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。急停恢復時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。現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。

關于GE智能平臺

GE智能平臺是一個提供高新技術的企業，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術服務以及嵌入式計算。我們為用戶提供一個獨特的，靈活的，超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產業領域獲得持續的優勢。GE智能平臺是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業，是GE企業解決方案集團公司的一員。想獲取更多信息，請訪問：www.ge-ip.com/cn。