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一、方案概述
锂电池制片机主要作用是将成卷的极片放卷，通过定长牵引将极耳焊接到每一段极片上，然后再在极耳上下两面都贴上绝缘胶带，最后收卷或裁切成片。
张力形成的原理
二、工艺要求
制片机主要工艺为：自动放卷---焊前纠偏---送极耳---焊极耳---贴胶---纠偏---切片或收卷。
张力控制广泛应用于在有收放卷应用的卷材加工场合。在锂电领域，极片涂布、辊压、分条、制片、叠片、卷绕以及电池隔膜产线、涂覆线等等都会用到张力控制。
运动物体中的张力是由于物料长度方向存在着速度差，使得物料的不同部分产生相对位移（或形变），而产生存在于物料内部的一种内应力。
制片机来说就是牵引轴和放卷轴（收卷轴）两者之间产生“速差”才能产生张力。在高速运行的场合，张力控制的平稳性至关重要，否则在启停阶段或速度变化时很容易造成材料断裂。
张力形成的原理
由于材料采用连续加工的方式，各加工工位需要在加工前确定物料与加工机构的相对位置。极片的输送靠主动辊与从动辊之间的摩擦力，多级输送之后很难保证前后极片在同一个平面，此时就需要对物料牵引机构进行进行纠偏，以保证极片的边沿与加工工位之间的距离恒定。
三、步科控制方案
制片机张力控制部分采用摆杆机构，电位器和摆杆相连，可将摆杆的角度变化通过模拟量传给PLC。焊接牵引拉动极片向前移动，PLC通过PID控制放卷轴的速度，将摆杆控制在需要的一个固定位置。
放卷张力摆杆示意图
牵引轴在启停阶段速度变化较大，如果完全采用PID的输出去控制放卷轴速度，此时存在较大滞后，摆杆就会波动较大，张力也会随之大幅度变化，在高速时极易引起极片断带。为了更平稳的控制张力，我们可以采用速度偏移+PID运算结果的方式来控制放卷速度，速度偏移值可以通过牵引的线速度来计算获得。
纠偏控制有两种方式：
方式1：IO双点纠偏，采用IO控制，根据输入口的状态来规划电机找零速度；
方式:2：模拟量纠偏，采用模拟量反馈+PID调节来控制电机转速。
纠偏传感器示意图
整个系统采用EtherCAT总线，保证了系统响应的实时性；采用16bit高分辨率模拟量模块，准确采集摆杆的角度变化。
方案原理图
PLC采用步科新一代高性能ARM平台运动控制器AX500
强大的运动控制功能，搭载锂电行业纠偏、收放卷、张力控制等工艺包；
CoDeSys软件平台，多种编程语言，便利上手；
强劲内核，ARM 4核1.5GHz，可满足各类丰富应用；
2路EtherCAT总线，1ms8轴同步，最大48轴，支持同步定位，电子凸轮，插补功能。
伺服采用步科第5代PK系列交流伺服系统
内置高速探针，周期62.5us；
全新算法平台，速度环采样频率8K；
精准定位，百分百命中，可搭配使用23位编码器，多种编码器类型可选；
驱动器支持CANopen、EtherCAT、PN、Modbus总线控制。
四、方案总结
张力及纠偏控制广泛被应用于各种卷材的加工中，步科张力及纠偏控制解决方案典型特点：
极大提升了加工效率，可将制片机速度从1m/s提升到2-2.5m/s；
控制精度提高，控制张力波动可以在8%以内；
纠偏重复定位精度±1丝；
控制到驱动以及工艺包一站式交付，性价比高。
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