【行業案例】鋰電池正極材料智能生產線 | 產線狀態中央集控，及時發現解除潛在故障

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

圖2 二次燒結粉碎

圖3 三次燒結粉碎

課題點一：

◆ 實現所有設備IOT化

全廠涉及主要生產設備400多臺，如何根據要求制定控制方案，確定所有設備的組網方式，同時實現所有設備中央集控和與MES系統的對接，是最大的課題之一。

課題點二：

◆ 打造智能工廠，引領行業標準

除了實現全廠IOT化之外，還要為此制定【標準規范書】。規范書包括設備組網要求規范、設備間交互規范等，由此形成智能工廠的模板，引領行業標準。

全廠網絡采用樹形網絡拓撲結構，采用3臺NJDB作為主PLC，增加CJ1W-EIP21模塊與現場所有設備進行標簽數據鏈接通訊，收集所有設備的生產數據，同時通過主PLC下發數據。輸送線體部分采用NJ301+NA+1S+ECC201+EIC202+ECT變頻的控制方案，其他設備全部采用NX1P+NB+NXIO的方案。系統拓撲圖如圖4示：

圖4 系統拓撲圖

1）在方案制定上，組網采用主從PLC的方式，采用 NJDB進行數據的收集，可直接與MES數據庫對接，采用 CX-Supervisor組態軟件進行全廠設備的綜合監控 ，設備與設備之間、設備與主PLC之間全部采用標簽數據鏈接的方式進行數交互，控制方案如圖5所示：

圖5 控制方案圖

2）為實現中央集控，引入SCADA軟件Cx -Supervisor進行全廠設備的綜合監控和管理，組態軟件與NJDB進行通訊，獲取所有設備的數據，生產的實時數據和故障等狀態，實現操作人員在中央集控室進行所有設備監控，及時了解現場生產信息和發故障，通知對應區域管理人員進行及時現場對應。設備SCADA遠程監控 如圖6示：

圖6 設備SCADA遠程監控圖

3）主PLC與MES交互，NJDB上傳數據庫的兩種方式對比，對于上傳數據庫和下發數據可以通過建立一個結構體上傳最多1024個數據，建立多個結構體，多通道上傳，優點是可以同時上傳很多數據，保證數據上傳和下發速度，缺點是格式固定，增加數據比較繁瑣，對于MES解析比較麻煩。

圖7 NJ同時插入多個數據

數據統一循環上傳，主PLC接收所有設備數據后，將數據轉換為統一數據類型，將數據順序放入數組內，NJDB循環Insert和Update數據。根據MES要求對數據進行分級，多循環上傳，實時性要求高的數據，采用多通道循環高速上傳，等級低的定時循環上傳，保證數據時效性的同時，在增加數據時非常方便。MES解析數據也非常方便，對于大量數據的控制系統這種方法能非常方便地實現與數據庫的交互。

圖8 NJ單條數據循環上傳

1、無人化，引領行業標準

在國內鋰電池基礎材料生產領域，該工廠是自動化程度最高的工廠，能實現從原材料到成品的無人化生產。較其他工廠需要工人進行上料和下料，以及通過工人進行設備間材料輸送，該工廠大大減少工人數量，降低了工人的勞動強度。

2、全廠組網，打造智能工廠

① 全廠400多臺主生產設備的組網，網絡架構的確定；

② 所有設備中央集控實現，遠程綜合監控，及時發現解除故障；

③ 所有設備近2萬條生產數據的上傳和下發，實現與MES系統的簡便高速對接。

3、簡化編程，高速交互

在組網上采用EIP的通訊方式，不僅能實現數據的高速交互，也降低了調試和編程的難度。采用NJDB作為主PLC，簡化了數據上傳MES數據庫的難度。

【經營層】

引領時代的工業IoT化，同行業的領導者

【管理層】

成本降低，產品品質實時監控

【工程師層】

降低了調試和編程的難度

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