,通過測量極片進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域的位置采樣變化來輸出信號,系統(tǒng)再用這個變化的信號來控制伺服帶動整個機構(gòu)不斷左右調(diào)整來料位置,從而實現(xiàn)自動糾偏。
(4)自動收卷:電位器輸出模擬量速度控制,來料牽引速度增快則儲料區(qū)擺桿角度變大,電位器輸出模擬量速度變大,慢則隨之慢,從而實現(xiàn)自動收卷控制。必須注意收卷表面張力要調(diào)整合適,否則容易造成直徑大了收不緊,或兩邊松緊不一爆邊現(xiàn)象。
可見鋰電卷繞技術(shù)對控制器、伺服驅(qū)動器、傳感器等運控設(shè)備的要求越來越高。例如:高性能驅(qū)動,動態(tài)響應(yīng)時間短,位置控制快速精確,調(diào)試簡便,適應(yīng)靈活作業(yè),中斷定位響應(yīng)時間短,無需降速運行,不再需要減速傳感器。伺服電機需要大慣量、大扭矩、兼容步進(jìn)驅(qū)動器的安裝尺寸、在低速時有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩輸出且運轉(zhuǎn)平穩(wěn),以便在與機械運動部分連接中盡量減少中間環(huán)節(jié),耐用性更強,穩(wěn)定性更高。
而在整個鋰電生產(chǎn)系統(tǒng)運作上將采用到大量的運動控制技術(shù),運動控制產(chǎn)品起到至關(guān)重要的作用。
? ? ? ?國內(nèi)運動控制企業(yè)也紛紛將鋰電作為重點開拓行業(yè)。
目前,眾為興面向鋰電設(shè)備市場,可提供包括涂布、卷繞、疊片、模切、涂布、化成等工藝在內(nèi)的個性化的運動控制高效解決方案,受到客戶的認(rèn)可和青睞。
首先,眾為興賦予鋰電設(shè)備一個超強大腦,采用眾為興AMC1600E總線控制器,實現(xiàn)EtherCAT總線與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)交互,通訊周期可任意配置,使通訊更加高效和實時。
AMC1600E采用PLC架構(gòu)的控制方式,兼容IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn),支持IL、FBD、SFC、ST、LD等5種編程語言;并提供PLCOpen規(guī)范定義的運動控制指令,包括Part1/2功能和部分Part4功能。支持PTP、Gear、CAM、直線插補、圓弧插補指令。
? ? ? ?此外在后段,眾為興SCARA機器人和視覺可以為后段的貼標(biāo)、包裝、輸送、倉儲等工藝環(huán)節(jié),不斷賦能。