一、方案背景

在新能源鋰電池生產(chǎn)領域，電芯制造工藝涵蓋勻漿、涂布、輥壓、分切、卷繞/疊片、注液、化成、分容等多個精密工序，對設備協(xié)同與工藝一致性要求極高。

當前，某企業(yè)電芯車間存在DCS系統(tǒng)（負責車間級能源監(jiān)控與工藝參數(shù)匯總）與各工序PLC（控制單體設備動作）兩者數(shù)據(jù)孤立的問題，難以形成工藝閉環(huán)。為突破效率瓶頸、實現(xiàn)全流程質量追溯，計劃通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺打通數(shù)據(jù)鏈路，為MES系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，構建統(tǒng)一的設備監(jiān)控與工藝優(yōu)化平臺。

二、前期調研

經(jīng)現(xiàn)場調研與技術評估，本次項目需采集的關鍵設備及數(shù)據(jù)點位如下：

輥壓機（三菱 FX5U PLC）：輥壓壓力、輥壓速度、極片厚度、報警信號等（CC-Link總線協(xié)議）

分切機（三菱 FX5U PLC）：分切速度、分切寬度、張力值、報警信號等（CC-Link總線協(xié)議）

注液機（施耐德 M241 PLC）：注液量、注液溫度、真空度、報警信號等（Modbus TCP協(xié)議）

化成分容設備：電池電壓、內阻、容量、溫度、充放電電流等（Modbus TCP協(xié)議）

車間DCS系統(tǒng)：負責能耗監(jiān)控、工藝參數(shù)匯總、安全預警（Modbus TCP協(xié)議）

三、系統(tǒng)架構及選型

1. 設備層

產(chǎn)線設備分布在電芯裝配、注液、化成等多個車間，三菱PLC采用CC-Link協(xié)議，施耐德PLC及化成分容設備采用Modbus TCP協(xié)議，均具備標準通信接口。

2. 網(wǎng)關層

部署數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關，采集數(shù)據(jù)經(jīng)由車間工業(yè)以太網(wǎng)，以MQTT協(xié)議上報至工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺。

3. 平臺層

數(shù)之能數(shù)據(jù)中臺接收網(wǎng)關上報的JSON格式報文，對壓力、速度、溫度、電壓、容量等數(shù)據(jù)進行實時解析與存儲。平臺提供可視化看板、工藝監(jiān)控、報警管理、報表統(tǒng)計、設備臺賬等功能模塊，同時開放API接口供MES、ERP等系統(tǒng)調用。

四、實現(xiàn)功能

1. 產(chǎn)線工藝實時監(jiān)控

管理人員通過平臺，可實時查看各工序核心指標，包括輥壓壓力/極片厚度、分切速度/寬度精度、注液量/真空度、化成電壓/內阻等，無需頻繁進入車間，提升管理效率。

2. 工藝參數(shù)異常告警

當監(jiān)測到設備故障和參數(shù)超閾值時（如輥壓壓力超出設定范圍、注液量偏差過大），平臺自動觸發(fā)分級告警（微信、短信、郵件），并記錄告警時間與當時參數(shù)，便于快速定位原因。

3. 良率與能耗統(tǒng)計

系統(tǒng)自動統(tǒng)計每個班次的電芯產(chǎn)量、各工序合格率、缺陷分布占比，以及設備狀態(tài)與產(chǎn)線綜合OEE，生成日報、周報、月報，支持按產(chǎn)線、班組多維度對比分析。同時，DCS系統(tǒng)通過網(wǎng)關獲取設備能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能源精細化管理。

4. 數(shù)據(jù)驅動工藝優(yōu)化

平臺存儲的歷史數(shù)據(jù)可回放任意時段工藝曲線，支持與MES系統(tǒng)聯(lián)動，將工藝參數(shù)與最終電芯容量、內阻、分容結果進行關聯(lián)分析，輔助工藝工程師優(yōu)化輥壓參數(shù)、注液曲線、化成策略，持續(xù)提升產(chǎn)品良率與一致性。