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(de)80%。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。
全quan自zi動dong短duan路lu內nei阻zu檢jian測ce機ji，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，將jiang蓄xu電dian池chi傳chuan送song到dao電dian路lu和he內nei阻zu檢jian測ce位wei置zhi，下xia降jiang並bing夾jia緊jin測ce試shi機ji頭tou，自zi動dong完wan成cheng短duan路lu檢jian測ce和he內nei阻zu檢jian測ce，判pan斷duan產chan品pin是shi否fou合he格ge，執zhi行xing相xiang應ying動dong作zuo。
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：
序號
名稱
型號
訂貨號
數量
S7-200 SMART PLC
CPU SR60
6ES7 288-1SR60-0AA0
模擬量模塊
EM AM06
6ES7 288-3AM06-0AA0
觸摸屏
Smart 700 IE
6AV6 648-0BC11-3AX0
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。
shoudongmoshikezhixinggundaoqiting，gaoyaduanluceshijitoushangshengxiajiang，neizuceshijitoushangshengxiajiang，gaoyaduanluceshijitoujiajin，neizuceshijitoujiajin，tichuqigangkaiguandengshoudongdongzuo。
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。PLC本(ben)身(shen)集(ji)成(cheng)了(le)以(yi)太(tai)網(wang)接(jie)口(kou)，不(bu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)專(zhuan)用(yong)編(bian)程(cheng)電(dian)纜(lan)，使(shi)用(yong)網(wang)線(xian)就(jiu)可(ke)以(yi)下(xia)載(zai)程(cheng)序(xu)和(he)進(jin)行(xing)程(cheng)序(xu)調(tiao)試(shi)，在(zai)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)中(zhong)很(hen)方(fang)便(bian)，而(er)且(qie)下(xia)載(zai)速(su)度(du)非(fei)常(chang)快(kuai)。
SIMATIC SMART 700 IE觸(chu)摸(mo)屏(ping)，顏(yan)色(se)更(geng)加(jia)豐(feng)富(fu)，顯(xian)示(shi)效(xiao)果(guo)比(bi)以(yi)前(qian)更(geng)好(hao)。觸(chu)摸(mo)屏(ping)本(ben)體(ti)集(ji)成(cheng)了(le)以(yi)太(tai)網(wang)接(jie)口(kou)和(he)串(chuan)口(kou)，接(jie)口(kou)比(bi)以(yi)前(qian)多(duo)了(le)，提(ti)供(gong)了(le)用(yong)戶(hu)更(geng)多(duo)的(de)通(tong)訊(xun)連(lian)接(jie)選(xuan)擇(ze)。另(ling)外(wai)，通(tong)過(guo)以(yi)太(tai)網(wang)可(ke)同(tong)時(shi)連(lian)接(jie)3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
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