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一顆顆剛剛封裝完畢的鋰電池，正在通過托盤裝運(yùn)進(jìn)入一條滾筒物流輸送機(jī)，源源不斷地有序奔向下一站——化成分容庫(kù)。在那里，通過充放電設(shè)備這些電池將被第一次充電以使電芯激活，實(shí)現(xiàn)鋰電池的“初始化”并進(jìn)一步將化成后的電芯按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充放電，以測(cè)量電芯的電容量。

這令專業(yè)人士“賞心悅目”的一幕，已經(jīng)在鋰電工廠中變得越來越普遍。這條電池轉(zhuǎn)運(yùn)的物流輸送線，正如電池工廠的“高速路”，在輸送機(jī)、頂升移載，托盤定位機(jī)構(gòu)、裝盤系統(tǒng)、出入庫(kù)搬運(yùn)系統(tǒng)，堆垛提升機(jī)，拆疊盤機(jī)等一系列自動(dòng)化控制設(shè)備的支撐下，讓整個(gè)鋰電池中后段工藝變得“行云流水”一般，輕松而高效。

而來自魏德米勒的分布式遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，為這條“高速路”的建成立下了“汗馬功勞”。

1　快速準(zhǔn)確的數(shù)字化高速

事實(shí)上，近年來隨著中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，動(dòng)力鋰電生產(chǎn)線的自動(dòng)化和數(shù)字化的需求驅(qū)動(dòng)力日益提升。綜觀鋰電池車間的物流線，主要基于立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)為中心，與鋰電池烘烤、化成、分容、檢測(cè)等工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝盤、自動(dòng)分揀運(yùn)輸、自動(dòng)檢測(cè)等完整的自動(dòng)化物流系統(tǒng)。

其中，成品電芯的化成分容工藝一直是重要的物流輸送線應(yīng)用場(chǎng)景，可大大提高后段化成、分容、檢測(cè)、分選等工藝的自動(dòng)化程度——單只電池組裝下線后通過自動(dòng)化物流輸送線，有序轉(zhuǎn)運(yùn)到化成、分容庫(kù)入口，再借助堆垛機(jī)將一盤盤滿載的電池運(yùn)送到化成分容庫(kù)各層柜點(diǎn)上，經(jīng)充放電設(shè)備處理結(jié)束后再運(yùn)送到立體庫(kù)位存儲(chǔ)，從而極大地提高了這一過程的效率。

不難看出，鋰電池物流輸送線是典型的分布式自動(dòng)化應(yīng)用場(chǎng)景，需要對(duì)上述的不同物流設(shè)備、整個(gè)滾筒式/鏈條式輸送機(jī)上分散的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行控制。

魏德米勒提供的UR20遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，包括現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器和多種DI/DO數(shù)字輸入輸出模塊，擔(dān)負(fù)著采集物流輸送線設(shè)備和過程數(shù)據(jù)，輸出執(zhí)行信號(hào)的關(guān)鍵任務(wù)，可謂這條“高速路”上至關(guān)重要的自動(dòng)化核心部件，其快速準(zhǔn)確性和運(yùn)行可靠性非常重要。

在某鋰電的托盤輸送線系統(tǒng)上，現(xiàn)場(chǎng)近3,000個(gè)I/O點(diǎn)都采用了模塊化的UR20系列，通過DI/DO和高速以太網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器、定位裝置、各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的信號(hào)處理與傳輸。考慮到電池本身的價(jià)值、輸送處理效率和產(chǎn)線變動(dòng)，I/O需要更快速、精確的響應(yīng)能力和擴(kuò)展能力。

UR20利用高速的系統(tǒng)總線Profinet，可以在20μs內(nèi)實(shí)現(xiàn)256個(gè)DI/DO點(diǎn)狀態(tài)更新，具有快速的尋址能力及精確地映射系統(tǒng)進(jìn)程，可以為物流輸送線的擴(kuò)展預(yù)留至1,024個(gè)I/O點(diǎn)，而且每一個(gè)I/O模塊和通道上的LED狀態(tài)指示可以幫助進(jìn)行可靠的診斷服務(wù)——這些無疑為物流輸送設(shè)備和過程信號(hào)的快速采集和電機(jī)輸出提供了強(qiáng)大助力，使其能夠持續(xù)優(yōu)化，大大提高了生產(chǎn)周轉(zhuǎn)效率。

2　小體積，帶來大便利

對(duì)于鋰電輸送線設(shè)備集成商而言，從前期設(shè)計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試和后期運(yùn)維過程，常常面對(duì)緊張的交付周期和工程技術(shù)人員不足的問題，而關(guān)鍵I/O技術(shù)帶來的靈活便利性，是非常值得關(guān)注的。

由于鋰電池廠內(nèi)場(chǎng)地空間相對(duì)有限，采取分布式I/O技術(shù)需要多個(gè)不同的現(xiàn)場(chǎng)控制箱，因此I/O的安裝體積和模塊化設(shè)計(jì)是重要考慮因素。在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜及設(shè)備的應(yīng)用中，UR20的模塊超薄的設(shè)計(jì)以及減少饋電模塊的使用，能大大節(jié)省柜內(nèi)空間，免工具安裝節(jié)約安裝時(shí)間，節(jié)省成本。同時(shí)，模塊化的設(shè)計(jì)和集成的web服務(wù)也能加快安裝配置階段的時(shí)間。

在安裝方面，魏德米勒UR20 I/O系統(tǒng)采用“PUSH IN”直插式接線技術(shù)，物流設(shè)備制造商的工程師只需將帶管狀端頭的導(dǎo)線插到壓線框底部便可完成接線，相比傳統(tǒng)的接線方式節(jié)約時(shí)間高達(dá)50％，而且單排結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠有效減少接線錯(cuò)誤，從而減少了設(shè)備和系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間。

作為自動(dòng)化輸送線應(yīng)用的核心之一，魏德米勒UR20系列I/O，以快速精確的響應(yīng)能力和設(shè)計(jì)上的便利性，為新能源鋰電工廠的物流高速路帶來了一系列創(chuàng)新價(jià)值，從而成為這一領(lǐng)域值得信賴的合作伙伴。

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年7月刊