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、jiaotongdengzhongduolingyu。qicheyongxudianchiyizhishixudianchishichangxuqiuchanliangzuidadepinzhong，suizheqichexingyezuoweiguojiazhongdianfazhanzhizhuchanyedefeisufazhan，cheyongqiansuanxudianchideyongliangyexunsuzengjia，dayuezhanzhenggeqiansuanxudianchiyongliangde80%。jiazhiyuanyouqicheduixudianchidetihuanxuqiu，qichexudianchideshichangxuqiulianghaijiangyouyigejiaodadezengchang。diandongzixingchezuoweiyizhongxinxingdaibugongju，shoudaolequnzhongderenkehehuanying，chanliangheshehuiyongyouliangxunsuzengchang，qizhuanyongxudianchidexuqiuliangyexunsukuoda，chanzhiyichaoguoyuanlaijudierweidegudingxingxudianchi。muqianxinnengyuanchunengyechengweixudianchixindeyingyongshichang，zhexiexindezengchangdiandouweixudianchixingyedailaigengdadefazhankongjian，erqiexudianchixingyedefazhan，yetuidongleqitazhongduoxingyedefazhan。
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。
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。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 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 PLC隻(zhi)集(ji)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)以(yi)太(tai)網(wang)接(jie)口(kou)，在(zai)該(gai)接(jie)口(kou)已(yi)連(lian)接(jie)觸(chu)摸(mo)屏(ping)，又(you)沒(mei)有(you)路(lu)由(you)器(qi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，想(xiang)要(yao)在(zai)線(xian)監(jian)控(kong)程(cheng)序(xu)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，需(xu)要(yao)將(jiang)觸(chu)摸(mo)屏(ping)網(wang)線(xian)拔(ba)下(xia)，使(shi)用(yong)中(zhong)略(lve)有(you)不(bu)便(bian)。未(wei)來(lai)是(shi)否(fou)能(neng)考(kao)慮(lv)增(zeng)加(jia)集(ji)成(cheng)以(yi)太(tai)網(wang)接(jie)口(kou)，使(shi)組(zu)網(wang)更(geng)加(jia)方(fang)便(bian)，也(ye)利(li)於(yu)程(cheng)序(xu)調(tiao)試(shi)。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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