1. 項目簡介
蓄電池是工業生產和日常生活中非常重要的電氣設備，廣泛應用於國防、航空、通信、能源、交jiao通tong等deng眾zhong多duo領ling域yu。汽qi車che用yong蓄xu電dian池chi一yi直zhi是shi蓄xu電dian池chi市shi場chang需xu求qiu產chan量liang最zui大da的de品pin種zhong，隨sui著zhe汽qi車che行xing業ye作zuo為wei國guo家jia重zhong點dian發fa展zhan支zhi柱zhu產chan業ye的de飛fei速su發fa展zhan，車che用yong鉛qian酸suan蓄xu電dian池chi的de用yong量liang也ye迅xun速su增zeng加jia，大da約yue占zhan整zheng個ge鉛qian酸suan蓄xu電dian池chi用yong量liang的de80%。加(jia)之(zhi)原(yuan)有(you)汽(qi)車(che)對(dui)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)替(ti)換(huan)需(xu)求(qiu)，汽(qi)車(che)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)量(liang)還(hai)將(jiang)有(you)一(yi)個(ge)較(jiao)大(da)的(de)增(zeng)長(chang)。電(dian)動(dong)自(zi)行(xing)車(che)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)代(dai)步(bu)工(gong)具(ju)，受(shou)到(dao)了(le)群(qun)眾(zhong)的(de)認(ren)可(ke)和(he)歡(huan)迎(ying)，產(chan)量(liang)和(he)社(she)會(hui)擁(yong)有(you)量(liang)迅(xun)速(su)增(zeng)長(chang)，其(qi)專(zhuan)用(yong)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)也(ye)迅(xun)速(su)擴(kuo)大(da)，產(chan)值(zhi)已(yi)超(chao)過(guo)原(yuan)來(lai)居(ju)第(di)二(er)位(wei)的(de)固(gu)定(ding)型(xing)蓄(xu)電(dian)池(chi)。目(mu)前(qian)新(xin)能(neng)源(yuan)儲(chu)能(neng)也(ye)成(cheng)為(wei)蓄(xu)電(dian)池(chi)新(xin)的(de)應(ying)用(yong)市(shi)場(chang)，這(zhe)些(xie)新(xin)的(de)增(zeng)長(chang)點(dian)都(dou)為(wei)蓄(xu)電(dian)池(chi)行(xing)業(ye)帶(dai)來(lai)更(geng)大(da)的(de)發(fa)展(zhan)空(kong)間(jian)，而(er)且(qie)蓄(xu)電(dian)池(chi)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，也(ye)推(tui)動(dong)了(le)其(qi)他(ta)眾(zhong)多(duo)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)。
但dan是shi，目mu前qian蓄xu電dian池chi生sheng產chan企qi業ye眾zhong多duo，競jing爭zheng也ye越yue來lai越yue激ji烈lie，另ling外wai隨sui著zhe汽qi車che行xing業ye的de逐zhu步bu開kai放fang，外wai資zi汽qi車che製zhi造zao廠chang在zai國guo內nei逐zhu步bu發fa展zhan，導dao致zhi對dui配pei套tao電dian池chi要yao求qiu提ti高gao，這zhe些xie都dou要yao求qiu蓄xu電dian池chi生sheng產chan企qi業ye必bi須xu提ti升sheng產chan品pin品pin質zhi，降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben，來lai適shi應ying新xin的de市shi場chang需xu求qiu。
南京某公司專業生產各種蓄電池專用設備，主要生產極板設備、裝配設備、後處理設備、充放電機、檢測設備及環保等設備，以良好的質量和較高的性價比，在國內外中高端廠商用戶中有較好口碑。
針對市場上對電池生產線檢測設備越來越高的要求，該公司推出了全自動短路內阻檢測機設備，采用西門子S7-200 SMART PLC 作zuo為wei主zhu控kong係xi統tong。全quan自zi動dong短duan路lu內nei阻zu檢jian測ce機ji是shi電dian池chi生sheng產chan線xian中zhong必bi不bu可ke少shao的de專zhuan業ye質zhi量liang檢jian測ce設she備bei，相xiang比bi以yi往wang的de設she備bei具ju有you更geng多duo的de優you勢shi。它ta將jiang以yi往wang獨du立li的de短duan路lu檢jian測ce機ji和he內nei阻zu檢jian測ce機ji，融rong為wei一yi體ti，同tong時shi檢jian測ce短duan路lu和he內nei阻zu，將jiang兩liang個ge工gong序xu並bing為wei一yi個ge工gong序xu處chu理li，縮suo短duan處chu理li時shi間jian，提ti高gao了le生sheng產chan效xiao率lv，也ye節jie約yue了le設she備bei成cheng本ben。
2.工藝流程介紹
全quan自zi動dong短duan路lu內nei阻zu檢jian測ce機ji是shi蓄xu電dian池chi質zhi量liang檢jian測ce設she備bei，用yong於yu將jiang需xu檢jian測ce的de蓄xu電dian池chi傳chuan送song到dao高gao壓ya短duan路lu檢jian測ce位wei置zhi和he內nei阻zu檢jian測ce位wei置zhi，分fen別bie接jie通tong檢jian測ce電dian路lu，進jin行xing極ji板ban短duan路lu檢jian測ce和he焊han點dian內nei阻zu檢jian測ce，以yi此ci來lai檢jian查zha蓄xu電dian池chi質zhi量liang。
短duan路lu檢jian測ce采cai用yong脈mai衝chong高gao壓ya進jin行xing測ce試shi，用yong於yu檢jian測ce蓄xu電dian池chi組zu裝zhuang過guo程cheng中zhong正zheng負fu極ji板ban間jian的de安an全quan間jian距ju，可ke靠kao的de檢jian測ce出chu極ji板ban間jian存cun在zai微wei短duan路lu的de電dian池chi，快kuai速su精jing確que的de測ce試shi出chu不bu合he格ge產chan品pin。這zhe樣yang就jiu能neng在zai電dian池chi組zu裝zhuang後hou，充chong電dian之zhi前qian就jiu檢jian測ce出chu錯cuo誤wu，獲huo得de電dian池chi更geng高gao的de質zhi量liang產chan出chu，大da大da減jian少shao因yin電dian池chi極ji板ban短duan路lu造zao成cheng產chan品pin的de不bu合he格ge率lv。
內(nei)阻(zu)檢(jian)測(ce)用(yong)於(yu)檢(jian)查(zha)蓄(xu)電(dian)池(chi)穿(chuan)壁(bi)焊(han)接(jie)後(hou)的(de)焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)，給(gei)穿(chuan)壁(bi)焊(han)的(de)兩(liang)個(ge)極(ji)耳(er)之(zhi)間(jian)加(jia)一(yi)個(ge)恒(heng)定(ding)的(de)電(dian)流(liu)，根(gen)據(ju)穿(chuan)壁(bi)焊(han)兩(liang)個(ge)極(ji)耳(er)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu)不(bu)同(tong)用(yong)精(jing)密(mi)毫(hao)伏(fu)表(biao)測(ce)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)，能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)的(de)檢(jian)測(ce)電(dian)池(chi)在(zai)穿(chuan)壁(bi)焊(han)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)氣(qi)孔(kong)、假焊、濺鉛等缺陷，從而減小因焊接不達標造成的產品不合格。
quanzidongduanluneizujianceji，tongguoguangdiankaiguanjiancexudianchiweizhi，jiangxudianchichuansongdaodianluheneizujianceweizhi，xiajiangbingjiajinceshijitou，zidongwanchengduanlujianceheneizujiance，panduanchanpinshifouhege，zhixingxiangyingdongzuo。
控製係統流程圖如下：見圖1
3.方案確定及產品硬件配置
全自動短路內阻檢測機，相比以往的檢測設備，工藝更加複雜，程序處理量更大，邏輯更加繁瑣，且需要與多個設備進行通訊，從而對PLC處理器的性能要求更高。因此，根據其要求最終選擇了運算處理速度更快，性價比更高的SIMATIC S7-200 SMART PLC。
本係統使用數字量輸入輸出點數較多，需要24個數字量輸入和22個數字量輸出，總共46個數字量IO，選用SR60 CPU模塊，其本體集成I/O點數高達60點，充分滿足了係統的需求。另外還需要1個模擬量輸出，連接恒流源設備，SR60標準型CPU，可方便地擴展模擬量模塊，以滿足係統要求。
以往的檢測設備不帶觸摸屏，人機交互很不方便，不能實時了解設備運行狀態。全自動短路內阻檢測機增加了HMI設備，選用了SMART 700 IE觸摸屏，使操作更加方便，隨時監控設備的正常運行或故障狀態。這款7寸寬屏觸摸屏相對於上代產品，顏色更加豐富，且集成了以太網接口。S7-200 SMART PLC通過內置以太網接口與SMART 700 IE觸摸屏進行通信，組網方便，且通訊快速。
在內阻測試時需使用5個毫伏表、1個電流表，采用MODBUS RTU通訊。通過CPU模塊集成485接口與軟件集成的MODBUS通訊指令庫，很方便地實現MODBUS RTU通訊。（見圖2）
主要硬件配置表：
網絡配置圖：（見圖3）
4.軟件開發
全自動短路內阻檢測機具有手動和自動兩種模式。
手(shou)動(dong)模(mo)式(shi)可(ke)執(zhi)行(xing)滾(gun)道(dao)啟(qi)停(ting)，高(gao)壓(ya)短(duan)路(lu)測(ce)試(shi)機(ji)頭(tou)上(shang)升(sheng)下(xia)降(jiang)，內(nei)阻(zu)測(ce)試(shi)機(ji)頭(tou)上(shang)升(sheng)下(xia)降(jiang)，高(gao)壓(ya)短(duan)路(lu)測(ce)試(shi)機(ji)頭(tou)夾(jia)緊(jin)，內(nei)阻(zu)測(ce)試(shi)機(ji)頭(tou)夾(jia)緊(jin)，剔(ti)除(chu)汽(qi)缸(gang)開(kai)關(guan)等(deng)手(shou)動(dong)動(dong)作(zuo)。
自zi動dong模mo式shi，通tong過guo光guang電dian開kai關guan檢jian測ce蓄xu電dian池chi位wei置zhi，使shi用yong滾gun道dao將jiang蓄xu電dian池chi傳chuan送song到dao短duan路lu檢jian測ce位wei置zhi，自zi動dong下xia降jiang高gao壓ya短duan路lu測ce試shi機ji頭tou並bing夾jia緊jin，接jie通tong高gao壓ya短duan路lu測ce試shi儀yi器qi，短duan路lu檢jian測ce完wan成cheng後hou，再zai將jiang蓄xu電dian池chi傳chuan送song到dao內nei阻zu檢jian測ce位wei置zhi，自zi動dong下xia降jiang內nei阻zu測ce試shi機ji頭tou並bing夾jia緊jin，接jie通tong內nei阻zu測ce試shi電dian路lu，自zi動dong完wan成cheng內nei阻zu檢jian測ce，並bing判pan斷duan電dian池chi是shi否fou合he格ge，不bu合he格ge產chan品pin通tong過guo滾gun道dao傳chuan送song到dao剔ti除chu位wei置zhi剔ti除chu，合he格ge產chan品pin傳chuan送song到dao下xia一yi工gong序xu。
模擬量輸出連接至內阻測試用恒流源設備，用於設定恒流源大小，信號量程1-5V。通過軟件設置模擬量輸出通道組態，可選擇電流0-20mA或電壓正負0-10V，所以必須在程序中進行量程轉換，對應1-5V，方可正常使用。
在內阻測試時，需要讀取電流表和毫伏表的數值來計算內阻值，這5個毫伏表和1個電流表是通過MODBUS總線與PLC進行通訊的，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的MODBUS指令庫功能，將子程序轉化成指令塊，與普通指令塊一樣，直接拖拽到編程界麵就能完成調用。通過設置好相應地址、波特率、讀寫模式以及數據交換區地址等參數，便可實現PLC與毫伏表和電流表的數據交換。但MODBUS是半雙工通訊的，不能同時讀寫多個設備，所以必須編寫輪詢程序實現多個設備的數據讀寫。
5。應用體會
SIMATIC S7-200 SMART PLC集成IO點數更多，性價比更高，更加符合小型OEM設備的需求。PLCbenshenjichengleyitaiwangjiekou，buxuyaoshiyongzhuanyongbianchengdianlan，shiyongwangxianjiukeyixiazaichengxuhejinxingchengxutiaoshi，zaishijishiyongzhonghenfangbian，erqiexiazaisudufeichangkuai。
SIMATIC SMART 700 IEchumoping，yansegengjiafengfu，xianshixiaoguobiyiqiangenghao。chumopingbentijichengleyitaiwangjiekouhechuankou，jiekoubiyiqianduole，tigongleyonghugengduodetongxunlianjiexuanze。lingwai，tongguoyitaiwangketongshilianjie3台PLC通訊，相比上一代產品隻能與1台PLC通訊，有所增強，可以滿足一些特殊應用的場合。
STEP 7- Micro/WIN SMART編程軟件，總體上保持STEP 7- Micro/WIN軟件界麵和功能，改進了一些菜單和窗口，操作方便。移植老程序也很方便，隻需複製過來即可。STEP 7- Micro/WIN SMART軟件本身集成了MODBUS和USS指令庫，不需要另外安裝，使用起來很方便。但軟件沒有集成量程轉換的指令庫，需要自己編程或從STEP 7- Micro/WIN軟件中移植過來，希望以後能夠增加集成，從而使編程更加方便。
6.意見與建議
SIMATIC S7-200 SMART PLCzhijichengleyigeyitaiwangjiekou，zaigaijiekouyilianjiechumoping，youmeiyouluyouqideqingkuangxia，xiangyaozaixianjiankongchengxuzhuangtaishi，xuyaojiangchumopingwangxianbaxia，shiyongzhonglveyoububian。weilaishifounengkaolvzengjiajichengyitaiwangjiekou，shizuwanggengjiafangbian，yeliyuchengxutiaoshi。S7-200 SMART PLC目前沒有電池模塊，不能滿足長時間斷電保持時鍾和數據的場合，希望能盡早推出電池模塊。
參考文獻
[1] 西門子技術文檔， S7-200 SMART PLC樣本手冊
[2] 西門子技術文檔， SMART LINE 觸摸屏樣本手冊
作者簡介:
卞朋兵，男，本科，應用工程師，西門子（中國）有限公司江蘇分公司
