[發(fā)明專(zhuān)利]基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010673815.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111822517B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜云峰;肖艷軍;于安琪;王媛媛;劉偉玲;周?chē)?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué);江蘇科瑞德智控自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B21B37/16
• 分類(lèi)號(hào): B21B37/16;B21B37/18
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長(zhǎng)杰

1.一種基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控層、通訊模塊、現(xiàn)場(chǎng)控制層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控層通過(guò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制層和云平臺(tái)服務(wù)器的互聯(lián)，云平臺(tái)服務(wù)器中設(shè)置有鋰電池極片軋機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)庫(kù)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極片軋機(jī)厚度預(yù)測(cè)模型，使云平臺(tái)服務(wù)器能夠?qū)垯C(jī)的現(xiàn)場(chǎng)控制層進(jìn)行反向調(diào)整；所述現(xiàn)場(chǎng)控制層與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層之間相互通訊；

所述通訊模塊的工作流程是：

首先要進(jìn)行用戶(hù)配置、工作引腳初始化、定時(shí)器設(shè)置，并進(jìn)行注冊(cè)連接回調(diào)函數(shù)，用來(lái)確定通訊模塊已與云平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行了連接；

下一步通過(guò)主控系統(tǒng)上串口電路接收軋機(jī)厚度控制參數(shù)數(shù)據(jù)將其發(fā)送給云平臺(tái)服務(wù)器，無(wú)論是否有數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺(tái)服務(wù)器都將跳轉(zhuǎn)到通訊模塊，接收來(lái)自云平臺(tái)服務(wù)器反饋下來(lái)的數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)從云平臺(tái)服務(wù)器反饋下來(lái)，則將其反饋到主控系統(tǒng)上的主控芯片，之后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層進(jìn)行調(diào)整，完成一次閉環(huán)反饋控制；

如果通訊模塊沒(méi)有接收到從云平臺(tái)服務(wù)器發(fā)送下來(lái)的數(shù)據(jù)，那么將返回接收串口數(shù)據(jù)那一步，即通過(guò)主控系統(tǒng)上串口電路接收軋機(jī)厚度控制參數(shù)數(shù)據(jù)，重新進(jìn)行循環(huán)；

云平臺(tái)服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)控制層參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)信息的匯總，經(jīng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極片軋機(jī)厚度預(yù)測(cè)模型得出現(xiàn)在極片厚度控制的參數(shù)偏差，并借此偏差對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層的策略進(jìn)行優(yōu)化修改，完成鋰電池極片軋機(jī)遠(yuǎn)程控制；鋰電池極片軋機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)庫(kù)中包含鋰電池極片軋機(jī)故障解決方案及預(yù)測(cè)厚度與設(shè)定厚度偏差在0.1mm以?xún)?nèi)的參數(shù)優(yōu)化方案，使得優(yōu)化偏差保持在0.02mm以?xún)?nèi)；

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極片軋機(jī)厚度預(yù)測(cè)模型分為輸入層、輸出層和隱含層，所述輸入層的輸入量包括：極片入口厚度、極片出口厚度、極片的入口寬度、軋制速度、軋制力、極片放卷張力、極片收卷張力、軋輥的實(shí)際輥縫；所述輸出層為極片實(shí)測(cè)厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于，相對(duì)的輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)為1；所述隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于：建立鋰電池極片軋機(jī)參數(shù)大數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)中加載鋰電池極片軋機(jī)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，獲取鋰電池極片軋機(jī)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本集；實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)包括極片入口厚度、極片出口厚度、極片入口寬度、軋制速度、軋制力、極片收卷張力、極片放卷張力、輥縫長(zhǎng)度、極片實(shí)測(cè)厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于：所述現(xiàn)場(chǎng)控制層包括主控系統(tǒng)和HMI人機(jī)交互系統(tǒng)，主控系統(tǒng)以STM32F407ZET6作為主控制芯片，通過(guò)RS485通訊串口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，HMI人機(jī)交互系統(tǒng)與主控系統(tǒng)之間采用ModbusRTU通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)交互，基于ModbusRTU通訊協(xié)議完成主控系統(tǒng)從機(jī)驅(qū)動(dòng)程序；負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的各個(gè)設(shè)備部件實(shí)現(xiàn)組合控制，并采用遠(yuǎn)程監(jiān)控層反饋下來(lái)的優(yōu)化策略進(jìn)行控制參數(shù)的修正；能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層的控制參數(shù)信息及軋機(jī)故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，并在軋機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于：所述主控系統(tǒng)包含放卷糾偏、放卷極片張力、輥縫調(diào)節(jié)、收卷糾偏和收卷極片張力5個(gè)控制部分；每個(gè)控制部分都能夠通過(guò)主控系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于：所述通訊模塊采用ESP8266無(wú)線(xiàn)模塊，通過(guò)WIFI和串口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與主控系統(tǒng)之間的信息互傳，使云平臺(tái)服務(wù)器能夠?qū)垯C(jī)設(shè)備進(jìn)行反向控制，實(shí)現(xiàn)了極片軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)的閉環(huán)控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云平臺(tái)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋰電池極片軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)，其特征在于：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極片軋機(jī)厚度預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建方法是，包括以下步驟：

（1）構(gòu)建鋰電池極片軋機(jī)大數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)中加載各種鋰電池極片軋機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，獲取鋰電池極片軋機(jī)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)作為樣本集；

實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)包括極片入口厚度、極片出口厚度、極片入口寬度、軋制速度、軋制力、極片收卷張力、極片放卷張力、輥縫長(zhǎng)度、極片實(shí)測(cè)厚度；

（2）構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

（3）利用步驟（1）的樣本集確定步驟（2）的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)；

（4）把BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型加載在云平臺(tái)服務(wù)器中，根據(jù)鋰電池極片軋機(jī)運(yùn)行中各實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的參數(shù)的變化對(duì)極片厚度控制，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。