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1、SJ006-1CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 设 计 说 明 书题目： 基于铅酸电池电极铸焊设备控制系统设计 二级学院： 延陵学院 专 业：电气工程与其自动化 班级： 09电Y4 学生： 奕均 学号： 09125504 指导教师： 过军 职称： 副教授 评阅教师：职称： 2013 年 6 月摘要铅酸电池电极铸造是可完成蓄电池制造的加工设备，无论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。传统的铅酸电池电极铸造采用机械传动作为控制核心，但受到不同环境的差异以与机械元器件的寿命和灵敏可靠性的一系列问题，所以
2、很难保证蓄电池的质量以与生产的效率，因此需要通过一种更可靠的控制系统以与新的流程来解决传统机械传统中所暴露出等等问题，大大的化解庞大系统的复杂度，新型的控制很多，本设计主要提到单片机、PLC这两种可编程控制系统，目前这两种方式在各大产业中使用，具有可靠性高、编程简单、能耗低、功能强调试方便等优点。本次设计的铅酸电池电极铸造控制设备是基于以上可编程控制系统设计的并采用人机交互，并重点阐述了该系统的硬件、软件的设计方法，经过简单的运行实践表面利用新型控制系统可靠性和实用性良好，完全满足系统设计要求，取得了预期良好的经济效益关键字：铅酸电池电极；可编程控制器；人机交互； / AbstractManu
3、facturing of lead acid battery electrode is a kind of processing equipment of fabricating storage battery, and lead acid battery plays an important role in many areas such as transportation, correspondence, electricity, military, navigation and aviation. The traditional manufacturing method is makin
4、g use of mechanical drive as the core of control, however, the quality of storage battery and production efficiency cannot be guaranteed because of different conditions and life span and sensitivity of mechanical components, as a result, a new kind of control system and process are needed to solve t
5、he problems which are revealed in traditional machinery and thus resolve the complexity of the system. The new control methods are various, this design concludes two programmable control systems which are microcontroller and PLC. Nowadays, the two systems are used in major industries, which are reli
6、able, simple, low-efficient, good function and easy debugging. The design is based on the programmable control system and emphasizes on the design methods of hardware and software in this system. Through a trial operation, it demonstrates that the system is reliable and practical, which meets the de
7、sign requirements and achieve good economic benefit.Key words: lead acid battery electrode; programmable controller; man-machine interaction 目录 第1章 引言11.1课题的来源11.2铅酸电池生产设备国外发展趋势11.3本文研究的容1第2章 铅酸电池电极铸焊设备控制系统设计方案32.1系统任务描述32.1.1控制系统要求32.1.2铅酸电池电极铸焊设备生产工艺概述32.1.3控制系统方式选择3第3章 铅酸电池电极铸焊设备的电气原理设计63.1温度检测转换
8、电路63.1.1 温控传感器的选择63.1.2 变送器的选择73.1.3 A/D转换器的选择73.2 上位机监控93.3 气动回路93.4 冷却装置113.5 加热与恒温电路123.6 液位检测电路143.7 控制电路153.7.1 PLC简介153.7.2 PLC的选型16第4章 程序设计194.1 PLC程序设计的方法194.2蓄电池电极铸焊设备的流程图194.3 MCGS软件组成部分264.3 组态软件的设计要求274.4 MCGS组态界面设计27第5章 调试315.1 GX developer仿真软件的使用315.1.1硬件设置315.1.2 模拟调试程序315.2 电池电极铸焊设备控
9、制系统仿真325.3 MCGS仿真软件的使用345.2.1硬件设置345.2.2 电池电极铸焊设备控制系统仿真35致37参考文献38附录40第1章 引言1.1课题的来源近年来，随着科学技术高速的发展，现代化的工业生产开始趋向商品化、社会化和国际路线。所以加工设备制造的商品已经不单单是面向本国消费，而是要发展面向出口创汇，逐渐形成目前流行的外向型经济。因其低廉的价格、易得的原料、可靠的性能、容易回收以与适合大电流放点等特点，高效产量的铅酸电池已经解决了目前铅酸电池在市场的需求，但是许多停滞的工业化企业仍保留传统的制造方法，由于市面上的大多铅酸电池面临目前铅酸电池电极铸焊是一种多工序、多物料、复杂
10、的作业，因此造成生产过程中的因素会很多，特别是在一些工序在生产中货收到环境特性的变化，比如说温度、湿度、震度等等，因此在产品生产过程中的质量控制会受到人员、设备、环境、材料、方法等因素，只有保证每一工序都满足质量的要求，才能保证整个生产过程的最终质量。但是目前传统的制造技术很难达到现在的产业质量要求，铅酸电池经常出现热失控、电压浮动、电池失水等问题，大大的降低铅酸电池的寿命以与使用安全，因此在铅酸电池电极铸焊的过程中实施合理的、科学的、有效的质量控制是十分必要的。1.2铅酸电池生产设备国外发展趋势每道工序的工艺要求不同，所用设备也不同；对于一样的工序，不同的设备所达到的工艺要求也不尽一样。虽然
11、设备一样，但是操作人员不同，环境不同，所得到的结果也不一样。因此，对于生产工艺和每道工序的要求必须了如指掌，对所用设备更是要懂得其结构、性能与原理。目前国外铅酸电池铸焊设备的电池汇流排的焊接方式有 3 种，分别为手工焊接、半自动铸焊和全自动焊接。手工焊接肯定是要被淘汰的，半自动焊接占地大，劳动强度大，环境差，质量不稳定，工效略高于手工焊接。全自动铸焊是目前的发展方向，占地小，环境好，质量稳定，工效与半自动焊接相当。全自动铸焊机的缺点是工效不高，应当加以改进，增加多头夹具，提高自动化水平以增加生产效率。1.3本文研究的容面对现在企业中传统的电极铸焊设备，设备数量大，复杂度比较高，对于操作人员的要
12、求也同样如此，所以在环境变化、人员操作时间长所造成的质量下降、合格率达不到预期的标准，成为了现在制造中最为头疼的地方。一个智能化的控制系统越来越成为现在人们探求的新课题，采用可编程元件可实现铅酸电池电极铸焊的智能化控制、监测与执行。可编程元件的智能化的电极铸焊设备控制系统可以大大的提高传统机械传动中出现的元器件老化，控制精度低的问题，不但能使控制系统简单化，并且可以如期的保证产量与质量。现在国外很多企业开始研发智能化的电极铸焊设备，设备容量小、安装方便、便于拆卸以与检修。第2章 铅酸电池电极铸焊设备控制系统设计方案2.1系统任务描述2.1.1控制系统要求1、 该控制系统要求满足以下几点要求：铅
13、炉温度可在500550之间可控制，误差2；2、 冷却水箱温度可以显示；3、 采用上位机显示工作状态，并可进行参数设置；2.1.2铅酸电池电极铸焊设备生产工艺概述对电极铸焊设备系统进行控制，是为了满足铅炉对温度的要求。所以，温度是系统的基本控制对象。对于铅炉来说温度的高低主要取决于环境温度的高低以与设备自身的稳定性。考虑到在动态情况下，铸焊设备的加工与实际温度和设定温度之间的平衡关系有关：实际温度设定温度，则开始加工；实际温度设定温度，则停止加工；实际温度=设定温度，则保持不变。通过温度值来通知系统的工作与停止，系统的主要动作由气缸完成，利用冷却装置能快速的进行下一步工序以与提高电池的生产率，同
14、时横向刮刀可以去除铅料上的毛刺，提高产品的质量，形成整体美观性。利用预先制定的铸焊槽可以方便的达到预期的电极排列，其次铸焊各个极板之间的电流关系，达到之前要求制定的电压等级，并且插入电极棒，用于外电路的正负接入，最后通入稀硫酸，封装完成整个铅酸电池的制造流程。2.1.3控制系统方式选择当前控制系统领域较为成熟的控制技术主要有三种，分别是传统继电器控制和单片机控制系统以与PLC控制系统。方案1首先继电器控制是一种自动电器控制，它适用于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路，并在电力驱动系统中供控制、保护与信号转换用。控制继电器的输入量通常是电流、电压等电量，也可以是温度、压力、速度等非电量，输出量则是触点动作时发出的电信号或输出电路的参数变化。继电器的特点是当其输入量的变化达到一定程序时，输出量才会发生阶跃性的变化。因为继电器控制是依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统, 工作频率低, 工作速度慢，与此同时继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。时间继电器部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响, 造成定时的精度不高不太符合500度的生产环境，同时继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制。时间继电器部的机械结构易受环境温度和湿度变化的影响, 造成定时的精度不高，这些都会影响产品的质量甚至会造成工作
