涂布机闭环控制系统和闭环控制方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种涂布机闭环控制系统和闭环控制方法。


背景技术：

2.目前锂离子电池生产涂布工序，面密度设备只负责计算面密度，无法与主设备进行联动，进行闭环控制；其次，ccd宽幅检测系统也是如此，不能与主设备进行联动，有新导入设备可以实现结果传入主设备，但主设备不能实现自动闭环。目前行业内多数涂布机仍靠人工根据面密度数据调节泵速、模头进刀量、模唇间隙，对人员的依懒性极大，对人员的熟练程度要求极高；其次，人工调节存在误操作等异常情况，会降低涂布良品率，增加报废。
3.公告号为cn216225137u的专利文献公开了一种锂离子电池双面涂布装置，包括涂布机构、面密度测量仪、ccd相机和控制器，面密度测量仪和ccd相机将测量结果发送给控制器，控制器根据测量结果调节涂布机构的浆料输送速度和逗号刮刀棍相对于箔材的距离。现有技术无法实现对面密度和涂布宽度的综合闭环控制，涂布良品率较低。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于如何实现对涂布机的面密度和涂布宽度的综合闭环控制，提高涂布良品率。
5.本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：涂布机闭环控制系统，包括涂布机构、面密度仪、ccd相机和控制系统；涂布机构、面密度仪和ccd相机设有两组，第一组涂布机构、面密度仪和ccd相机对应极片的正面，第二组涂布机构、面密度仪和ccd相机对应极片的反面；各涂布机构、面密度仪和ccd相机均连接所述控制系统。
6.本发明将涂布机与面密度仪、ccd相机、控制系统进行整合，控制系统可获取纵向面密度数据、横向面密度数据、涂布宽度数据、泵速和模头进刀量；根据纵向面密度数据可自动调整泵速，直到纵向面密度满足工艺要求；根据横向面密度数据计算可显示异常区域，提醒人工调节对应区域的模唇间隙，直到满足工艺要求；根据涂布宽度数据可自动调节模头进刀量，在满足面密度的情况下保证涂布宽度满足工艺要求；实现了对涂布机的面密度和涂布宽度的综合闭环控制，减少了人工依懒性，提高了设备自动化，提高了涂布良品率。
7.优选地，所述控制系统包括数据获取模块、数据处理模块和系统控制模块；所述数据获取模块接收所述面密度仪的检测数据、所述ccd相机的检测数据和所述系统控制模块当前的控制参数；所述数据处理模块处理所述数据获取模块接收的检测数据；所述系统控制模块根据所述数据处理模块的数据处理结果下发控制参数，对各涂布机构进行控制。
8.优选地，所述涂布机构包括模头，所述模头的一侧设有模唇，所述模头上沿所述模唇的长度方向等间距安装有多个模头螺栓。人工调节模头螺栓，可实现模唇对应区域的模唇间隙调节。
9.涂布机闭环控制方法，采用所述涂布机闭环控制系统，包括以下步骤：
10.纵向面密度闭环控制：控制系统与两个面密度仪通讯，接收各面密度仪的纵向面密度数据，当有面密度仪的纵向面密度数据异常时，控制系统调节该面密度仪对应的涂布机构的泵速；
11.横向面密度闭环控制：控制系统与两个面密度仪通讯，接收各面密度仪的横向面密度数据，当有面密度仪的横向面密度数据异常时，控制系统调节该面密度仪对应的涂布机构的模唇间隙；
12.涂布宽度闭环控制：控制系统与两个ccd相机通讯，接收各ccd相机的涂布宽度数据，当有ccd相机的涂布宽度数据异常时，控制系统调节该ccd相机对应的涂布机构的模头进刀量。
13.优选地，纵向面密度闭环控制具体包括以下步骤：
14.步骤a1，控制系统与面密度仪通讯，接收纵向面密度数据；
15.步骤a2，每行接收一次数据，一行有固定数量个数据，计算出每行数据的均值a1，接收次数n 1；
16.步骤a3，判断n是否等于10；
17.步骤a4，若n不等于10，则重复执行步骤a1～步骤a3；
18.步骤a5，若n等于10，则计算10次数据的均值a；
19.步骤a6，比较均值a与设定值c，计算s＝a-c；
20.步骤a7，设定泵速bs，公差b；
21.步骤a8，如果s》10 b，设定泵速bst＝bs/2；
22.步骤a9，如果10 b》s》5 b，设定泵速bst＝bs/1.5；
23.步骤a10，如果5 b》s》b，设定泵速bst＝bs/1.2；
24.步骤a11，如果s《-10-b，设定泵速bst＝bs*2；
25.步骤a12，如果-10-b《s《-5-b，设定泵速bst＝bs*1.5；
26.步骤a13，如果-5-b《s《-b，设定泵速bst＝bs*1.2；
27.步骤a14，控制系统根据泵速计算结果调节涂布机构的泵速；
28.步骤a15，涂布机构的模头与面密度仪之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算泵速调节后极片到达面密度仪的时间t；
29.步骤a16，计算泵速调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的纵向面密度异常数据不做调节：
30.步骤a17，当t1》t时，若纵向面密度数据仍异常，则重复步骤a1～步骤a16，直到纵向面密度数据满足要求。
31.优选地，横向面密度闭环控制具体包括以下步骤：
32.步骤b1，控制系统与面密度仪通讯，接收横向面密度数据；
33.步骤b2，每行接收一次数据，一行有固定数量个数据，接收次数n 1；
34.步骤b3，判断n是否等于10；
35.步骤b4，若n不等于10，则重复执行步骤b1～步骤b3；
36.步骤b5，若n等于10，则分别计算10次数据每次的均值a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10；
37.步骤b6，比较均值a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10与设定值c，分别计算s1＝
a1-c，s2＝a2-c，s3＝a3-c，s4＝a4-c，s5＝a5-c，s6＝a6-c，s7＝a7-c，s8＝a8-c，s9＝a9-c，s10＝a10-c；
38.步骤b7，公差b，分别判断s1～s10是否大于-b且小于b；
39.步骤b8，若s1～s10均大于-b且小于b，则横向面密度数据正常；
40.步骤b9，若s1～s10中有一个或多个不满足大于-b且小于b，则横向面密度数据异常，控制系统对s1～s10中横向面密度数据异常的区域报警提示，人工调节涂布机构对应区域的模唇间隙；
41.步骤b10，涂布机构的模头与面密度仪之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算模唇间隙调节后极片到达面密度仪的时间t；
42.步骤b11，计算模唇间隙调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的横向面密度异常数据不做调节：
43.步骤b12，当t1》t时，若横向面密度数据仍异常，则继续重复步骤b1～步骤b11，直到横向面密度数据满足要求。
44.优选地，涂布宽度闭环控制具体包括以下步骤：
45.步骤c1，控制系统与ccd相机通讯，接收涂布宽度数据；
46.步骤c2，每行接收一次数据，接收次数n 1；
47.步骤c3，判断n是否等于10；
48.步骤c4，若n不等于10，则重复执行步骤c1～步骤c3；
49.步骤c5，若n等于10，则计算10次数据的均值a；
50.步骤c6，比较均值a与设定值c，计算s＝a-c；
51.步骤c7，设定模头进刀量dis，公差b；
52.步骤c8，如果s》10 b，设定模头进刀量dis1＝dis/2；
53.步骤c9，如果10 b》s》5 b，设定模头进刀量dis1＝dis/1.5；
54.步骤c10，如果5 b》s》b，设定模头进刀量dis1＝dis/1.2；
55.步骤c11，如果s-b《-10，设定模头进刀量dis1＝2*dis；
56.步骤c12，如果-10-b《s《-5-b，设定模头进刀量dis1＝1.5*dis；
57.步骤c13，如果-5-b《s《-b，设定模头进刀量dis1＝1.2*dis；
58.步骤c14，控制系统根据模头进刀量计算结果调节涂布机构的模头进刀量；
59.步骤c15，涂布机构的模头与ccd相机之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算模头进刀量调节后极片到达ccd相机的时间t；
60.步骤c16，计算模头进刀量调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的涂布宽度异常数据不做调节：
61.步骤c17，当t1》t时，若涂布宽度数据仍异常，则继续重复步骤c1～步骤c16，直到涂布宽度数据满足要求。
62.本发明的优点在于：本发明将涂布机与面密度仪、ccd相机、控制系统进行整合，控制系统可获取纵向面密度数据、横向面密度数据、涂布宽度数据、泵速和模头进刀量；根据纵向面密度数据可自动调整泵速，直到纵向面密度满足工艺要求；根据横向面密度数据计算可显示异常区域，提醒人工调节对应区域的模唇间隙，直到满足工艺要求；根据涂布宽度数据可自动调节模头进刀量，在满足面密度的情况下保证涂布宽度满足工艺要求；实现了
对涂布机的面密度和涂布宽度的综合闭环控制，减少了人工依懒性，提高了设备自动化，提高了涂布良品率。
附图说明
63.图1为本发明实施例涂布机闭环控制系统的结构示意图。
64.图2为本发明实施例模头的结构示意图。
65.图3为本发明实施例纵向面密度闭环控制的流程图。
66.图4为本发明实施例横向面密度闭环控制的流程图。
67.图5为本发明实施例涂布宽度闭环控制的流程图。
68.附图标号说明：
69.1、涂布机构；11、模头；12、模唇；13、模头螺栓；2、面密度仪；3、ccd相机；4、极片；5、烘箱。
具体实施方式
70.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
71.如图1所示，本发明实施例公开一种涂布机闭环控制系统，包括涂布机构1、面密度仪2、ccd相机3和控制系统(图未示)。
72.涂布机构1、面密度仪2和ccd相机3设有两组，第一组涂布机构1、面密度仪2和ccd相机3对应极片4的正面，第二组涂布机构1、面密度仪2和ccd相机3对应极片4的反面；各涂布机构1、面密度仪2和ccd相机3均连接所述控制系统，所述控制系统采用plc；烘箱5对涂布后的极片4进行烘烤。
73.所述控制系统包括数据获取模块、数据处理模块和系统控制模块；所述数据获取模块接收所述面密度仪的检测数据、所述ccd相机的检测数据和所述系统控制模块当前的控制参数；所述数据处理模块处理所述数据获取模块接收的检测数据；所述系统控制模块根据所述数据处理模块的数据处理结果下发控制参数，对各涂布机构进行控制。
74.控制系统能够实时显示横向面密度曲线、纵向面密度曲线、泵速曲线图、模唇间隙曲线图、模头进刀量曲线图，数据直观，异常时清晰可见。
75.如图2所示，涂布机构1包括模头11，模头11的一侧设有模唇12，模头11上沿模唇12的长度方向等间距安装有多个模头螺栓13，人工调节模头螺栓13，可实现模唇12对应区域的模唇间隙调节。
76.本发明实施例还公开一种涂布机闭环控制方法，采用所述涂布机闭环控制系统，包括以下步骤：
77.纵向面密度闭环控制：控制系统与两个面密度仪2通讯，接收各面密度仪2的纵向面密度数据，当有面密度仪2的纵向面密度数据异常时，控制系统调节该面密度仪2对应的涂布机构1的泵速。
78.如图3所示，纵向面密度闭环控制具体包括以下步骤：
79.步骤a1，控制系统与面密度仪2通讯，接收纵向面密度数据；
80.步骤a2，每行接收一次数据，一行有32个数据，计算出每行数据的均值a1，接收次数n 1；
81.步骤a3，判断n是否等于10；
82.步骤a4，若n不等于10，则重复执行步骤a1～步骤a3；
83.步骤a5，若n等于10，则计算10次数据的均值a；
84.步骤a6，比较均值a与设定值c，计算s＝a-c；
85.步骤a7，设定泵速bs，公差b；
86.步骤a8，如果s》10 b，设定泵速bst＝bs/2；
87.步骤a9，如果10 b》s》5 b，设定泵速bst＝bs/1.5；
88.步骤a10，如果5 b》s》b，设定泵速bst＝bs/1.2；
89.步骤a11，如果s《-10-b，设定泵速bst＝bs*2；
90.步骤a12，如果-10-b《s《-5-b，设定泵速bst＝bs*1.5；
91.步骤a13，如果-5-b《s《-b，设定泵速bst＝bs*1.2；
92.步骤a14，控制系统根据泵速计算结果调节涂布机构1的泵速；
93.步骤a15，涂布机构1的模头11与面密度仪2之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算泵速调节后极片4到达面密度仪2的时间t；
94.步骤a16，计算泵速调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的纵向面密度异常数据不做调节：
95.步骤a17，当t1》t时，若纵向面密度数据仍异常，则重复步骤a1～步骤a16，直到纵向面密度数据满足要求。
96.横向面密度闭环控制：控制系统与两个面密度仪2通讯，接收各面密度仪2的横向面密度数据，当有面密度仪2的横向面密度数据异常时，控制系统调节该面密度仪2对应的涂布机构1的模唇间隙。
97.如图4所示，横向面密度闭环控制具体包括以下步骤：
98.步骤b1，控制系统与面密度仪2通讯，接收横向面密度数据；
99.步骤b2，每行接收一次数据，一行有固定数量个数据，接收次数n 1；
100.步骤b3，判断n是否等于10；
101.步骤b4，若n不等于10，则重复执行步骤b1～步骤b3；
102.步骤b5，若n等于10，则分别计算10次数据每次的均值a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10；
103.步骤b6，比较均值a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10与设定值c，分别计算s1＝a1-c，s2＝a2-c，s3＝a3-c，s4＝a4-c，s5＝a5-c，s6＝a6-c，s7＝a7-c，s8＝a8-c，s9＝a9-c，s10＝a10-c；
104.步骤b7，公差b，分别判断s1～s10是否大于-b且小于b；
105.步骤b8，若s1～s10均大于-b且小于b，则横向面密度数据正常；
106.步骤b9，若s1～s10中有一个或多个不满足大于-b且小于b，则横向面密度数据异常，控制系统对s1～s10中横向面密度数据异常的区域报警提示，软件界面对应区域的模块颜色跟随变化，人工调节模头螺栓13，实现模唇12对应区域的模唇间隙调节；
107.步骤b10，涂布机构1的模头11与面密度仪2之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算模唇间隙调节后极片4到达面密度仪2的时间t；
108.步骤b11，计算模唇间隙调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的横向面密度异常数据不做调节：
109.步骤b12，当t1》t时，若横向面密度数据仍异常，则继续重复步骤b1～步骤b11，直到横向面密度数据满足要求。
110.涂布宽度闭环控制：控制系统与两个ccd相机3通讯，接收各ccd相机3的涂布宽度数据，当有ccd相机3的涂布宽度数据异常时，控制系统调节该ccd相机3对应的涂布机构1的模头进刀量。
111.如图5所示，涂布宽度闭环控制具体包括以下步骤：
112.步骤c1，控制系统与ccd相机3通讯，接收涂布宽度数据；
113.步骤c2，每行接收一次数据，接收次数n 1；
114.步骤c3，判断n是否等于10；
115.步骤c4，若n不等于10，则重复执行步骤c1～步骤c3；
116.步骤c5，若n等于10，则计算10次数据的均值a；
117.步骤c6，比较均值a与设定值c，计算s＝a-c；
118.步骤c7，设定模头进刀量dis，公差b；
119.步骤c8，如果s》10 b，设定模头进刀量dis1＝dis/2；
120.步骤c9，如果10 b》s》5 b，设定模头进刀量dis1＝dis/1.5；
121.步骤c10，如果5 b》s》b，设定模头进刀量dis1＝dis/1.2；
122.步骤c11，如果s-b《-10，设定模头进刀量dis1＝2*dis；
123.步骤c12，如果-10-b《s《-5-b，设定模头进刀量dis1＝1.5*dis；
124.步骤c13，如果-5-b《s《-b，设定模头进刀量dis1＝1.2*dis；
125.步骤c14，控制系统根据模头进刀量计算结果调节涂布机构1的模头进刀量；
126.步骤c15，涂布机构1的模头11与ccd相机3之间的距离l是固定的，根据涂布速度计算模头进刀量调节后极片4到达ccd相机3的时间t；
127.步骤c16，计算模头进刀量调节后的时间t1，当t1《t时，此时间段内的涂布宽度异常数据不做调节：
128.步骤c17，当t1》t时，若涂布宽度数据仍异常，则继续重复步骤c1～步骤c16，直到涂布宽度数据满足要求。
129.工作原理：涂布机的泵速影响纵向面密度，模唇间隙影响横向面密度，模头进刀量影响涂布宽度；本发明将涂布机与面密度仪、ccd相机、控制系统进行整合，控制系统可获取纵向面密度数据、横向面密度数据、涂布宽度数据、泵速和模头进刀量；根据纵向面密度数据可自动调整泵速，直到纵向面密度满足工艺要求；根据横向面密度数据计算可显示异常区域，提醒人工调节对应区域的模唇间隙，直到满足工艺要求；根据涂布宽度数据可自动调节模头进刀量，在满足面密度的情况下保证涂布宽度满足工艺要求；实现了对涂布机的面密度和涂布宽度的综合闭环控制，减少了人工依懒性，提高了设备自动化，提高了涂布良品率。
130.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。