摘要：鋰離子電池車(chē)間數據采集系統采用力控企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace實(shí)現車(chē)間設備互聯(lián)互通，構建統一的數據交換服務(wù)，用于將生產(chǎn)現場(chǎng)的設備情況、質(zhì)量檢驗的實(shí)時(shí)數據采集及歷史數據歸檔，供企業(yè)執行制造系統MES、大數據平臺FCloud分析關(guān)鍵環(huán)節數據，解決生產(chǎn)過(guò)程中的痛點(diǎn)。

通過(guò)該系統的建設，實(shí)現了從車(chē)間數據采集、生產(chǎn)調度管理到企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策等全過(guò)程自動(dòng)化、高效化、科學(xué)化管理。

1、項目概述

鋰離子電池車(chē)間數據采集系統可以采集車(chē)間的作業(yè)數據，并將采集數據存儲于控制中心數據庫，而MES系統可以直接訪(fǎng)問(wèn)數據庫服務(wù)，從而實(shí)現數據的無(wú)縫對接。

該系統建設通過(guò)力控ForceCon產(chǎn)品家族中的企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫（pSpace）對現場(chǎng)加工設備的控制器，觸摸屏、數據采集網(wǎng)關(guān)進(jìn)行采集，完成現場(chǎng)數據的綜合匯總。采用力控綜合可視化平臺FWebView V3.0實(shí)現智能調度中控室遠程數據顯示、監測及設備控制、報警及任務(wù)發(fā)布等功能。

從而解決了車(chē)間現場(chǎng)信息孤島問(wèn)題，打通生產(chǎn)管理與生產(chǎn)過(guò)程的阻礙，方便客戶(hù)對各車(chē)間集中遠程監控及管理，提升生產(chǎn)過(guò)程管控能力，最終達到產(chǎn)能增效的作用。

2、系統設計方案

系統采用數據庫軟件中的數據采集服務(wù)程序（IOServer），可從PLC/觸摸屏中讀取設備狀態(tài)信息、工藝信息、報警點(diǎn)等，采集數據按周期按照變化存儲方案將數據推送到力控企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace中，可根據實(shí)時(shí)數據及報警規則產(chǎn)生關(guān)鍵工藝參數的報警信息，歷史數據歸檔按照5-10年的架構設計，長(cháng)期歸檔海量歷史數據。

綜合可視化平臺（FWebView）采用HTML5的可視化方式呈現到智能控制中心系統中，主要顯示現場(chǎng)車(chē)間設備總頁(yè)面數據信息以及各設備單個(gè)頁(yè)面信息，使其可實(shí)時(shí)查看到車(chē)間各臺設備狀態(tài)、工藝值以及報警點(diǎn)，實(shí)現生產(chǎn)調度生產(chǎn)遠程調度及看板可視化功能。

鋰離子電池生產(chǎn)車(chē)間數據采集系統架構圖

企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫（pSpace）監控圖

基于HTML5技術(shù)的車(chē)間設備狀態(tài)監控圖

整個(gè)系統主體圍繞新能源動(dòng)力電池制造車(chē)間，包括混料、涂布、輥壓、分切、制片、卷繞、裝配、注液、化成以及全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)等重要工序，實(shí)現對車(chē)間設備數據采集，對設備實(shí)際運行的狀態(tài)及工作參數進(jìn)行監控，處理生產(chǎn)過(guò)程中的異常狀況；以及在系統中嵌套了視頻監控功能，這使得鋰電企業(yè)的“計劃”與“生產(chǎn)”密切配合，讓企業(yè)管理者在最短的時(shí)間內掌握現場(chǎng)的變化，快速修正從而保證計劃合理；并完美的支持了現場(chǎng)設備廠(chǎng)家的多樣性和通訊協(xié)議的多樣性，為提高工廠(chǎng)生產(chǎn)關(guān)鍵性能做出最大的努力。

目前支持的廠(chǎng)家型號列表

生產(chǎn)加工流程圖及各工序詳細信息如下所示：

生產(chǎn)加工流程圖

1）混料：混料工藝在鋰離子電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝中對產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于30%，是整個(gè)生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節，通過(guò)主線(xiàn)控制器采集控制溶液的攪拌時(shí)間、攪拌頻率和次數（及溶液表面溫度）等，實(shí)現了現場(chǎng)對漿料、混料固含量、粘度、混料細度、振實(shí)密度、漿料密度進(jìn)行準確監測，通過(guò)力控企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據實(shí)時(shí)對電池材料混料和攪拌設備監控。

2）涂布：包含涂布前/中/后段，全段通過(guò)實(shí)時(shí)數據庫接入涂布機控制器數據，實(shí)現了動(dòng)態(tài)批量檢測、敷料量的計算、極片效果及裁片數據，動(dòng)態(tài)結合MES批次狀態(tài)，實(shí)現生產(chǎn)狀態(tài)與工單配合，達到生產(chǎn)過(guò)程合理優(yōu)化，實(shí)現加工過(guò)程中能夠保持在制品涂布卷的張力穩定。

3）輥壓：監控松下FP-XC38AT/三菱FX3U-48MT，根據輥壓機的工藝控制和中控操作要求設置通信信號，來(lái)達到遠程監視的目的。系統監測減速器裝置的溫度保護，潤滑泵的運行狀態(tài)以及實(shí)際速度、實(shí)際壓力、設定壓力等工藝參數以及設備工作狀態(tài)。

4）分切：通過(guò)三菱公司PLC采集數據對分切機運行狀態(tài)進(jìn)行集中監控，可通過(guò)查看實(shí)時(shí)采集的數據，實(shí)現現場(chǎng)對分切機速度、張力等工藝參數的控制以及各部分電路的控制和變頻器的轉速監視。

5）制片：包括對分切后的極片/極耳焊接、極片除塵、貼保護膠紙、極耳包膠和收卷或定長(cháng)裁斷的數據監視，其中收卷極片用于后續的全自動(dòng)卷繞，定長(cháng)裁斷極片用于后續的半自動(dòng)卷繞；采集壓片、分片、分檔稱(chēng)片、烘烤狀態(tài)信息；動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤制片過(guò)程，實(shí)現工藝流程的產(chǎn)線(xiàn)透明化。

6）裝配線(xiàn)：鋰電池電芯裝配生產(chǎn)線(xiàn)的整個(gè)過(guò)程通過(guò)PLC采集數據，并使用數據傳輸接口將生產(chǎn)過(guò)程數據傳輸給MES系統、實(shí)現材料參數和制造數據的導入，并可以及時(shí)存儲和跟蹤質(zhì)量信息。

7）卷繞：半自動(dòng)卷繞機通過(guò)觸摸屏的形式進(jìn)行采集數據，采集出各型號的識別、隔膜紙、卷尺的規格、鋼（鋁）殼的卷繞、結存極片的標識狀態(tài)等數據信息。通過(guò)數據庫同步組件將生產(chǎn)信息轉儲至MES后臺數據庫中，為MES平臺整鋰電生產(chǎn)數據追溯提供基礎。

8）注液：通過(guò)pSpace實(shí)現數據采集，直觀(guān)地表現出注液過(guò)程中各型號注液量、手套箱內的濕度和室內溫度、電池水分及抽真空時(shí)間的變化等。

9）化成：鋰電池出廠(chǎng)前必須要經(jīng)過(guò)化成檢測工序以保證電池的質(zhì)量，通過(guò)大數據平臺的結構化數據采集，將化成數據庫（Access）數據遠傳到大數據平臺，并根據大數據算法實(shí)現電池化成產(chǎn)量分布及一致性選擇，使現場(chǎng)工人根據分布情況及計算結果狀態(tài)對鋰電池更有效的分選，使電池達到一個(gè)穩定的水平。

4、項目總結

鋰離子電池車(chē)間數據采集系統建設，實(shí)現鋰電池生產(chǎn)過(guò)程先進(jìn)的實(shí)時(shí)監控。企業(yè)各部門(mén)可通過(guò)該系統完成生產(chǎn)過(guò)程、設備、物料、質(zhì)量和人員的全面管理與控制，打通與企業(yè)制造執行系統MES的通道，助力企業(yè)管理者在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)透明化，是構成智能化工廠(chǎng)建設的基石。