好消息!好消息!

　　Hi，家人們，今天C小C邀請(qǐng)了一位好朋友來到我的直播間——鋰電池。他可是現(xiàn)在儲(chǔ)能市場的“網(wǎng)紅”。它為什么紅?我可是有數(shù)據(jù)的哦!

　　數(shù)據(jù)顯示，2021年全國鋰離子電池產(chǎn)量324GWh，同比增長106%，其中消費(fèi)、動(dòng)力、儲(chǔ)能型鋰電產(chǎn)量分別為72GWh、220GWh、32GWh，分別同比增長18%、165%、146%。鋰電四大關(guān)鍵材料產(chǎn)量增長迅猛，據(jù)研究機(jī)構(gòu)測(cè)算，正極材料、隔膜、電解液增幅接近100%。鋰電全行業(yè)總產(chǎn)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(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為大勢(shì)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(shè)備包括有涂布機(jī)、分切機(jī)、卷繞機(jī)/疊片機(jī)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(yè)工藝圖

　　當(dāng)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(jī)設(shè)備上。今天我給大家好好展示一下CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。

你有在看嗎↓

　　與傳統(tǒng)疊片機(jī)比較我可是很喜歡使用CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搭建的疊片機(jī)，該設(shè)備通過Z字形疊片方式，實(shí)現(xiàn)將陽極片、陰極片以及隔離膜堆疊成電芯。

疊片設(shè)備及Z字形疊片方式

　　因此本臺(tái)設(shè)備使用了全球第一個(gè)基于TSN技術(shù)開發(fā)的CC-Link IE TSN工業(yè)開放式總線網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備總線網(wǎng)絡(luò)，它的主力是三菱電機(jī)最新推出的MELSERVO-J5伺服控制器來進(jìn)行控制，在設(shè)備調(diào)試階段，由于CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定高速地的傳輸速度，使整個(gè)疊片設(shè)備在運(yùn)行過程中非常穩(wěn)定。 如果說高速的運(yùn)動(dòng)控制是提升整體生產(chǎn)節(jié)拍，那隔離膜的糾偏就是提升整個(gè)產(chǎn)品的精度，本段工藝主要使用了兩次糾偏，一級(jí)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(shè)備;而二級(jí)糾偏主要是伺服直接控制絲桿來實(shí)現(xiàn)糾偏作業(yè)，因?yàn)槎?jí)糾偏是疊片前的最后一道工序，如果使用減速器會(huì)影響整體精度，目前精度已經(jīng)可以控制在0.3mm以內(nèi)，如果在出料口使用更多一級(jí)糾偏，可以把精度控制在0.1mm上下。

一級(jí)糾偏和二級(jí)糾偏

　　當(dāng)然，這只是該道工序的成品，后續(xù)還需要進(jìn)行焊接極耳等操作。因?yàn)槲抑挥薪?jīng)歷這些工藝，我才可以成為優(yōu)秀的鋰電池。

C小C要給大家劃重點(diǎn)嘍!

　　在正式了解該通訊總線網(wǎng)絡(luò)前，我們先認(rèn)識(shí)下什么是TSN技術(shù)。TSN技術(shù)，就是Time Sensitive Networks，中文來講就是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)。他的前身是AVB技術(shù)，也就是音視頻橋接技術(shù)，主要是應(yīng)用在現(xiàn)場直播以及汽車中控方面，隨著自身協(xié)議的完善，IEEE802.1工作組在2012年的時(shí)候正式把該技術(shù)更名為TSN技術(shù)。TSN不是一個(gè)單一的標(biāo)準(zhǔn)或者說協(xié)議，它是由多種協(xié)議組成的，到目前為止他的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)還處于在不斷地完善和補(bǔ)充過程中。TSN標(biāo)準(zhǔn)作為普通以太網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)擴(kuò)展協(xié)議，他的目的就是對(duì)普通以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)性、時(shí)間同步性、高精度、安全性方面做一個(gè)有效的補(bǔ)充。在過去，工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)很少去使用普通以太網(wǎng)協(xié)議就是因?yàn)樵诎踩?、高精度等方面不滿足需求，因此經(jīng)過普通以太網(wǎng)協(xié)議擴(kuò)展后的TSN技術(shù)是非常適合工業(yè)領(lǐng)域的。

TSN技術(shù)

　　而CC-Link IE TSN作為全球首款應(yīng)用TSN技術(shù)的千兆工業(yè)開放式網(wǎng)絡(luò)，由CLPA正式于2018年11月全球發(fā)布，僅僅只需一根網(wǎng)線就可以連接多種不同的協(xié)議，包括CC-Link IE TSN協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、UDP、MODBUS/TCP、SLMP等等，同時(shí)也可以兼容各種基于TSN技術(shù)的其他工業(yè)開放總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

CC-Link IE TSN結(jié)構(gòu)圖

　　同時(shí)，由于TSN技術(shù)的時(shí)間同步與時(shí)間分割功能，在使用過程中大家可以根據(jù)自身設(shè)備的要求來設(shè)置各自不同的刷新周期，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，對(duì)每一臺(tái)設(shè)備的通信周期都是一致的，而CC-Link IE TSN則可以針對(duì)不同的設(shè)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(shè)備可以配置高速的通信周期、而遠(yuǎn)程I/O、變頻、溫控設(shè)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(wǎng)絡(luò)資源，使設(shè)備的控制性能最大化。

同網(wǎng)段不同數(shù)據(jù)刷新周期

　　控制系統(tǒng)

電控系統(tǒng)

　　如圖所示，整個(gè)控制系統(tǒng)使用了9個(gè)放大器控制總共10臺(tái)電機(jī)，分別是3臺(tái)100W、3臺(tái)700W、2臺(tái)400W的伺服電機(jī)和兩臺(tái)直線電機(jī)，所有的伺服控制器都是通過CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行數(shù)據(jù)高速通訊，使用PLC模塊可以完成控制。

PLC配置圖

　　與此同時(shí)，通過TCP/IP協(xié)議使用通用型交換機(jī)連接1臺(tái)三菱GT2512的人機(jī)界面和1臺(tái)研華(Advantech)的SRK-CTR-00工控機(jī)，其中人機(jī)界面主要是為了方便直觀的在設(shè)備外側(cè)觀察數(shù)據(jù)和進(jìn)行觸屏控制，而工控機(jī)主要是為了控制4個(gè)康耐視(Cognex)的CCD來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(wǎng)口也可以通過普通以太網(wǎng)交換機(jī)額外直連千兆/百兆的以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行高速通訊，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)混合通信。

GOT 控制面板

　　人機(jī)界面的控制面板，通過MELSOFT協(xié)議與三菱的R系列PLC連線并進(jìn)行控制，使用人機(jī)界面大大方便了后期對(duì)于設(shè)備的改造，虛擬的點(diǎn)位控制更改起來也非常方便，無需再去更改設(shè)備接線等，方便設(shè)備后期的維護(hù)和修改。

設(shè)置界面

　　在調(diào)試的時(shí)候也發(fā)現(xiàn)目前三菱電機(jī)已經(jīng)把工程軟件進(jìn)行了比較完善的升級(jí)，如圖16所示，相較于過去，如今已經(jīng)可以直接通過GX Works 3 對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行編程與設(shè)置，擺脫了過去需要打開多個(gè)軟件十分不方便;程序中也可以大量使用標(biāo)簽來制作程序，方便廠家去制作符合自身標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范設(shè)備，同時(shí)伺服程序中的全局標(biāo)簽也可以選擇去共享給PLC進(jìn)行映射使用，大大方便了工程師的使用。

直播即將結(jié)束

　　CC-Link IE TSN作為目前最新的工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)，在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備中將會(huì)得到更多應(yīng)用，目前三菱電機(jī)推出的RD78G系列的運(yùn)動(dòng)控制模塊單個(gè)已經(jīng)可以連接最多256軸/設(shè)備，且可以累計(jì)使用三個(gè)模塊達(dá)到700多軸，變頻器A800等多系列產(chǎn)品也支持CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)相比于過去，CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)更加開放，主、從站設(shè)備都支持各個(gè)廠家進(jìn)行軟件或硬件形式開發(fā)。

　　針對(duì)國內(nèi)的市場，半導(dǎo)體、鋰電、汽車等行業(yè)的單機(jī)設(shè)備或線體在未來將會(huì)更加復(fù)雜，需要增加更多的軸、更多設(shè)備去對(duì)應(yīng);同時(shí)，對(duì)應(yīng)當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的使用也需要與IT互相兼容的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，CC-Link IE TSN既可以方便與上位系統(tǒng)兼容，也可以與下位多協(xié)議同時(shí)傳輸，因此十分適合未來設(shè)備的發(fā)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(wǎng)絡(luò)可以與更多的伙伴一起攜手助力行業(yè)發(fā)展。

　　★參考資料

　　1、CC-Link IE TSN 白皮書

　　2、MR-J5用戶手冊(cè)

　　3、疊片機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

　　4、2019中國鋰電行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

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2022年12月7日

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