金霸王電池鋅漿站電氣改造

公司簡介
金霸王（Duracell）是世界領先的高性能堿性電池制造商，于1964年于美國注冊，擁有堿性電池專有的生產和配方技術，于2005年被寶潔（P&G）收購，本案位于金霸王東莞工廠。
應用背景
金霸王（中國）有限公司東莞工廠HSCL#1生產線原采用GE9070（PLC1）和GE9030（PLC2、3）進行控制。現因生產線上的鋅漿站（Slurry Station）改造需要（原使用Emerson運動控制系統），根據現場調研和討論決定使用GE PAC3i系列PLC以及發那科伺服對系統進行升級改造。
原系統情況
系統原有的PLC1為全線主控PLC，負責協調整個生產線（含鋅漿站）的運作，PLC2、3通過Genius網絡與PLC1通信，向其傳送生產線各部分的工作狀態，并接收PLC1的控制指令。PLC1通過接收安裝在鋅漿站上的E-Cam脈沖，計算鋅漿站上每個Station的工作狀態，結合PLC3上傳的Present信息以及各種故障報警，控制鋅漿站旋轉體上的Emerson伺服系統驅動48臺電機（24個Station）進行Lift、Pump、和Refill的動作，由于已經有了超過十年的服役時間，系統穩定性出現了一些問題。（右圖為原系統）
改造系統方案
新線改造后，原鋅漿站上的全部機械和電氣部分將被拆除，原有位置將安裝新的機械裝置和電控部分。新的電控部分包括：
1.兩臺PAC 3i PLC （安裝運動控制模塊DSM324i）通過放大器分別控制12個Station的伺服系統，每個Station包含有一臺Lift和一臺Pump，24軸，兩套總共48軸。
2.1套ET200S用于控制伺服系統的電源以及伺服放大器Enable信號；
3.一臺以太網交換機用于在PLC5、6、7及Quick Panel之間建立數據通道，傳遞各種報警和配方信息；
4.PLC5、6、7之間通過Profibus總線傳輸實時控制信息。
在鋅漿站外部將安裝一臺新的PAC 3i PLC（PLC7）用于調度鋅漿站內各個Station的動作并控制ET200 對伺服放大器的上電動作，同時采集PLC5、6的故障信息傳遞給PLC1并接收PLC1傳來的相關指令（如E-Stop）。
系統架構
控制要求-按工藝分為不同模塊
模塊1：鋅漿站灌漿操作控制（PLC 7）
PLC7作為鋅漿站的主控PLC包含有以下幾個動能模塊：
1. 電池空位信號檢測：電池體進入鋅漿旋轉體前，需要提前檢測流水線上是否存在空位。如果檢測到空位，則對應的灌漿站（Station）不進行灌漿動作。
2. 灌漿時序控制：PLC 7接受E-Cam的7組脈沖輸出信號，根據生產工藝流程運算出時序控制信號，并以Profibus通訊方式將控制信號發給PLC5、6以完成具體的灌漿操作。
3. 鋅漿站初始化控制：用于上電時初始化鋅漿站，包括分步上電、配方管理（一個配方，可更改）、通信配置等。
4. 系統報警及錯誤處理：PLC7將采集從站（PLC 5、6、ET200S）的報警，作出邏輯判斷并將報警通過以太網發送給PLC 1。由PLC5、6檢測到的單個Station故障只影響該Station的動作，鋅漿站其他Station將繼續工作。由于故障導致停線時，已經觸發的動作將繼續執行完成。
5. E-Stop處理：PLC1可向PLC7發送E-Stop信號，PLC7在接收到該信號后將切斷鋅漿站的電源。伺服放大器上的E-Stop信號將連至外部的急停控制器上，用于急停聯動。急?；謴蜁rPLC5、6、7均須做一次初始化操作，以保證安全。
模塊2：鋅漿站灌漿工藝過程控制（PLC 5、6）
PLC5、6作為鋅漿站的運動控制PLC，配置有DSM324運動控制模塊，其功能包括：
1. Station運動控制：通過運動子程序調用控制伺服放大器和伺服電機完成灌漿動作。從站以ProfiBus通訊方式接受來自主站PLC 7的灌漿控制信號, 分別對站1-12和站13-24進行灌漿工藝過程控制。
2. 系統報警及錯誤處理：用于捕獲系統運行時產生的設備報警，并根據報警進行錯誤處理，如產生系統報警標志位。伺服部分的報警盡量詳細，并能顯示在Panel上。
3. 配方管理：PLC5、6將保存最后一次正常的配方，在每次上電時自動調用該配方。Quick Panel對配方的修改將保存在PLC5、6中。
模塊3：操作面板現場操作
新安裝的Quick Panel將通過以太網與PLC5、6、7通信，可完成以下功能：
1. 設備的控制和監視：用戶可以通過現場觸摸屏監視系統設備的狀態點和控制設備的動作；
2. 配方參數設置：用戶可以通過現場觸摸屏設置相關的配方參數；
3. 報警信息采集及系統報警復位：現場觸摸屏可以顯示當前產生的報警描述信息，報警信息為用戶提供故障解決的參考。用戶解決設備故障之后，可通過觸摸屏復位掉之前產生的報警并讓系統重新正常運行。
4. 故障信息統計功能：可分類統計每個Station的錯誤。
5. 報警可考慮形象直觀的提醒圖標。
原有控制系統功能改造（PLC1、PCM、PLC3）
1. 移除原先PLC 1中Emerson 運動控制系統的控制程序，并將原先PLC 1中鋅漿站時序控制程序移植到PLC 7中；
2. PLC1需通過以太網發送Set、Reset信號給PLC7，用于清除所有的錯誤。
3. PLC1和PLC7之間需作通信檢測。
4. 在原先PLC 1中PCM模塊上修改相關報警信息；
5. 原有空位檢測信號由PLC3移至PLC7后，需對PLC3程序進行部分修改。原有的鋅漿站出錯檢測信號將繼續保留。
6. PLC1上原有的鋅漿低液位報警信號繼續保留。
I/O信號硬件接口
1. E-CAM脈沖輸出信號：此次鋅漿站該改造使用成熟的E-CAM脈沖信號觸發的方式來控制灌漿站的工藝流程，E-CAM脈沖輸出通道改成PNP輸出類型。該部分時序控制使用以前控制方式,可直接使用現有的配置參數來配置E-CAM。E-CAM信號一共使用了8個輸出通道，信號直接接到PAC 3i主站（PLC 7）輸入模塊。
2. Lift及Pump到位檢測信號：該信號已連接到現有的PLC3中，用于檢測各個Station的Lift及Pump動作是否到位，如未到位將通過PLC1觸發系統停線。
3. 檢修門鎖閉信號（Output）：該信號由PLC7產生，當生產線運行時，將檢修門鎖閉；
4. 檢修門關閉到位信號（Input）：該信號接入PLC7并通信給PLC1，當鋅漿站檢修門未關到位時將觸發系統停線。
5. Power On/Off 信號：該信號已接入PLC1 Block6，用于軟起/停鋅漿站。該信號在改造時將接至PLC7，PLC7控制接觸器切斷鋅漿站電源。該開關考慮放置在不易接觸到的地方。
6. 電池體空位檢測信號：在鋅漿站前安裝空位接近開關，信號直接接到PLC 7輸入模塊，用于PLC7判斷是否存在空位。
7. E-Stop：該信號以硬線方式接入伺服放大器和PLC1。
8. PLC1上原有的鋅漿低液位報警信號繼續保留。
9. 現有Panel上的各種開關、按鈕、控制面板需作調整，安裝新的Quick Panel后需考慮Panel 24VDC的供電。原有接入PLC1 Block 7控制鋅漿站的按鈕將取消。其他控制按鈕，含后來新增的按鈕將保留。
PLC間信息交互通訊接口
1. Profibus通訊：系統主站PLC 7和從站PLC5、6以及ET200S之間使用Profibus通訊交互報警數據和控制信號。
2. 以太網通訊：PLC 7需要通過以太網發送報警給PLC 1，同時PLC 7也要接受來至PLC 1的停線或急停信號?，F場觸摸屏通過以太網和PLC 7進行通訊，采集監視設備狀態，采集報警信息以及發送Reset信號。
項目實施效果
項目竣工以來，GE PLC和Fanuc伺服系統憑借其穩定和精準控制保證了設備24小時/天 無間斷定工作，保證工廠日均產量，客戶對實施效果深表滿意，后續其他改造項目正在進一步洽談中。

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