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摘 要：我公司的注液机一天为一千多个电池注入电解溶液，有时会出现一、两个电池的注液量不足或者漏注，直接流入下一个工序，造成电池报废。经过讨论几个解决问题的方案和筛选出最好的方案，我们最终决定了在电池注酸工位下面加装一个称重反馈台秤，通过FX2N-2AD特殊功能模块将电池注液前的重量与注液后的重量进行采样给PLC可编程控制器内部的程序进行运算比较，再由 PLC控制器的模拟量输出控制E700变频器，从而控制了高精度的抽酸泵的转速，那么每个电池的电解液容量大小得到高精度控制，通过多次的调试和参数的设定，初步解决了电解液容量不足或没注到电解液等问题，避免更多的电池报废，经济耗失，资源浪费，环境的污染。
关键词：PLC可编程控制器 E700变频器 FX2N-2AD特殊功能模块
一、改造背景
（1）老设备存在的缺点
1） 当储液罐的液位传感器探头有水珠时，液位传感器就以为有电解液在储液罐里误感应，磁力泵就一直空抽气体到注液缸，计时时间到电机停止运转，注液缸没有液体，这时电池就没有注到电解液，并且没有被机器检测到，还有现场人员没有发现而流入下一个工序，造成电池的报废，成本的增加，影响了生产质量。
2） 电机长期在瞬间电压380V起动与停止之间重复交替，第一、周围坏境都存在腐蚀性气体的电机以及其控制器件会加快它们的使用寿命；第二、对于电机的电枢绕组长时间也会发热，这会使得电机疲弱，电机的转速就下降，导致酸泵抽的电解溶液就不足，严重的话电机的电枢绕坏。如果磁力泵坏了，维修就需要花很长的时间去修理，经验不足的维修人员在更换磁力泵，酸性的电解液经常沾到皮肤上，感到皮肤表面痒，严重就会烧伤，不仅会造成生产效率指数降低，而且又对人造成伤害；第三、长时间的大扭矩启动对磁力泵体的叶轮会造成磨损，抽上去的电解溶液容量就注不足，造成电池报废。
二、设计思路方案
通过长时间观察归纳，我们改善课对此进行了故障分析对策：在电池注酸工位的位置下方增加一个可以自动升降的平台和一个测量电池重量的称重仪器，PLC可编程控制器增加一个FX2N-2AD特殊功能模块，将称重装置输出的模拟重量G转换成数字量，并存放在PLC的数据存储器D110中，这样，PLC可编程控制器能够读取到电池的当前实际重量，根据可编程控制器内部的程序区间功能比较指令ZCP进行运算比较，向变频器输出模拟量控制，再由变频器恒压频比控制注酸泵的转速，从而可以控制注酸的量大小。称重装置作为自动控制系统的反馈装置使用，由于一直有监测的反馈，注入电池电解液的量就可以高精度的控制。
（1）减小的电气元件
以前注酸机用到的6个耐酸电磁阀和6个中间继电器，2个液位传感器和注液嘴的栓柱取消，还有普通的三相异步磁力泵取消。
（2）增加的电气元件
现在，为了降低生产成本，提高生产率，我们决定购买了一台三菱E700变频器和一个精度高的酸泵（0.26KW），一台称重控制仪，和一个三菱FX2N-2AD模数转换功能模块。
（3）称重装置与FX2N-2AD转换模块通信
1） 称重装置的工作电压为220，压力敏感元器件将一个非电量0～25g，通过变送器里运算电路，放大电路转换出一个大约0V 到4V的直流电压送至到FX2N-2AD特殊功能模块的Vin 1和COM1输入口，PLC可编程控制器读取特殊功能模块数值并存放在数据存储器D110中。
2）增益值可设置为0～4000的任意数字值。为了得到12位的最大分辨率，电压输出时，对于10V的模拟输出值，数字量调整到4000。偏置值也可根據需要任意进行调整。一般情况下，电压输入时，偏置值设为0V。
3） FX2N-2AD的接线如图所示。我们防止电压输出会受到干扰不稳定，在铺设双绞屏蔽电缆与外部执行机构链接时，我们把电缆远离电源线和其他可能会产生电气干扰的导线，并且VIN与COM1接了一个电容。并将端子IIN和COM1短接，FX2N-2AD的接地端与PLC主单元接地端连接。如图1所示。
三 总结
（1）改造后注酸不再靠时间来控制，生产的周期快了，每天能多注100多个电池；还有解决了电池的注酸时的不可靠、不稳定的现象。
（2）电池的注液量得到了精准的控制，储存罐里面的电解液使用也得到了有效的提高，对水质的污染减小，总体的运行成本降低，如表3所示。
（3）电池里面的点解液量多小确认，不再需要生产员工整天低着头用目视的判断对一个一个进行检测，从而减轻了员工的劳动强度，提高了检测的准确性，摆脱了半自动化生产，实现了全自动化的生产效果，生产效率提高了。
（4）由表1所示看出，对于公司来说维修成本又降低了；以前用的是普通泵，改造后是用变频器控制的高精度磁力泵，使用起来更灵活，寿命时间也更长了，用电耗能减小了；方便维修人员的查找问题更直观和维修的时间便缩短，减小电机的拆卸和更换频率次数，减小了维修人员的皮肤被硫酸烧伤。
（5）设备的自动化改造后不仅提高了产能和产品质量，还有极大的节约了人的劳动力，提高机械的自动化水平，生产效率也提高，稳定性好了，没有注到电解液造成的电池报废现象杜绝了，对环境污染减小。
表1电池报废表
参考文献：
[1]沈中城主编. 检测技术与仪器[M]. 北京：高等教育出版社，2010.
[2]吕俊芳主编.传感器接口与检测仪器电路[M]. 北京：航空天大学出版社，2007.
[3]曾毅主编. 变频调速控制系统的设计与维护[M]. 青岛：山东科学技术出版社，2011.
[4]李方园主编. 变频器应用技术[M]. 北京：科学出版社，2008
[5]刘长青主编. 电气控制与PLC应用技术[M]. 北京：科学出版社，2008
[6]陈冠玲 曹 箐主编. 电气CAD[M]. 北京：高等教育出版社，2013
作者简介：
梁志权（1990-），男，民族：汉，籍贯：广东省佛山市，当前职务：技术员，当前职称：电气助理工程师，学历：本科，研究方向：电子技术控制。
关键词：PLC可编程控制器 E700变频器 FX2N-2AD特殊功能模块
一、改造背景
（1）老设备存在的缺点
1） 当储液罐的液位传感器探头有水珠时，液位传感器就以为有电解液在储液罐里误感应，磁力泵就一直空抽气体到注液缸，计时时间到电机停止运转，注液缸没有液体，这时电池就没有注到电解液，并且没有被机器检测到，还有现场人员没有发现而流入下一个工序，造成电池的报废，成本的增加，影响了生产质量。
2） 电机长期在瞬间电压380V起动与停止之间重复交替，第一、周围坏境都存在腐蚀性气体的电机以及其控制器件会加快它们的使用寿命；第二、对于电机的电枢绕组长时间也会发热，这会使得电机疲弱，电机的转速就下降，导致酸泵抽的电解溶液就不足，严重的话电机的电枢绕坏。如果磁力泵坏了，维修就需要花很长的时间去修理，经验不足的维修人员在更换磁力泵，酸性的电解液经常沾到皮肤上，感到皮肤表面痒，严重就会烧伤，不仅会造成生产效率指数降低，而且又对人造成伤害；第三、长时间的大扭矩启动对磁力泵体的叶轮会造成磨损，抽上去的电解溶液容量就注不足，造成电池报废。
二、设计思路方案
通过长时间观察归纳，我们改善课对此进行了故障分析对策：在电池注酸工位的位置下方增加一个可以自动升降的平台和一个测量电池重量的称重仪器，PLC可编程控制器增加一个FX2N-2AD特殊功能模块，将称重装置输出的模拟重量G转换成数字量，并存放在PLC的数据存储器D110中，这样，PLC可编程控制器能够读取到电池的当前实际重量，根据可编程控制器内部的程序区间功能比较指令ZCP进行运算比较，向变频器输出模拟量控制，再由变频器恒压频比控制注酸泵的转速，从而可以控制注酸的量大小。称重装置作为自动控制系统的反馈装置使用，由于一直有监测的反馈，注入电池电解液的量就可以高精度的控制。
（1）减小的电气元件
以前注酸机用到的6个耐酸电磁阀和6个中间继电器，2个液位传感器和注液嘴的栓柱取消，还有普通的三相异步磁力泵取消。
（2）增加的电气元件
现在，为了降低生产成本，提高生产率，我们决定购买了一台三菱E700变频器和一个精度高的酸泵（0.26KW），一台称重控制仪，和一个三菱FX2N-2AD模数转换功能模块。
（3）称重装置与FX2N-2AD转换模块通信
1） 称重装置的工作电压为220，压力敏感元器件将一个非电量0～25g，通过变送器里运算电路，放大电路转换出一个大约0V 到4V的直流电压送至到FX2N-2AD特殊功能模块的Vin 1和COM1输入口，PLC可编程控制器读取特殊功能模块数值并存放在数据存储器D110中。
2）增益值可设置为0～4000的任意数字值。为了得到12位的最大分辨率，电压输出时，对于10V的模拟输出值，数字量调整到4000。偏置值也可根據需要任意进行调整。一般情况下，电压输入时，偏置值设为0V。
3） FX2N-2AD的接线如图所示。我们防止电压输出会受到干扰不稳定，在铺设双绞屏蔽电缆与外部执行机构链接时，我们把电缆远离电源线和其他可能会产生电气干扰的导线，并且VIN与COM1接了一个电容。并将端子IIN和COM1短接，FX2N-2AD的接地端与PLC主单元接地端连接。如图1所示。
三 总结
（1）改造后注酸不再靠时间来控制，生产的周期快了，每天能多注100多个电池；还有解决了电池的注酸时的不可靠、不稳定的现象。
（2）电池的注液量得到了精准的控制，储存罐里面的电解液使用也得到了有效的提高，对水质的污染减小，总体的运行成本降低，如表3所示。
（3）电池里面的点解液量多小确认，不再需要生产员工整天低着头用目视的判断对一个一个进行检测，从而减轻了员工的劳动强度，提高了检测的准确性，摆脱了半自动化生产，实现了全自动化的生产效果，生产效率提高了。
（4）由表1所示看出，对于公司来说维修成本又降低了；以前用的是普通泵，改造后是用变频器控制的高精度磁力泵，使用起来更灵活，寿命时间也更长了，用电耗能减小了；方便维修人员的查找问题更直观和维修的时间便缩短，减小电机的拆卸和更换频率次数，减小了维修人员的皮肤被硫酸烧伤。
（5）设备的自动化改造后不仅提高了产能和产品质量，还有极大的节约了人的劳动力，提高机械的自动化水平，生产效率也提高，稳定性好了，没有注到电解液造成的电池报废现象杜绝了，对环境污染减小。
表1电池报废表
参考文献：
[1]沈中城主编. 检测技术与仪器[M]. 北京：高等教育出版社，2010.
[2]吕俊芳主编.传感器接口与检测仪器电路[M]. 北京：航空天大学出版社，2007.
[3]曾毅主编. 变频调速控制系统的设计与维护[M]. 青岛：山东科学技术出版社，2011.
[4]李方园主编. 变频器应用技术[M]. 北京：科学出版社，2008
[5]刘长青主编. 电气控制与PLC应用技术[M]. 北京：科学出版社，2008
[6]陈冠玲 曹 箐主编. 电气CAD[M]. 北京：高等教育出版社，2013
作者简介：
梁志权（1990-），男，民族：汉，籍贯：广东省佛山市，当前职务：技术员，当前职称：电气助理工程师，学历：本科，研究方向：电子技术控制。