C小C直播間 · CC-Link IE TSN在鋰電行業疊片機設備上的應用
http://www.moduwu.com 2022-12-09 13:41 來源：CC-Link協會
好消息!好消息!
Hi，家人們，今天C小C邀請了一位好朋友來到我的直播間——鋰電池。他可是現在儲能市場的“網紅”。它為什么紅？我可是有數據的哦！
數據顯示，2021年全國鋰離子電池產量324GWh，同比增長106%，其中消費、動力、儲能型鋰電產量分別為72GWh、220GWh、32GWh，分別同比增長18%、165%、146%。鋰電四大關鍵材料產量增長迅猛，據研究機構測算，正極材料、隔膜、電解液增幅接近100%。鋰電全行業總產值突破6000億元人民幣。
接下來，話筒交給鋰電池.......
鋰電池上場
CC-Link家人們好，我是鋰電池。在全球開啟新一輪能源變革，儲能產業的發展成為大勢所趨，我就成為了市場寵兒，但是我要從銅箔baby成長為鋰電池可是有很長的工藝流程，主要設備包括有涂布機、分切機、卷繞機/疊片機等，其中混料、涂布、干燥及分切是屬于前端工序，而像疊片、焊接、注液、封裝、化成、包裝等都屬于后端工序，大致工序如下圖所示：
鋰電行業工藝圖
當然我的快速成長離不開由于CC-Link IE TSN的助力，尤其是在疊片機設備上。今天我給大家好好展示一下CC-Link IE TSN網絡的優勢。
與傳統疊片機比較我可是很喜歡使用CC-Link IE TSN網絡進行搭建的疊片機，該設備通過Z字形疊片方式，實現將陽極片、陰極片以及隔離膜堆疊成電芯。
疊片設備及Z字形疊片方式
因此本臺設備使用了全球第一個基于TSN技術開發的CC-Link IE TSN工業開放式總線網絡作為運動控制設備總線網絡，它的主力是三菱電機最新推出的MELSERVO-J5伺服控制器來進行控制，在設備調試階段，由于CC-Link IE TSN網絡穩定高速地的傳輸速度，使整個疊片設備在運行過程中非常穩定。 如果說高速的運動控制是提升整體生產節拍，那隔離膜的糾偏就是提升整個產品的精度，本段工藝主要使用了兩次糾偏，一級糾偏是放置在放料卷位置，伺服掛接32：1的減速器通過絲桿去控制放卷設備；而二級糾偏主要是伺服直接控制絲桿來實現糾偏作業，因為二級糾偏是疊片前的最后一道工序，如果使用減速器會影響整體精度，目前精度已經可以控制在0.3mm以內，如果在出料口使用更多一級糾偏，可以把精度控制在0.1mm上下。
一級糾偏和二級糾偏
當然，這只是該道工序的成品，后續還需要進行焊接極耳等操作。因為我只有經歷這些工藝，我才可以成為優秀的鋰電池。
C小C要給大家劃重點嘍！
在正式了解該通訊總線網絡前，我們先認識下什么是TSN技術。TSN技術，就是Time Sensitive Networks，中文來講就是時間敏感網絡。他的前身是AVB技術，也就是音視頻橋接技術，主要是應用在現場直播以及汽車中控方面，隨著自身協議的完善，IEEE802.1工作組在2012年的時候正式把該技術更名為TSN技術。TSN不是一個單一的標準或者說協議，它是由多種協議組成的，到目前為止他的協議標準還處于在不斷地完善和補充過程中。TSN標準作為普通以太網技術的一個擴展協議，他的目的就是對普通以太網在實時性、時間同步性、高精度、安全性方面做一個有效的補充。在過去，工業現場總線網絡很少去使用普通以太網協議就是因為在安全性、高精度等方面不滿足需求，因此經過普通以太網協議擴展后的TSN技術是非常適合工業領域的。
TSN技術
而CC-Link IE TSN作為全球首款應用TSN技術的千兆工業開放式網絡，由CLPA正式于2018年11月全球發布，僅僅只需一根網線就可以連接多種不同的協議，包括CC-Link IE TSN協議、TCP/IP協議、UDP、MODBUS/TCP、SLMP等等，同時也可以兼容各種基于TSN技術的其他工業開放總線網絡協議。
CC-Link IE TSN結構圖
同時，由于TSN技術的時間同步與時間分割功能，在使用過程中大家可以根據自身設備的要求來設置各自不同的刷新周期，傳統的網絡中，在同一個網絡內，對每一臺設備的通信周期都是一致的，而CC-Link IE TSN則可以針對不同的設備配置不同的通信周期，比方說伺服放大器這樣的需要高速控制的設備可以配置高速的通信周期、而遠程I/O、變頻、溫控設備等則可以配置中速的通信周期，從而能更加有效的使用千兆的網絡資源，使設備的控制性能最大化。
同網段不同數據刷新周期
控制系統
電控系統
如圖所示，整個控制系統使用了9個放大器控制總共10臺電機，分別是3臺100W、3臺700W、2臺400W的伺服電機和兩臺直線電機，所有的伺服控制器都是通過CC-Link IE TSN網絡來進行數據高速通訊，使用PLC模塊可以完成控制。
PLC配置圖
與此同時，通過TCP/IP協議使用通用型交換機連接1臺三菱GT2512的人機界面和1臺研華(Advantech)的SRK-CTR-00工控機，其中人機界面主要是為了方便直觀的在設備外側觀察數據和進行觸屏控制，而工控機主要是為了控制4個康耐視(Cognex)的CCD來實現精準地極片定位，使隔離膜與極片之間保持一致。另外值得一提的是，J5系列伺服的網口也可以通過普通以太網交換機額外直連千兆/百兆的以太網設備進行高速通訊，實現多種網絡混合通信。
GOT 控制面板
人機界面的控制面板，通過MELSOFT協議與三菱的R系列PLC連線并進行控制，使用人機界面大大方便了后期對于設備的改造，虛擬的點位控制更改起來也非常方便，無需再去更改設備接線等，方便設備后期的維護和修改。
設置界面
在調試的時候也發現目前三菱電機已經把工程軟件進行了比較完善的升級，如圖16所示，相較于過去，如今已經可以直接通過GX Works 3 對伺服系統進行編程與設置，擺脫了過去需要打開多個軟件十分不方便；程序中也可以大量使用標簽來制作程序，方便廠家去制作符合自身標準的規范設備，同時伺服程序中的全局標簽也可以選擇去共享給PLC進行映射使用，大大方便了工程師的使用。
直播即將結束
CC-Link IE TSN作為目前最新的工業總線網絡，在工業現場設備中將會得到更多應用，目前三菱電機推出的RD78G系列的運動控制模塊單個已經可以連接最多256軸/設備，且可以累計使用三個模塊達到700多軸，變頻器A800等多系列產品也支持CC-Link IE TSN網絡，同時相比于過去，CC-Link IE TSN網絡更加開放，主、從站設備都支持各個廠家進行軟件或硬件形式開發。
針對國內的市場，半導體、鋰電、汽車等行業的單機設備或線體在未來將會更加復雜，需要增加更多的軸、更多設備去對應；同時，對應當前5G網絡與工業物聯網系統的使用也需要與IT互相兼容的工業網絡，CC-Link IE TSN既可以方便與上位系統兼容，也可以與下位多協議同時傳輸，因此十分適合未來設備的發展。
感謝家人們的陪伴，今天直播就要和大家說再見了，但是C小C希望CC-Link IE TSN網絡可以與更多的伙伴一起攜手助力行業發展。
★參考資料
1、CC-Link IE TSN 白皮書
2、MR-J5用戶手冊
3、疊片機平臺設計方案
4、2019中國鋰電行業市場現狀及發展趨勢
編輯精選
