《储能材料与器件智能制造技术》课件-2.2.3 可编程控制技术

《储能材料与器件智能制造技术》可编程控制技术在工业4.0与中国智能制造战略驱动下，制造业正从传统自动化向深度智能化转型。可编程逻辑控制器（PLC）作为连接底层设备与上层系统的核心载体，凭借高可靠性、强适应性与灵活扩展性，成为智能制造不可或缺的“控制中枢”。可编程逻辑控制器（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。PLC控制器的性能特点工业现场电磁辐射、粉尘等干扰多，PLC针对性防护：高端型号（如西门子S7-1500）用光纤隔离技术阻断干扰，IP65外壳适配恶劣环境；软件支持故障自诊断与程序一键恢复，某汽车焊接车间因雷击程序异常，10分钟恢复，避免半天停工，是高可靠生产的“定心丸”。1）抗干扰能力强，稳定可靠；传统继电器控制接线错误率达8%，排查需1天；PLC靠模块化端子与标准化接口，错误率降至0.5%以下。面对多品种生产，某储能电池厂切换3种电芯规格，改软件参数2小时完成，传统控制拆改线路需8小时，大幅提升柔性制造能力。2）接线简洁，使用便捷；PLC可按需扩展，某光伏车间接高速计数模块控风扇转速，通MES传数据；同一三菱FX5UPLC，在机械厂控机床、食品厂控杀菌釜，换程序与少量模块即可，设备复用率升60%，降低跨行业转型成本，实现“一器多能”。3）功能强大，通用性高。PLC控制器的组成结构中央处理单元（CPU）：系统核心，负责指令执行和数据处理。存储器：保存系统程序、用户程序与工作数据，类型有RAM、EPROM、EEPROM等。I/O单元：与外部设备交换控制与状态信号，具备电隔离与滤波功能。电源模块：提供稳定的内部工作电压。编程器：用于程序编写、修改、监控，也可通过计算机接口替代。扩展接口：接入功能模块如高速计数、运动控制等，增强系统功能。PLC控制器的原理1、输入采样：读取各输入信号状态，存入I/O映像区。此阶段PLC按预设顺序，逐一读取传感器、按钮等外部设备的输入信号（如电机启停按钮状态、温度传感器数值），并将这些信号转化为数字量（0/1或具体数值），集中存入“I/O映像区”。需注意，一旦进入采样阶段，即便外部信号突发变化（如传感器临时检测到工件），映像区数据也不会同步更新，需等待下一个扫描周期，避免信号波动导致控制逻辑紊乱，为后续运算提供稳定数据支撑。PLC控制器的原理2、用户程序执行：按照梯形图顺序处理逻辑指令，更新系统状态。PLC以梯形图等程序的编写顺序为依据，从左至右、从上到下逐句执行逻辑指令。例如在储能电池焊接工序中，程序会判断“电芯到位信号为1”“急停信号为0”等条件是否满足，若符合则触发“启动焊接”的运算结果，并将结果更新至“输出映像区”，完成从“数据输入”到“决策输出”的核心转化，确保控制逻辑精准落地。PLC控制器的原理3、输出刷新：根据映像区状态更新输出锁存器，驱动设备执行操作。该阶段PLC将输出映像区的运算结果，一次性传递至输出锁存器，再由锁存器驱动电机、电磁阀等执行器动作（如启动焊接机、打开进料阀）。动作完成后，PLC立即返回输入采样阶段，开启下一轮循环（周期通常几十毫秒），形成“采集-运算-执行”的闭环，保障工业生产的连续性与实时性。PLC控制器在储能刀片电池生产中的具体应用场景1、电芯制造：控制涂布、卷绕等设备，实现精准操作。电芯制造阶段，PLC精准控核心设备：涂布工序中，通过模拟量模块采走带速度与涂层厚度信号，经PID调节控挤出泵转速，将厚度误差稳在±0.01mm内；卷绕工序搭配运动控制模块，同步多轴转速与张力，结合视觉纠偏，避免极片褶皱错位，降低短路风险。PLC控制器在储能刀片电池生产中的具体应用场景2、电芯分选：根据性能参数控制分类流程。电芯分选环节，PLC实现自动化分类：接收检测设备的容量、电压、内阻数据，按预设标准（如A类2100-2200mAh）比对，控制机械臂将电芯分拣至对应料盒，分选速度达1200个/小时，准确率99.9%，保障电芯一致性。PLC控制器在储能刀片电池生产中的具体应用场景3、电芯组装：控制自动堆叠、焊接，保障模组稳定性与一致性。电芯组装环节，PLC保障模组稳定：堆叠时借视觉传感器算位置偏差，控机械臂对齐误差≤0.1mm；焊接时采红外温度信号，PID调节激光焊机功率，将温度稳定在210-230℃，防过焊或虚焊，不良率从3%降至0.3%。PLC的发展趋势在智能制造浪潮下，PLC正朝着智能化、集成化、开放化和安全化方向大步迈进。智能化方面，PLC融入AI与大数据技术，实现智能决策。比如内置机器学习算法，通过分析设备历史数据，提前预测故障，减少停机时间；借大数据优化控制策略，像依据生产订单量动态调整设备运行参数，提升生产效率。集成化表现为多功能融合，将运动控制、视觉识别等功能集于一体，减少外部设备依赖，简化系统架构。例如在电池生产中，一台PLC就能完成电芯卷绕的运动控制与极片质量的视觉检测，提高系统可靠性与灵活性。开放化上，PLC打破品牌壁垒，支持跨平台兼容，无缝对接不同厂商设备与软件。同时，全面接入云平台，实现数据云端存储与分析，如将生产数据上传至云端，企业可远程监控、管理生产，及时调整策略。安全化也不容忽视，面对网络威胁，PLC