金霸王電池鋅漿站電氣改造

公司簡(jiǎn)介
金霸王（Duracell）是世界領(lǐng)先的高性能堿性電池制造商，于1964年于美國(guó)注冊(cè)，擁有堿性電池專(zhuān)有的生產(chǎn)和配方技術(shù)，于2005年被寶潔（P&G）收購(gòu)，本案位于金霸王東莞工廠。
應(yīng)用背景
金霸王（中國(guó)）有限公司東莞工廠HSCL#1生產(chǎn)線原采用GE9070（PLC1）和GE9030（PLC2、3）進(jìn)行控制。現(xiàn)因生產(chǎn)線上的鋅漿站（Slurry Station）改造需要（原使用Emerson運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和討論決定使用GE PAC3i系列PLC以及發(fā)那科伺服對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。
原系統(tǒng)情況
系統(tǒng)原有的PLC1為全線主控PLC，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)線（含鋅漿站）的運(yùn)作，PLC2、3通過(guò)Genius網(wǎng)絡(luò)與PLC1通信，向其傳送生產(chǎn)線各部分的工作狀態(tài)，并接收PLC1的控制指令。PLC1通過(guò)接收安裝在鋅漿站上的E-Cam脈沖，計(jì)算鋅漿站上每個(gè)Station的工作狀態(tài)，結(jié)合PLC3上傳的Present信息以及各種故障報(bào)警，控制鋅漿站旋轉(zhuǎn)體上的Emerson伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)48臺(tái)電機(jī)（24個(gè)Station）進(jìn)行Lift、Pump、和Refill的動(dòng)作，由于已經(jīng)有了超過(guò)十年的服役時(shí)間，系統(tǒng)穩(wěn)定性出現(xiàn)了一些問(wèn)題。（右圖為原系統(tǒng)）
改造系統(tǒng)方案
新線改造后，原鋅漿站上的全部機(jī)械和電氣部分將被拆除，原有位置將安裝新的機(jī)械裝置和電控部分。新的電控部分包括：
1.兩臺(tái)PAC 3i PLC （安裝運(yùn)動(dòng)控制模塊DSM324i）通過(guò)放大器分別控制12個(gè)Station的伺服系統(tǒng)，每個(gè)Station包含有一臺(tái)Lift和一臺(tái)Pump，24軸，兩套總共48軸。
2.1套ET200S用于控制伺服系統(tǒng)的電源以及伺服放大器Enable信號(hào)；
3.一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)用于在PLC5、6、7及Quick Panel之間建立數(shù)據(jù)通道，傳遞各種報(bào)警和配方信息；
4.PLC5、6、7之間通過(guò)Profibus總線傳輸實(shí)時(shí)控制信息。
在鋅漿站外部將安裝一臺(tái)新的PAC 3i PLC（PLC7）用于調(diào)度鋅漿站內(nèi)各個(gè)Station的動(dòng)作并控制ET200 對(duì)伺服放大器的上電動(dòng)作，同時(shí)采集PLC5、6的故障信息傳遞給PLC1并接收PLC1傳來(lái)的相關(guān)指令（如E-Stop）。
系統(tǒng)架構(gòu)
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(gè)動(dòng)能模塊：
1. 電池空位信號(hào)檢測(cè)：電池體進(jìn)入鋅漿旋轉(zhuǎn)體前，需要提前檢測(cè)流水線上是否存在空位。如果檢測(cè)到空位，則對(duì)應(yīng)的灌漿站（Station）不進(jìn)行灌漿動(dòng)作。
2. 灌漿時(shí)序控制：PLC 7接受E-Cam的7組脈沖輸出信號(hào)，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程運(yùn)算出時(shí)序控制信號(hào)，并以Profibus通訊方式將控制信號(hào)發(fā)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(shí)初始化鋅漿站，包括分步上電、配方管理（一個(gè)配方，可更改）、通信配置等。
4. 系統(tǒng)報(bào)警及錯(cuò)誤處理：PLC7將采集從站（PLC 5、6、ET200S）的報(bào)警，作出邏輯判斷并將報(bào)警通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給PLC 1。由PLC5、6檢測(cè)到的單個(gè)Station故障只影響該Station的動(dòng)作，鋅漿站其他Station將繼續(xù)工作。由于故障導(dǎo)致停線時(shí)，已經(jīng)觸發(fā)的動(dòng)作將繼續(xù)執(zhí)行完成。
5. E-Stop處理：PLC1可向PLC7發(fā)送E-Stop信號(hào)，PLC7在接收到該信號(hào)后將切斷鋅漿站的電源。伺服放大器上的E-Stop信號(hào)將連至外部的急停控制器上，用于急停聯(lián)動(dòng)。急停恢復(fù)時(shí)PLC5、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(guò)程控制（PLC 5、6）
PLC5、6作為鋅漿站的運(yùn)動(dòng)控制PLC，配置有DSM324運(yùn)動(dòng)控制模塊，其功能包括：
1. Station運(yùn)動(dòng)控制：通過(guò)運(yùn)動(dòng)子程序調(diào)用控制伺服放大器和伺服電機(jī)完成灌漿動(dòng)作。從站以ProfiBus通訊方式接受來(lái)自主站PLC 7的灌漿控制信號(hào), 分別對(duì)站1-12和站13-24進(jìn)行灌漿工藝過(guò)程控制。
2. 系統(tǒng)報(bào)警及錯(cuò)誤處理：用于捕獲系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的設(shè)備報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警進(jìn)行錯(cuò)誤處理，如產(chǎn)生系統(tǒng)報(bào)警標(biāo)志位。伺服部分的報(bào)警盡量詳細(xì)，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(shí)自動(dòng)調(diào)用該配方。Quick Panel對(duì)配方的修改將保存在PLC5、6中。
模塊3：操作面板現(xiàn)場(chǎng)操作
新安裝的Quick Panel將通過(guò)以太網(wǎng)與PLC5、6、7通信，可完成以下功能：
1. 設(shè)備的控制和監(jiān)視：用戶可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)點(diǎn)和控制設(shè)備的動(dòng)作；
2. 配方參數(shù)設(shè)置：用戶可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏設(shè)置相關(guān)的配方參數(shù)；
3. 報(bào)警信息采集及系統(tǒng)報(bào)警復(fù)位：現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏可以顯示當(dāng)前產(chǎn)生的報(bào)警描述信息，報(bào)警信息為用戶提供故障解決的參考。用戶解決設(shè)備故障之后，可通過(guò)觸摸屏復(fù)位掉之前產(chǎn)生的報(bào)警并讓系統(tǒng)重新正常運(yùn)行。
4. 故障信息統(tǒng)計(jì)功能：可分類(lèi)統(tǒng)計(jì)每個(gè)Station的錯(cuò)誤。
5. 報(bào)警可考慮形象直觀的提醒圖標(biāo)。
原有控制系統(tǒng)功能改造（PLC1、PCM、PLC3）
1. 移除原先PLC 1中Emerson 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制程序，并將原先PLC 1中鋅漿站時(shí)序控制程序移植到PLC 7中；
2. PLC1需通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送Set、Reset信號(hào)給PLC7，用于清除所有的錯(cuò)誤。
3. PLC1和PLC7之間需作通信檢測(cè)。
4. 在原先PLC 1中PCM模塊上修改相關(guān)報(bào)警信息；
5. 原有空位檢測(cè)信號(hào)由PLC3移至PLC7后，需對(duì)PLC3程序進(jìn)行部分修改。原有的鋅漿站出錯(cuò)檢測(cè)信號(hào)將繼續(xù)保留。
6. PLC1上原有的鋅漿低液位報(bào)警信號(hào)繼續(xù)保留。
I/O信號(hào)硬件接口
1. E-CAM脈沖輸出信號(hào)：此次鋅漿站該改造使用成熟的E-CAM脈沖信號(hào)觸發(fā)的方式來(lái)控制灌漿站的工藝流程，E-CAM脈沖輸出通道改成PNP輸出類(lèi)型。該部分時(shí)序控制使用以前控制方式,可直接使用現(xiàn)有的配置參數(shù)來(lái)配置E-CAM。E-CAM信號(hào)一共使用了8個(gè)輸出通道，信號(hào)直接接到PAC 3i主站（PLC 7）輸入模塊。
2. Lift及Pump到位檢測(cè)信號(hào)：該信號(hào)已連接到現(xiàn)有的PLC3中，用于檢測(cè)各個(gè)Station的Lift及Pump動(dòng)作是否到位，如未到位將通過(guò)PLC1觸發(fā)系統(tǒng)停線。
3. 檢修門(mén)鎖閉信號(hào)（Output）：該信號(hào)由PLC7產(chǎn)生，當(dāng)生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)，將檢修門(mén)鎖閉；
4. 檢修門(mén)關(guān)閉到位信號(hào)（Input）：該信號(hào)接入PLC7并通信給PLC1，當(dāng)鋅漿站檢修門(mén)未關(guān)到位時(shí)將觸發(fā)系統(tǒng)停線。
5. Power On/Off 信號(hào)：該信號(hào)已接入PLC1 Block6，用于軟起/停鋅漿站。該信號(hào)在改造時(shí)將接至PLC7，PLC7控制接觸器切斷鋅漿站電源。該開(kāi)關(guān)考慮放置在不易接觸到的地方。
6. 電池體空位檢測(cè)信號(hào)：在鋅漿站前安裝空位接近開(kāi)關(guān)，信號(hào)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(hào)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(bào)警信號(hào)繼續(xù)保留。
9. 現(xiàn)有Panel上的各種開(kāi)關(guān)、按鈕、控制面板需作調(diào)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(lái)新增的按鈕將保留。
PLC間信息交互通訊接口
1. Profibus通訊：系統(tǒng)主站PLC 7和從站PLC5、6以及ET200S之間使用Profibus通訊交互報(bào)警數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
2. 以太網(wǎng)通訊：PLC 7需要通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送報(bào)警給PLC 1，同時(shí)PLC 7也要接受來(lái)至PLC 1的停線或急停信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏通過(guò)以太網(wǎng)和PLC 7進(jìn)行通訊，采集監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，采集報(bào)警信息以及發(fā)送Reset信號(hào)。
項(xiàng)目實(shí)施效果
項(xiàng)目竣工以來(lái)，GE PLC和Fanuc伺服系統(tǒng)憑借其穩(wěn)定和精準(zhǔn)控制保證了設(shè)備24小時(shí)/天 無(wú)間斷定工作，保證工廠日均產(chǎn)量，客戶對(duì)實(shí)施效果深表滿意，后續(xù)其他改造項(xiàng)目正在進(jìn)一步洽談中。

關(guān)于GE智能平臺(tái)

GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉础⑺幚怼⑾M(fèi)品、國(guó)防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：www.ge-ip.com/cn。