锂离子电池车间数据采集系统

• 关键词：力控,锂离子电池,数据采集
• 摘要：锂离子电池车间数据采集系统采用力控企业级实时历史数据库pSpace实现车间设备互联互通，构建统一的数据交换服务，用于将生产现场的设备情况、质量检验的实时数据采集及历史数据归档，供企业执行制造系统MES、大数据平台FCloud分析关键环节数据，解决生产过程中的痛点。 通过该系统的建设，实现了从车间数据采集、生产调度管理到企业经营决策等全过程自动化、高效化、科学化管理。

1、项目概述

锂离子电池车间数据采集系统可以采集车间的作业数据，并将采集数据存储于控制中心数据库，而MES系统可以直接访问数据库服务，从而实现数据的无缝对接。

该系统建设通过力控ForceCon产品家族中的企业级实时历史数据库（pSpace）对现场加工设备的控制器，触摸屏、数据采集网关进行采集，完成现场数据的综合汇总。采用力控综合可视化平台FWebView V3.0实现智能调度中控室远程数据显示、监测及设备控制、报警及任务发布等功能。

从而解决了车间现场信息孤岛问题，打通生产管理与生产过程的阻碍，方便客户对各车间集中远程监控及管理，提升生产过程管控能力，最终达到产能增效的作用。

2、系统设计方案

系统采用数据库软件中的数据采集服务程序（IOServer），可从PLC/触摸屏中读取设备状态信息、工艺信息、报警点等，采集数据按周期按照变化存储方案将数据推送到力控企业级实时历史数据库pSpace中，可根据实时数据及报警规则产生关键工艺参数的报警信息，历史数据归档按照5-10年的架构设计，长期归档海量历史数据。

综合可视化平台（FWebView）采用HTML5的可视化方式呈现到智能控制中心系统中，主要显示现场车间设备总页面数据信息以及各设备单个页面信息，使其可实时查看到车间各台设备状态、工艺值以及报警点，实现生产调度生产远程调度及看板可视化功能。

锂离子电池生产车间数据采集系统架构图

企业级实时历史数据库（pSpace）监控图

基于HTML5技术的车间设备状态监控图

整个系统主体围绕新能源动力电池制造车间，包括混料、涂布、辊压、分切、制片、卷绕、装配、注液、化成以及全自动生产线等重要工序，实现对车间设备数据采集，对设备实际运行的状态及工作参数进行监控，处理生产过程中的异常状况；以及在系统中嵌套了视频监控功能，这使得锂电企业的“计划”与“生产”密切配合，让企业管理者在最短的时间内掌握现场的变化，快速修正从而保证计划合理；并完美的支持了现场设备厂家的多样性和通讯协议的多样性，为提高工厂生产关键性能做出最大的努力。

目前支持的厂家型号列表

生产加工流程图及各工序详细信息如下所示：

生产加工流程图

1）混料：混料工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%，是整个生产工艺中最重要的环节，通过主线控制器采集控制溶液的搅拌时间、搅拌频率和次数（及溶液表面温度）等，实现了现场对浆料、混料固含量、粘度、混料细度、振实密度、浆料密度进行准确监测，通过力控企业级实时历史数据实时对电池材料混料和搅拌设备监控。

2）涂布：包含涂布前/中/后段，全段通过实时数据库接入涂布机控制器数据，实现了动态批量检测、敷料量的计算、极片效果及裁片数据，动态结合MES批次状态，实现生产状态与工单配合，达到生产过程合理优化，实现加工过程中能够保持在制品涂布卷的张力稳定。

3）辊压：监控松下FP-XC38AT/三菱FX3U-48MT，根据辊压机的工艺控制和中控操作要求设置通信信号，来达到远程监视的目的。系统监测减速器装置的温度保护，润滑泵的运行状态以及实际速度、实际压力、设定压力等工艺参数以及设备工作状态。

4）分切：通过三菱公司PLC采集数据对分切机运行状态进行集中监控，可通过查看实时采集的数据，实现现场对分切机速度、张力等工艺参数的控制以及各部分电路的控制和变频器的转速监视。

5）制片：包括对分切后的极片/极耳焊接、极片除尘、贴保护胶纸、极耳包胶和收卷或定长裁断的数据监视，其中收卷极片用于后续的全自动卷绕，定长裁断极片用于后续的半自动卷绕；采集压片、分片、分档称片、烘烤状态信息；动态实时跟踪制片过程，实现工艺流程的产线透明化。

6）装配线：锂电池电芯装配生产线的整个过程通过PLC采集数据，并使用数据传输接口将生产过程数据传输给MES系统、实现材料参数和制造数据的导入，并可以及时存储和跟踪质量信息。

7）卷绕：半自动卷绕机通过触摸屏的形式进行采集数据，采集出各型号的识别、隔膜纸、卷尺的规格、钢（铝）壳的卷绕、结存极片的标识状态等数据信息。通过数据库同步组件将生产信息转储至MES后台数据库中，为MES平台整锂电生产数据追溯提供基础。

8）注液：通过pSpace实现数据采集，直观地表现出注液过程中各型号注液量、手套箱内的湿度和室内温度、电池水分及抽真空时间的变化等。

9）化成：锂电池出厂前必须要经过化成检测工序以保证电池的质量，通过大数据平台的结构化数据采集，将化成数据库（Access）数据远传到大数据平台，并根据大数据算法实现电池化成产量分布及一致性选择，使现场工人根据分布情况及计算结果状态对锂电池更有效的分选，使电池达到一个稳定的水平。

4、项目总结

锂离子电池车间数据采集系统建设，实现锂电池生产过程先进的实时监控。企业各部门可通过该系统完成生产过程、设备、物料、质量和人员的全面管理与控制，打通与企业制造执行系统MES的通道，助力企业管理者在生产过程中生产透明化，是构成智能化工厂建设的基石。