[发明专利]一种数字化极片轧机集成控制器

说明书

本发明为一种数字化极片轧机集成控制器，包括供电单元、数据处理单元、电机调速单元和接口单元；所述供电单元用于将380V交流电和220V交流电转换为不同规格的直流电，给控制器中的其他三个单元提供稳定电源，所述数据处理单元采用双微控制芯片；所述电机调速单元运用多组耐高压的供电半导体，包括供电半导体驱动电路、供电半导体保护电路和供电半导体，所述供电半导体与极片轧机中的轧制电机、放卷电机、收卷电机、纠偏电机单向连接。该控制器解决了现有极片轧机控制系统将PLC、张力采集器、变频器、伺服驱动器等控制仪器拼凑在一起组成的控制系统兼容性差、硬件功能冗余、成本高、控制精度低、缺乏数据有效管理等问题。

技术领域

本发明涉及工业生产设备的自动化控制领域，具体是专用于电池极片轧制设备的电池极片轧机专用控制器。

背景技术

目前，国内锂电池极片轧机的控制系统通常采用以PLC为核心的控制方式，其基本形式是由伺服驱动器、变频器、张力采集器、触摸屏等硬件设备通过导线连接组成，这种方式不仅在系统组成上冗余、繁琐，而且造成了硬件功能浪费，设备成本高的后果；此外，这种方式还存在系统前期组装工作量大，后期设备维护成本高，设备占用场地大等问题；而以嵌入式微处理器为核心的控制方式，并将各种控制功能集成在同一控制设备的这种电池极片轧机控制系统还处于起步阶段，国内相关的论文及专利相对较少且存在诸多不足。《电池极片轧制与分切设备的控制系统研究》一文中提出的极片轧机控制方案是以C8051F020单片机为控制核心，对锂电池极片轧机上的继电器、电磁阀等电控设备设计了相应的输入输出通道，并配合多台变频仪器实现了对锂电池极片轧机的控制；该文中的控制系统集成度还是偏低，还不能形成专门的电池极片轧机控制能力；要知道目前较普及的锂电池极片轧机的执行机构中最主要的就是三相异步电机、伺服电机、和步进电机，对于这三类电机的控制，该论文中的系统是依靠现有的变频器、磁粉制动器等相关调速设备与其控制系统的输入输出通道连接才达到控制目的，显然不能实现对极片轧制系统的一体化的集成控制能力；另一方面，该系统的数字化程度不高，选用的控制芯片的技术相对落后于当前的控制芯片，缺乏对高速信号快速运算处理的能力，而且采集到的极片轧机运行中的数据不够全面，不具备对系统运行数据有效管理和运用的功能。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种数字化的高集成度的电池极片轧机专用控制器，专门解决现有极片轧机控制系统将PLC、张力采集器、变频器、伺服驱动器等控制仪器拼凑在一起组成的控制系统兼容性差、硬件功能冗余、成本高、控制精度低、缺乏数据有效管理等问题。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：设计一种数字化极片轧机集成控制器，包括供电单元、数据处理单元、电机调速单元和接口单元；其特征在于，所述供电单元用于将380V交流电和220V交流电转换为不同规格的直流电，给控制器中的其他三个单元提供稳定电源，所述数据处理单元采用双微控制芯片，用于对锂电池极片轧机中全部传感器和执行器进行实时监控，数据处理单元由ARM内核32位微处理芯片电路和FPGA微处理芯片电路组成；所述电机调速单元运用多组耐高压的供电半导体，通过数据处理单元中的FPGA微处理芯片电路控制供电半导体的导通时间，形成频率可控的交流电，实现控制器对轧制电机、放卷电机、收卷电机和纠偏电机这四台电机的同步转速调控，电机调速单元包括供电半导体驱动电路、供电半导体保护电路和供电半导体，所述供电半导体驱动电路将FPGA微处理芯片电路产生频率可变的高速脉冲波的电压放大，使供电半导体导通，所述供电半导体与极片轧机中的轧制电机、放卷电机、收卷电机、纠偏电机单向连接；

所述接口单元用来与锂电池极片轧机设备进行信息交互，接口单元与数据处理单元双向连接，包括总线接口、I/O输入输出接口、模拟输入输出接口和检测电路，所述检测电路与极片轧机中轧制电机、放卷电机、收卷电机、纠偏电机传动轴上的四个速度编码器单向连接，接收速度编码器检测到的四台电机的转速；所述I/O输入输出接口和模拟信号输入输出接口用来接收和控制锂电池极片轧机上传感器的信号和执行机构的动作，并将接收到的信号传送至所述数据处理单元；