一、前言
　　
　　你知道嗎？我們所使用的手機電池、筆記本電池、照相機電池、DV機電池、電動汽車電池等都是由鋰電池卷繞機所制造出來的。鋰電池卷繞機的種類主要有方型半自動卷繞機、方型全自動卷繞機、圓型全自動卷繞機三種，這里主要介紹方型全自動卷繞機。
　　
　　二、電池卷繞行業(yè)前景
　　
　　以電動汽車為首的新能源汽車成為“十二五”期間的重點扶持對象。2010年，*財政、各地方財政紛紛明確拿出“重金補貼+政府扶持”的雙重刺激措施。按照初步規(guī)劃，未來中國將投資1000億元支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時多部委正在牽頭制訂涉及扶持新能源汽車發(fā)展的相關(guān)政策。由*牽頭的《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》已制訂完畢，zui遲明年正式對外公布。根據(jù)《規(guī)劃》，小型化和汽車電氣化是中國汽車未來發(fā)展的兩大方向，2015年中國電動汽車保有量計劃達到100萬輛，動力電池產(chǎn)能約達100億瓦時。為此，我國計劃推動電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，動力電池、電機、電控成為未來發(fā)展的核心。
　　
　　新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢必帶來電池生產(chǎn)、制造產(chǎn)業(yè)的騰飛，這將給電池生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)帶來重大的發(fā)展機遇，同時也將在很大程度上對現(xiàn)有電池生產(chǎn)設(shè)備提出更高的要求。
　　
　　三、電池卷繞恒線速度工藝介紹
　　
　　鋰電池卷繞設(shè)備主要技術(shù)難點在于如何控制隔膜和極片的張力和恒線速卷繞，極片張力控制的好壞直接決定了電池的生產(chǎn)質(zhì)量，張力的好壞對電池繞線過程的均衡性、生產(chǎn)效率也有直接影響。而張力的控制則直接受至于電池卷繞時的極片恒線速度控制，如果卷繞時極片的線速度恒定，那么張力就將是一個恒定的值，如果線速度發(fā)生跳變，張力也將發(fā)生跳變。
　　
　　極片恒線速的控制在方型電池上表現(xiàn)得特別突出，由于卷針型狀特殊，因此卷針外圍每個點與卷針中心的距離均不一樣，是一個不規(guī)則的形狀，因此為了實現(xiàn)恒線速度，卷針必須以一個變化的速度來旋轉(zhuǎn)，才能保證在這一周中圓弧上每一點的線速度一樣。
　　
　　四、系統(tǒng)性能的要求
　　
　　如果采用40mm寬度的卷針，目前客戶現(xiàn)有設(shè)備的卷繞速度是200mm/s，折算到轉(zhuǎn)速大概就是2r/s，同時卷針運行時還不是真正的恒線速卷繞。為了實現(xiàn)真正的恒線速卷繞，并提供卷繞速度，客戶要求我們能夠把轉(zhuǎn)速提高到3r/s，這個性能指標目前在國內(nèi)來說是非常高的，國內(nèi)廠家目前均做不到這一點。這對伺服的響應(yīng)能力提出了很高的要求，經(jīng)過方案評估，我們采用了與客戶現(xiàn)有方案*不同的實現(xiàn)方式，即把卷繞的控制程序?qū)懥薊D伺服驅(qū)動器里面，同時還采用了的電子凸輪算法，因此kinco的ED伺服方案在交流階段即得到了認可。
　　
　　五、步科的控制方案
　　
　　針對方型卷繞恒線速度控制要求，步科提出了*的電子凸輪的解決方案。方案詳細如下：
　　
　　在每一種電池自動卷繞之前，通過半自動的控制方式控制伺服電機恒轉(zhuǎn)速卷繞一個電池成品，在手動卷繞過程中，伺服驅(qū)動器會定時采集編碼器反饋回來的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行存儲并處理。在整個電池繞線過程中，伺服驅(qū)動器總共會采集4096個編碼器數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要用來在后期自動卷繞過程去控制伺服電機的恒線速。這些數(shù)據(jù)全部通過自學習得來，不需要用戶進行設(shè)置，只需要在換新品種之前自學習一次即可。原理大致如下：
　　
　　1、將極片長度測量的編碼器信號接入到伺服驅(qū)動器
　　
　　2、自學習過程：伺服驅(qū)動器驅(qū)動電機按照恒定的轉(zhuǎn)速來運行，同時驅(qū)動器接收長度測量編碼器的長度信號，同時一并記錄此時電機編碼器的位置信號；這些數(shù)據(jù)將會記錄到一個表格里面，每兩個數(shù)據(jù)之間的差值是不一樣的；如果要記錄多組數(shù)據(jù)，可以通過HMI來保存。
　　
　　3、電機運行完一定長度后（該長度比實際電池極片卷繞的長度要長一些，且這個長度可以通過HMI進行設(shè)置），伺服驅(qū)動器再反回起始動作的原點；
　　
　　4、伺服驅(qū)動器將采集到的這些數(shù)據(jù)通過內(nèi)部算法進行處理，得到要使極片能夠恒線速運行電機轉(zhuǎn)速。
　　
　　5、每次更換不同的卷針，只需讓伺服電機在自學習一次即可
　　
　　6、實際運行過程，客戶只需要讓PLC發(fā)送一定頻率的脈沖給伺服即可，伺服即可按照這個脈沖的頻率去查表，以實現(xiàn)恒線速運行。
　　
　　六、方案優(yōu)點
　　
　　1、變轉(zhuǎn)速控制，通過伺服驅(qū)動器內(nèi)部的電子凸輪算法來實現(xiàn)，不需要PLC參與控制，整個控制過程響應(yīng)快、速度穩(wěn)速精度高；
　　
　　2、采用的電子凸輪算法，使得卷針運行線速度非常接近于理論設(shè)計的線速度，從而很好的保證了張力系統(tǒng)的穩(wěn)定，避免了因線速度不穩(wěn)產(chǎn)生的張力跳變；
　　
　　3、ED伺服系統(tǒng)具有非常靈活的，當系統(tǒng)更換卷針的時候，ED伺服能夠非常方便的就把卷針數(shù)據(jù)學習上來，而不需要PLC或者HMI做任何處理，非常方便客戶使用；
　　
　　4、多個卷針的數(shù)據(jù)還能夠上傳到HMI里面保存起來，更換卷針時只需調(diào)出與之相符數(shù)據(jù)即可，用戶不需要再進行學習，為客戶節(jié)省了不少時間；
　　
　　5、由于不需要PLC參與恒線速度的控制，因此PLC能夠?qū)ζ渌蝿?wù)進行更快的處理，提高了系統(tǒng)的運行效率；
　　
　　6、由于卷針伺服的運行可以不依賴于PLC的高速脈沖，為此可以為PLC節(jié)省兩個通道的高速脈沖輸出接口，因此客戶可以選擇比目前更加便宜的PLC，整個系統(tǒng)的成本可以更低；
　　
　　7、通過HMI的通訊口直接連接到ED伺服驅(qū)動器，能夠直接對電機進行控制，同時還顯示出電機運行狀態(tài)、故障信息，非常方便后期的系統(tǒng)維護；