[发明专利]动力锂离子方双针电池卷绕机张力同步控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力锂离子方双针电池卷绕机张力同步控制器。

背景技术

现有动力锂离子电池卷绕机张力同步控制主要采用小型PLC为控制器，由于PLC工作方式决定的本质特性，其控制的实时性能较低，对复杂的运算及处理有一定的局限，在卷针卷绕按最佳转速曲线运行时，只能通过多段近似拟合，而达不到最佳运动轨迹。对放卷运动控制上也很难实现复杂而有效的控制算法，这样在很大程度上限制了电池卷绕质量的提高。再者，PLC无法做到量身定制，不可避免地增加设备成本，因此，针对现有技术的不足，研发一种控制器能独立完成电池卷绕过程中的同步张力控制，能根据对卷针卷绕过程的运动特性分析，获得卷针卷绕过程最佳运动轨迹计算公式，放卷膜卷直径能在线辨识，放卷电机采用前馈加自适应反馈控制算法，卷针卷绕电机控制采用DMA加PWM方式，能有效地提高电池卷绕质量，降低设备成本的动力锂离子方双针电池卷绕机张力同步控制器成为动力锂离子电池卷绕机发展迫切待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种控制器能独立完成电池卷绕过程中的同步张力控制，能根据对卷针卷绕过程的运动特性分析，获得卷针卷绕过程最佳运动轨迹计算公式，放卷膜卷直径能在线辨识，放卷电机采用前馈加自适应反馈控制算法，卷针卷绕电机控制采用DMA加PWM方式，能有效地提高电池卷绕质量，降低设备成本的动力锂离子方双针电池卷绕机张力同步控制器。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种动力锂离子方双针电池卷绕机张力同步控制器，包括设置在中心位置的MCU，及设置在MCU左侧的存储器、跳线口、数字量输入和编码器输入，及设置在MCU右侧的通讯指示灯、ISP下载口、数字量输出和COM通讯口，及依次设置在MCU前的电源模块、晶振电路和复位电路，及设置在MCU后的两路收卷电机控制器和两路放卷电机控制器；所述数字量输入、编码器输入、数字量输出、COM通讯口、两路收卷电机控制器和两路放卷电机控制器与MCU的连接分别设置有光耦。

作为优选，所述电池卷绕机张力同步控制器工作过程如下：

1) 系统上电启动时，其他控制器将卷绕过程中需要的速度和圈数等参数通过RS485通讯口发送给张力同步控制器，张力同步控制器根据参数计算出卷绕运动轨迹曲线，随后将工作状态信号置为隔膜预卷准备好；

2) 同步张力控制器接受到隔膜预卷命令后，按照隔膜预卷运动轨迹完成隔膜预卷动作，然后根据工作模式将工作状态信号置为正极预卷准备好或负极预卷准备好；

3) 接收到正极或负极预卷命令后，按照正极或负极预卷运动轨迹完成该动作，动作完成后将工作状态信号置为下一步对应的负极或正极预卷准备好；

4) 控制器得到对应负极或正极预卷命令后，按照负极或正极预卷运动轨迹完成负极或正极预卷动作，动作完成后将工作状态信号置为总卷准备好；

5) 同步张力控制器接受到总卷运行命令，按照总卷运动轨迹完成总卷动作，动作完成后将工作状态信号置为隔膜预卷准备好，从而完成一个工作流程循环。

作为优选，所述MCU为控制系统核心，其能根据设定的工作参数（如工作模式、卷绕速度、卷绕圈数等）计算生成卷针卷绕运动轨迹曲线数据；采用前馈加自适应PID反馈控制算法，实现放卷电机对收卷运动的同步跟踪。

作为优选，所述存储器用于存储工作参数、运行参数及系统数据等。

作为优选，所述编码器输入用于检测张力检测机构的摆动转角。

作为优选，所述数字量输入用来检测设备状态信号、接收命令信号等。

作为优选，所述数字量输出用于发出控制器状态信号、步骤信号等。

作为优选，所述跳线口、电源模块、晶振电路、复位电路、通讯指示灯、ISP下载口、COM通讯口、两路收卷电机控制器、两路放卷电机控制器和光耦都是为配合MCU工作的辅助电路。

作为优选，所述存储器和ISP下载口分别与MCU实行双向数据输送连接；所述COM通讯口与MCU的连接通过光耦也实行了双向数据输送连接。

作为优选，所述电源模块、晶振电路、复位电路和跳线口分别与MCU直接实行单向数据输入连接；所述数字量输入和编码器输入通过光耦分别与MCU实行单向数据输入连接；所述通讯指示灯与MCU直接实行单向输出数据连接；所述数字量输出、两路收卷电机控制器和两路放卷电机控制器通过光耦分别与MCU实行单向数据输出连接。