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一顆顆剛剛封裝完畢的鋰電池，正在通過托盤裝運進入一條滾筒物流輸送機，源源不斷地有序奔向下一站——化成分容庫。在那里，通過充放電設(shè)備這些電池將被第一次充電以使電芯激活，實現(xiàn)鋰電池的“初始化”并進一步將化成后的電芯按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行充放電，以測量電芯的電容量。

這令專業(yè)人士“賞心悅目”的一幕，已經(jīng)在鋰電工廠中變得越來越普遍。這條電池轉(zhuǎn)運的物流輸送線，正如電池工廠的“高速路”，在輸送機、頂升移載，托盤定位機構(gòu)、裝盤系統(tǒng)、出入庫搬運系統(tǒng)，堆垛提升機，拆疊盤機等一系列自動化控制設(shè)備的支撐下，讓整個鋰電池中后段工藝變得“行云流水”一般，輕松而高效。

而來自魏德米勒的分布式遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，為這條“高速路”的建成立下了“汗馬功勞”。

1　快速準(zhǔn)確的數(shù)字化高速

事實上，近年來隨著中國新能源汽車市場的快速發(fā)展，動力鋰電生產(chǎn)線的自動化和數(shù)字化的需求驅(qū)動力日益提升。綜觀鋰電池車間的物流線，主要基于立體倉庫系統(tǒng)為中心，與鋰電池烘烤、化成、分容、檢測等工藝相結(jié)合，實現(xiàn)自動裝盤、自動分揀運輸、自動檢測等完整的自動化物流系統(tǒng)。

其中，成品電芯的化成分容工藝一直是重要的物流輸送線應(yīng)用場景，可大大提高后段化成、分容、檢測、分選等工藝的自動化程度——單只電池組裝下線后通過自動化物流輸送線，有序轉(zhuǎn)運到化成、分容庫入口，再借助堆垛機將一盤盤滿載的電池運送到化成分容庫各層柜點上，經(jīng)充放電設(shè)備處理結(jié)束后再運送到立體庫位存儲，從而極大地提高了這一過程的效率。

不難看出，鋰電池物流輸送線是典型的分布式自動化應(yīng)用場景，需要對上述的不同物流設(shè)備、整個滾筒式/鏈條式輸送機上分散的各個關(guān)鍵點位進行控制。

魏德米勒提供的UR20遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，包括現(xiàn)場總線耦合器和多種DI/DO數(shù)字輸入輸出模塊，擔(dān)負(fù)著采集物流輸送線設(shè)備和過程數(shù)據(jù)，輸出執(zhí)行信號的關(guān)鍵任務(wù)，可謂這條“高速路”上至關(guān)重要的自動化核心部件，其快速準(zhǔn)確性和運行可靠性非常重要。

在某鋰電的托盤輸送線系統(tǒng)上，現(xiàn)場近3,000個I/O點都采用了模塊化的UR20系列，通過DI/DO和高速以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)現(xiàn)場各類傳感器、定位裝置、各個電機驅(qū)動設(shè)備的信號處理與傳輸。考慮到電池本身的價值、輸送處理效率和產(chǎn)線變動，I/O需要更快速、精確的響應(yīng)能力和擴展能力。

UR20利用高速的系統(tǒng)總線Profinet，可以在20μs內(nèi)實現(xiàn)256個DI/DO點狀態(tài)更新，具有快速的尋址能力及精確地映射系統(tǒng)進程，可以為物流輸送線的擴展預(yù)留至1,024個I/O點，而且每一個I/O模塊和通道上的LED狀態(tài)指示可以幫助進行可靠的診斷服務(wù)——這些無疑為物流輸送設(shè)備和過程信號的快速采集和電機輸出提供了強大助力，使其能夠持續(xù)優(yōu)化，大大提高了生產(chǎn)周轉(zhuǎn)效率。

2　小體積，帶來大便利

對于鋰電輸送線設(shè)備集成商而言，從前期設(shè)計到現(xiàn)場安裝調(diào)試和后期運維過程，常常面對緊張的交付周期和工程技術(shù)人員不足的問題，而關(guān)鍵I/O技術(shù)帶來的靈活便利性，是非常值得關(guān)注的。

由于鋰電池廠內(nèi)場地空間相對有限，采取分布式I/O技術(shù)需要多個不同的現(xiàn)場控制箱，因此I/O的安裝體積和模塊化設(shè)計是重要考慮因素。在現(xiàn)場機柜及設(shè)備的應(yīng)用中，UR20的模塊超薄的設(shè)計以及減少饋電模塊的使用，能大大節(jié)省柜內(nèi)空間，免工具安裝節(jié)約安裝時間，節(jié)省成本。同時，模塊化的設(shè)計和集成的web服務(wù)也能加快安裝配置階段的時間。

在安裝方面，魏德米勒UR20 I/O系統(tǒng)采用“PUSH IN”直插式接線技術(shù)，物流設(shè)備制造商的工程師只需將帶管狀端頭的導(dǎo)線插到壓線框底部便可完成接線，相比傳統(tǒng)的接線方式節(jié)約時間高達(dá)50％，而且單排結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠有效減少接線錯誤，從而減少了設(shè)備和系統(tǒng)的啟動時間。

作為自動化輸送線應(yīng)用的核心之一，魏德米勒UR20系列I/O，以快速精確的響應(yīng)能力和設(shè)計上的便利性，為新能源鋰電工廠的物流高速路帶來了一系列創(chuàng)新價值，從而成為這一領(lǐng)域值得信賴的合作伙伴。

摘自《自動化博覽》2023年7月刊