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摘要：鋰離子電池車間數據采集系統(tǒng)采用力控企業(yè)級實時歷史數據庫pSpace實現車間設備互聯互通，構建統(tǒng)一的數據交換服務，用于將生產現場的設備情況、質量檢驗的實時數據采集及歷史數據歸檔，供企業(yè)執(zhí)行制造系統(tǒng)MES、大數據平臺FCloud分析關鍵環(huán)節(jié)數據，解決生產過程中的痛點。

通過該系統(tǒng)的建設，實現了從車間數據采集、生產調度管理到企業(yè)經營決策等全過程自動化、高效化、科學化管理。

1、項目概述

鋰離子電池車間數據采集系統(tǒng)可以采集車間的作業(yè)數據，并將采集數據存儲于控制中心數據庫，而MES系統(tǒng)可以直接訪問數據庫服務，從而實現數據的無縫對接。

該系統(tǒng)建設通過力控ForceCon產品家族中的企業(yè)級實時歷史數據庫（pSpace）對現場加工設備的控制器，觸摸屏、數據采集網關進行采集，完成現場數據的綜合匯總。采用力控綜合可視化平臺FWebView V3.0實現智能調度中控室遠程數據顯示、監(jiān)測及設備控制、報警及任務發(fā)布等功能。

從而解決了車間現場信息孤島問題，打通生產管理與生產過程的阻礙，方便客戶對各車間集中遠程監(jiān)控及管理，提升生產過程管控能力，最終達到產能增效的作用。

2、系統(tǒng)設計方案

系統(tǒng)采用數據庫軟件中的數據采集服務程序（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)級實時歷史數據庫pSpace中，可根據實時數據及報警規(guī)則產生關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(tǒng)中，主要顯示現場車間設備總頁面數據信息以及各設備單個頁面信息，使其可實時查看到車間各臺設備狀態(tài)、工藝值以及報警點，實現生產調度生產遠程調度及看板可視化功能。

鋰離子電池生產車間數據采集系統(tǒng)架構圖

企業(yè)級實時歷史數據庫（pSpace）監(jiān)控圖

基于HTML5技術的車間設備狀態(tài)監(jiān)控圖

整個系統(tǒng)主體圍繞新能源動力電池制造車間，包括混料、涂布、輥壓、分切、制片、卷繞、裝配、注液、化成以及全自動生產線等重要工序，實現對車間設備數據采集，對設備實際運行的狀態(tài)及工作參數進行監(jiān)控，處理生產過程中的異常狀況；以及在系統(tǒng)中嵌套了視頻監(jiān)控功能，這使得鋰電企業(yè)的“計劃”與“生產”密切配合，讓企業(yè)管理者在最短的時間內掌握現場的變化，快速修正從而保證計劃合理；并完美的支持了現場設備廠家的多樣性和通訊協議的多樣性，為提高工廠生產關鍵性能做出最大的努力。

目前支持的廠家型號列表

生產加工流程圖及各工序詳細信息如下所示：

生產加工流程圖

1）混料：混料工藝在鋰離子電池的整個生產工藝中對產品的品質影響度大于30%，是整個生產工藝中最重要的環(huán)節(jié)，通過主線控制器采集控制溶液的攪拌時間、攪拌頻率和次數（及溶液表面溫度）等，實現了現場對漿料、混料固含量、粘度、混料細度、振實密度、漿料密度進行準確監(jiān)測，通過力控企業(yè)級實時歷史數據實時對電池材料混料和攪拌設備監(jiān)控。

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

3）輥壓：監(jiān)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，來達到遠程監(jiān)視的目的。系統(tǒng)監(jiān)測減速器裝置的溫度保護，潤滑泵的運行狀態(tài)以及實際速度、實際壓力、設定壓力等工藝參數以及設備工作狀態(tài)。

4）分切：通過三菱公司PLC采集數據對分切機運行狀態(tài)進行集中監(jiān)控，可通過查看實時采集的數據，實現現場對分切機速度、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(jiān)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裁斷的數據監(jiān)視，其中收卷極片用于后續(xù)的全自動卷繞，定長裁斷極片用于后續(xù)的半自動卷繞；采集壓片、分片、分檔稱片、烘烤狀態(tài)信息；動態(tài)實時跟蹤制片過程，實現工藝流程的產線透明化。

6）裝配線：鋰電池電芯裝配生產線的整個過程通過PLC采集數據，并使用數據傳輸接口將生產過程數據傳輸給MES系統(tǒng)、實現材料參數和制造數據的導入，并可以及時存儲和跟蹤質量信息。

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

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

9）化成：鋰電池出廠前必須要經過化成檢測工序以保證電池的質量，通過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現電池化成產量分布及一致性選擇，使現場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，使電池達到一個穩(wěn)定的水平。

4、項目總結

鋰離子電池車間數據采集系統(tǒng)建設，實現鋰電池生產過程先進的實時監(jiān)控。企業(yè)各部門可通過該系統(tǒng)完成生產過程、設備、物料、質量和人員的全面管理與控制，打通與企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的通道，助力企業(yè)管理者在生產過程中生產透明化，是構成智能化工廠建設的基石。