林盛昌 黃西 張才鳴 黃源

摘要：該裝置通過太陽能電池板對光能的吸收以及風能的利用，將獲得的能量轉化為電能儲存在蓄電池中，從而為本套裝置供電；同時，也準備了220v的交流電作為備用。本裝置所實現(xiàn)的作用，是將體積、質量較小的鋰電池通過組合來代替普通電瓶車用的笨重的蓄電池。在這一系列的操作中由PLC進行控制，供能方面以太陽能和風能為主，谷電峰用為輔，再以市電為整套設備的的供能保障，完成整個系統(tǒng)的供能體系。

關鍵詞：節(jié)能；減排；自動化

1 背景及意義

隨著我國經(jīng)濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境代價，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，群眾對環(huán)境污染問題反應強烈。這種狀況與經(jīng)濟結構不合理、增長方式粗放直接相關。不加快調整經(jīng)濟結構、轉變增長方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟發(fā)展難以為繼。節(jié)能減排出自于我國十一五規(guī)劃綱要，這是貫徹落實科學發(fā)展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措。是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇；是推進經(jīng)濟結構調整，轉變增長方式的必由之路。只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展。但改善能源消耗現(xiàn)狀，更需要從電工裝備到煤炭、石油、建筑等多個行業(yè)共同不懈的努力。此外，要保證能源效率和能源管理的不斷提升、進步，人才培養(yǎng)也至關重要。因此，節(jié)能降耗不能只停留在純粹的工業(yè)生產(chǎn)上，還要延伸至上游的人才培養(yǎng)，延伸到我國的高等教育中去，不斷提高有關能源效率和能源管理課程的教學水平，并使之更加貼近我國的市場需求。

2 設計方案

2.1 電氣控制

1）太陽能光板將太陽能轉化為電能儲存在蓄電池儲能模塊中，為整套工作系統(tǒng)供能。同時，防止供能不足的情況出現(xiàn)，當儲存的電能不足時，系統(tǒng)將自動切換至國家電網(wǎng)，保證系統(tǒng)能正常運行。整個執(zhí)行系統(tǒng)由三個模塊組成：檢測模塊、排序模塊、焊接模塊。電池先通過檢測模塊排除次品，然后再根據(jù)焊接對的需要進行排序，最后進入到焊接模塊進行焊接。我們通過組態(tài)王觸摸屏進行監(jiān)控與操作，如圖1所示。

2）本設備采用的是FX2N48MR的三菱PLC為核心控制器，利用傳感器模塊來采集信號。通過程序來控制電磁閥、繼電器、變頻器等模塊帶動執(zhí)行模塊，完成操作。利用四組合一的A/D轉換模塊將采集來的電壓模擬信號轉換為數(shù)字信號顯示在觸摸屏上，儲能用的鉛蓄電池通過分壓模塊來降壓再傳送到AD轉換模塊上，轉換后傳輸?shù)絇LC中，判斷儲能模塊是否充滿，電量是否快要用完能否支持設備運轉。同時儲能模塊還將給設備供能，當PLC判斷發(fā)現(xiàn)無法供能時自動轉換為市電供能，確保整個系統(tǒng)不會因為電力的原因而無法工作，如圖2所示。

2.2 機械部分

單個電池放置到傳送帶一上，傳送帶一作業(yè)，運送電池，13個電池為一個批次，首先經(jīng)過傳感器一，檢測電池是否符合標準（鋰電池標準值為3.7V、2000mAH）低于標準值為殘次品，將正負極信號發(fā)送至轉向部，然后傳感器二定位殘次品，將傳送帶一停止作業(yè)后，將殘次品通過氣動推桿推入次品集中地，接著傳送帶一繼續(xù)作業(yè)，傳感器三合計合格電池數(shù)量的同時檢測電池正負極，并將正負極信號發(fā)送給轉向部，轉向部收到信號，將電池調整為正負極相互交錯排列的狀態(tài)進入傳送帶二，傳送帶二側壁設置有焊槍，將此批次電池焊接在一起，循環(huán)此過程完成10個批次，即可組成一個電池組的焊接，如圖3所示。

圖3 機械結構圖

3 工作原理及性能分析

節(jié)能型焊接裝置主要由四部分組成。

1）用太陽能及風能轉化成電能，然后儲藏在鉛蓄電池中，整個過程主要以這種形式供電；其次，在有巨大輸出工作量的同時，可在谷電時對鉛蓄電池進行充電，在峰電時進行使用。如果供電不足時，我們也可以借用國家電網(wǎng)來供電，以備不時之需，保證整套系統(tǒng)的正常運轉。

2）通電后電動機轉動帶動傳送帶運動從而帶動電池的移動，在這一部分，有三個傳感器，一號傳感器是檢測是否有電池從左側過來，同時測電池的電壓是否合格，若電池電壓合格，電池繼續(xù)向前走；若電池電壓不合格，則會記錄這個次品電池，當二號傳感器檢測到時有推桿把它推出到固定集中裝置中，三號傳感器是要計數(shù)過來幾個電池，我們把 13個電池為一組進行焊接。

3）轉向器將電池根據(jù)需要調轉方向然后有序的放在收集裝置中形成一個有序的組合，這樣會更加方便焊接工作的完成。

4）電池的收集及焊接裝置，右側有擋板，它也是靠電機帶動傳送帶運動，電池過來運動到右邊后會被擋板擋住從而緊密的排列起來，等 13個合格電池都過來后我們再用焊槍組進行焊接，這些電池都焊接完成后，拉起擋板，讓電池組到電池的集裝裝置中。

4 觸摸屏控制監(jiān)控界面及顯示程序

1）根據(jù)電氣控制原理，首先啟動按鈕啟動整個系統(tǒng)，在檢測模塊中測取每節(jié)電池電壓，判斷是否合格，廢品與成品的數(shù)量都需要顯示記載，以便后期計算成本與銷量。然后累加傳感器計數(shù)十三節(jié)電池的總電壓，當電池組焊接完成后再次測量電池組電壓并且顯示在觸摸屏上，同時還要測取儲能電池的電壓方便判斷電池的狀態(tài)以及是否能夠滿足設備運轉需求。觸摸屏操作界面如圖4所示。

2）根據(jù)系統(tǒng)運行要求，結合觸摸屏軟件，電壓顯示的局部程序如圖5所示。

5 創(chuàng)新點及應用

該裝置選用的是3.7v的可充電鋰電池，13節(jié)這樣的電池串聯(lián)就能達到和電瓶車蓄電池的工作要求相同的電壓。電池會在傳送帶上向前運行，首先對電池進行檢測，電池的電壓會在觸摸顯示屏上顯示，并進行判斷，看是否符合要求。符合要求的電池將會進入排序模塊按照統(tǒng)一的順序排列好進入焊接前的準備階段，而不符合要求的電池會在下一個檢測點被剔除。接下來就是焊接前的準備了，電池需要通過方向調換器改變部分電池的排列方向，接下來就是焊接了。關于電池的焊接，我們利用低壓大電流的原理結合點焊的方式進行操作。具體如下：

1）點焊與手工焊接相比，時間短，效率高。

2）點焊不使用螺栓，焊條等所以可以減輕重量，成本低。

3）使用點焊發(fā)熱都集中在某個局部，被焊接材料很少發(fā)生熱變形，焊接質量好。

4）勞動條件好，不放出有害氣體和強光。

5）PLC編程控制，擺脫人的生理限制，不必人工干預。

6）供能主要是以太陽能風能為主，除了硬件設備外成本幾乎為零。

7）整套系統(tǒng)將節(jié)能減排與自動化有機的結合起來，使得智能化、自動化生產(chǎn)成為可能。

自動焊接避免了很多人工焊接帶來的弊端。焊接成的電池會實現(xiàn)和電瓶車蓄電池一樣的功能，卻避免了普通蓄電池體積大、質量大的缺點，為電動車減輕了負重，在相同的配重下，大大提升了電瓶車的工作里程，提高的電瓶車的市場競爭力。

參考文獻：

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[4]林盛昌.網(wǎng)絡組態(tài)與實踐[M].西安：西安電子科技大學出版社，2014.

作者簡介：林盛昌（1976），男，講師。