高端软包电池焊接机的应用 | 控制与安全防护的双重优化，定义行业新标准

1. 压力波动大，造成包裹不良或注液不足

目前，压力波动控制在10%左右，造成电芯厚度偏差较大，当电芯实际厚度比要求大时，在后续的包装处会出现包裹不良；当电芯厚度比要求薄时，电芯则会在注液处出现电解液注液不足。

2. 设备安全防护等级不达标，存在安全隐患

为了给员工创造一个更安全的工作环境(根据OSHA要求)，避免事故发生，且以更高地安全标准投放欧盟市场，需对设备实施有效的安全防护措施，使设备安全防护等级达到D级。

解决方案

1. 通过PID优化，有效控制压力波动

常规PID容易出现超调或稳定时间过长等现象，因此，需要针对现有PID进行优化。

优化后的PID闭环控制模型：

在过渡点，将设备速度降低，以控制压力波动，不让压力变化过大；在到达一定压力值后，再切换PID控制，实现压力波动≤5%，且稳定时间更短。

2. 根据4个步骤，针对性地制定安全防护对策

安全防护主要分为4个步骤：

1. 风险识别

2. 风险评估

3. 安全防护对策

4. PL等级评定。

首先，焊接机的风险识别主要有以下几个方面：
 

1. 热压工位处的热压伺服：

   热压下压时有可能挤压到人；

2. 焊机工位处，焊机焊接时有触点风险；

3. 人员意外进入设备内可能引起冲撞；

4. 机器人取放料时可能挤压到人；

5. 转盘工位处，转盘运动时有碰撞人员的风险；

其次，风险评估，为了解决机器人的风险点，基于ISO13849-1（GB/T16855.1）的评定表如下图所示：

第三，安全防护对策，主要以3个方面来实施：

1. 安全冗余回路设计：

   采用双通道输入/输出构成冗余回路，提高硬件回路Category等级

2. 提高MTTFd值：

   根据设备运转实际情况，采用B10d相符的元件；

3. 提升诊断覆盖率：

   合理检查，使用常开闭的机械触点，使用动态测试。

最后，PL等级评定，根据焊接机的安全设计方案进行安全等级的计算（IS013849-1：2006风险计算标准）,以最低安全回路（单个安全功能）的等级评定为例。

控制系统