鋰電池正極材料智能工廠，全廠采用全自動生產(chǎn)模式，原材料鎳酸鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰按照一定的比例進(jìn)行攪拌均勻，定量裝入陶瓷匣砵內(nèi)，通過輸送帶送達(dá)窯爐進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，分別進(jìn)行三次燒結(jié)和相應(yīng)的破碎和研磨粉碎，最后生產(chǎn)出三元鋰電池正極材料粉末，設(shè)備之間采用輸送線、管道、氣力輸送設(shè)備和爬坡設(shè)備進(jìn)行銜接。全廠總共10條生產(chǎn)線，如下是一條生產(chǎn)線的工藝圖：

圖1 一次燒結(jié)粉碎

圖2 二次燒結(jié)粉碎

圖3 三次燒結(jié)粉碎

課題點(diǎn)一 實現(xiàn)所有設(shè)備IOT化

全廠涉及主要生產(chǎn)設(shè)備400多臺，如何根據(jù)要求制定控制方案，確定所有設(shè)備的組網(wǎng)方式，同時實現(xiàn)所有設(shè)備中央集控和與MES系統(tǒng)的對接，是最大的課題之一。

課題點(diǎn)二 打造智能工廠，引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

除了實現(xiàn)全廠IOT化之外，還要為此制定【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范書】。規(guī)范書包括設(shè)備組網(wǎng)要求規(guī)范、設(shè)備間交互規(guī)范等，由此形成智能工廠的模板，引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)配置

全廠網(wǎng)絡(luò)采用樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用3臺NJDB作為主PLC，增加CJ1W-EIP21模塊與現(xiàn)場所有設(shè)備進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)鏈接通訊，收集所有設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時通過主PLC下發(fā)數(shù)據(jù)。輸送線體部分采用NJ301+NA+1S+ECC201+EIC202+ECT變頻的控制方案，其他設(shè)備全部采用NX1P+NB+NXIO的方案。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖4示：

圖4 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

控制技術(shù)

1）在方案制定上，組網(wǎng)采用主從PLC的方式，采用 NJDB進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，可直接與MES數(shù)據(jù)庫對接，采用 CX-Supervisor組態(tài)軟件進(jìn)行全廠設(shè)備的綜合監(jiān)控 ，設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與主PLC之間全部采用標(biāo)簽數(shù)據(jù)鏈接的方式進(jìn)行數(shù)交互，控制方案如圖5所示：

圖5 控制方案圖

2）為實現(xiàn)中央集控，引入SCADA軟件Cx -Supervisor進(jìn)行全廠設(shè)備的綜合監(jiān)控和管理，組態(tài)軟件與NJDB進(jìn)行通訊，獲取所有設(shè)備的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)的實時數(shù)據(jù)和故障等狀態(tài)，實現(xiàn)操作人員在中央集控室進(jìn)行所有設(shè)備監(jiān)控，及時了解現(xiàn)場生產(chǎn)信息和發(fā)故障，通知對應(yīng)區(qū)域管理人員進(jìn)行及時現(xiàn)場對應(yīng)。設(shè)備SCADA遠(yuǎn)程監(jiān)控 如圖6示：

3）主PLC與MES交互，NJDB上傳數(shù)據(jù)庫的兩種方式對比，對于上傳數(shù)據(jù)庫和下發(fā)數(shù)據(jù)可以通過建立一個結(jié)構(gòu)體上傳最多1024個數(shù)據(jù)，建立多個結(jié)構(gòu)體，多通道上傳，優(yōu)點(diǎn)是可以同時上傳很多數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)上傳和下發(fā)速度，缺點(diǎn)是格式固定，增加數(shù)據(jù)比較繁瑣，對于MES解析比較麻煩。

圖7 NJ同時插入多個數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)統(tǒng)一循環(huán)上傳，主PLC接收所有設(shè)備數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一數(shù)據(jù)類型，將數(shù)據(jù)順序放入數(shù)組內(nèi)，NJDB循環(huán)Insert和Update數(shù)據(jù)。根據(jù)MES要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，多循環(huán)上傳，實時性要求高的數(shù)據(jù)，采用多通道循環(huán)高速上傳，等級低的定時循環(huán)上傳，保證數(shù)據(jù)時效性的同時，在增加數(shù)據(jù)時非常方便。MES解析數(shù)據(jù)也非常方便，對于大量數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)這種方法能非常方便地實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的交互。

圖8 NJ單條數(shù)據(jù)循環(huán)上傳

操作人員：4-5名

特點(diǎn)1 無人化，引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在國內(nèi)鋰電池基礎(chǔ)材料生產(chǎn)領(lǐng)域，該工廠是自動化程度最高的工廠，能實現(xiàn)從原材料到成品的無人化生產(chǎn)。較其他工廠需要工人進(jìn)行上料和下料，以及通過工人進(jìn)行設(shè)備間材料輸送，該工廠大大減少工人數(shù)量，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

特點(diǎn)2 全廠組網(wǎng)，打造智能工廠

①全廠400多臺主生產(chǎn)設(shè)備的組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確定；
② 所有設(shè)備中央集控實現(xiàn)，遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)解除故障；
③ 所有設(shè)備近2萬條生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)，實現(xiàn)與MES系統(tǒng)的簡便高速對接。

特點(diǎn)3  簡化編程，高速交互

在組網(wǎng)上采用EIP的通訊方式，不僅能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速交互，也降低了調(diào)試和編程的難度。采用NJDB作為主PLC，簡化了數(shù)據(jù)上傳MES數(shù)據(jù)庫的難度。

【經(jīng)營層】

■ 引領(lǐng)時代的工業(yè)IoT化，同行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者

【管理層】

■ 成本降低，產(chǎn)品品質(zhì)實時監(jiān)控

【工程師層】

■ 降低了調(diào)試和編程的難度

歐姆龍始終致力于解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的課題，推動生產(chǎn)革新。尤其是歐姆龍智能制造理念「i-Automation！」中的intelligent（智能化）。歐姆龍將諸多產(chǎn)品系列進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，融合FA與ICT，推動客戶的生產(chǎn)革新。通過信息的存儲、可視化和解析，向創(chuàng)造附加價值的制造現(xiàn)場變革。