1.項目簡介
蓄電池是工業(yè)生產和日常生活中非常重要的電氣設備，廣泛應用于國防、航空、通信、能源、交通等眾多領域。汽車用蓄電池一直是蓄電池市場需求產量最大的品種，隨著汽車行業(yè)作為國家重點發(fā)展支柱產業(yè)的飛速發(fā)展，車用鉛酸蓄電池的用量也迅速增加，大約占整個鉛酸蓄電池用量的80%。加之原有汽車對蓄電池的替換需求，汽車蓄電池的市場需求量還將有一個較大的增長。電動自行車作為一種新型代步工具，受到了群眾的認可和歡迎，產量和社會擁有量迅速增長，其專用蓄電池的需求量也迅速擴大，產值已超過原來居第二位的固定型蓄電池。目前新能源儲能也成為蓄電池新的應用市場，這些新的增長點都為蓄電池行業(yè)帶來更大的發(fā)展空間，而且蓄電池行業(yè)的發(fā)展，也推動了其他眾多行業(yè)的發(fā)展。
       但是，目前蓄電池生產企業(yè)眾多，競爭也越來越激烈，另外隨著汽車行業(yè)的逐步開放，外資汽車制造廠在國內逐步發(fā)展，導致對配套電池要求提高，這些都要求蓄電池生產企業(yè)必須提升產品品質，降低生產成本，來適應新的市場需求。
        南京某公司專業(yè)生產各種蓄電池專用設備，主要生產極板設備、裝配設備、后處理設備、充放電機、檢測設備及環(huán)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 作為主控系統(tǒng)。全自動短路內阻檢測機是電池生產線中必不可少的專業(yè)質量檢測設備，相比以往的設備具有更多的優(yōu)勢。它將以往獨立的短路檢測機和內阻檢測機，融為一體，同時檢測短路和內阻，將兩個工序并為一個工序處理，縮短處理時間，提高了生產效率，也節(jié)約了設備成本。

2.工藝流程介紹
全自動短路內阻檢測機是蓄電池質量檢測設備，用于將需檢測的蓄電池傳送到高壓短路檢測位置和內阻檢測位置，分別接通檢測電路，進行極板短路檢測和焊點內阻檢測，以此來檢查蓄電池質量。
短路檢測采用脈沖高壓進行測試，用于檢測蓄電池組裝過程中正負極板間的安全間距，可靠的檢測出極板間存在微短路的電池，快速精確的測試出不合格產品。這樣就能在電池組裝后，充電之前就檢測出錯誤，獲得電池更高的質量產出，大大減少因電池極板短路造成產品的不合格率。
內阻檢測用于檢查蓄電池穿壁焊接后的焊接質量，給穿壁焊的兩個極耳之間加一個恒定的電流，根據穿壁焊兩個極耳之間的電阻不同用精密毫伏表測出電壓的變化，能夠有效的檢測電池在穿壁焊過程中出現的氣孔、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。
全自動短路內阻檢測機，通過光電開關檢測蓄電池位置，將蓄電池傳送到電路和內阻檢測位置，下降并夾緊測試機頭，自動完成短路檢測和內阻檢測，判斷產品是否合格，執(zhí)行相應動作。
     控制系統(tǒng)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，工藝更加復雜，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。
本系統(tǒng)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，充分滿足了系統(tǒng)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，以滿足系統(tǒng)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(tài)。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(jiān)控設備的正常運行或故障狀態(tài)。這款7寸寬屏觸摸屏相對于上代產品，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(fā)
全自動短路內阻檢測機具有手動和自動兩種模式。
手動模式可執(zhí)行滾道啟停，高壓短路測試機頭上升下降，內阻測試機頭上升下降，高壓短路測試機頭夾緊，內阻測試機頭夾緊，剔除汽缸開關等手動動作。
自動模式，通過光電開關檢測蓄電池位置，使用滾道將蓄電池傳送到短路檢測位置，自動下降高壓短路測試機頭并夾緊，接通高壓短路測試儀器，短路檢測完成后，再將蓄電池傳送到內阻檢測位置，自動下降內阻測試機頭并夾緊，接通內阻測試電路，自動完成內阻檢測，并判斷電池是否合格，不合格產品通過滾道傳送到剔除位置剔除，合格產品傳送到下一工序。
模擬量輸出連接至內阻測試用恒流源設備，用于設定恒流源大小，信號量程1-5V。通過軟件設置模擬量輸出通道組態(tài)，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，直接拖拽到編程界面就能完成調用。通過設置好相應地址、波特率、讀寫模式以及數據交換區(qū)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本身集成了以太網接口，不需要使用專用編程電纜，使用網線就可以下載程序和進行程序調試，在實際使用中很方便，而且下載速度非�？�。
SIMATIC SMART 700 IE觸摸屏，顏色更加豐富，顯示效果比以前更好。觸摸屏本體集成了以太網接口和串口，接口比以前多了，提供了用戶更多的通訊連接選擇。另外，通過以太網可同時連接3臺PLC通訊，相比上一代產品只能與1臺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軟件界面和功能，改進了一些菜單和窗口，操作方便。移植老程序也很方便，只需復制過來即可。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，希望以后能夠增加集成，從而使編程更加方便。

6.意見與建議
SIMATIC S7-200 SMART PLC只集成了一個以太網接口，在該接口已連接觸摸屏，又沒有路由器的情況下，想要在線監(jiān)控程序狀態(tài)時，需要將觸摸屏網線拔下，使用中略有不便。未來是否能考慮增加集成以太網接口，使組網更加方便，也利于程序調試。S7-200 SMART PLC目前沒有電池模塊，不能滿足長時間斷電保持時鐘和數據的場合，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
E-Mail:
pengbing.bian@siemens.com
   Mobile: 13913944520
聯系地址：江蘇省南京市玄武區(qū)中山路228號地鐵大廈17層  郵編：210008