資訊頻道

      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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