介绍一种魏德米勒的自动化远程I/O方案

于3C锂电池而言，消费终端正发生着巨变，受TWS、智能穿戴、5G手机等终端市场带动，3C类锂电池市场不断扩大。高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年中国锂电热压整形设备的市场规模约为5.2亿元，预计2025年将增至11.3亿元，年复合增长率达21.5%。

市场扩大的同时，电子产品正朝着更轻、更薄的形态演进，这要求3C锂电池在保证大容量、高能量密度的同时，兼具小体积、轻量化的特征，这便离不开锂电池生产中的热压整形。

在3C锂电池生产中，庞大的产线要做到高精度、高一致性，热压整形环节如何做到粗中有细？品控将交由谁把关？这对锂电设备提出了新的挑战，不少设备商将目光投向自动化方案——远程I/O方案。   

热压整形要求“粗中有细”

整个锂电池生产工序复杂、体系庞大。制浆、分切到卷绕/叠片等前中段环节起到使电池雏形初现的作用。其中，热压整形是电芯入壳的预备，是改善电芯性能、提高电芯成品率的关键“把关”环节。

热压整形的基本过程是，将叠片完成的电芯放置在上下模板之间，然后上下模板在一定增压缸压力和模板温度共同作用下使电芯定型，达到电芯厚度一致，使电芯弹性减小，提高装芯入壳合格率。

卷绕或叠片后的电池经过热压整形，一方面能消除隔膜褶皱和内部空气，降低装芯短路率；另一方面，能使电池平整度更高，更便于电芯入壳。

深耕于电气联接与自动化专家——魏德米勒的自动化远程I/O方案，作为热压整形设备的控制系统核心元件，凭借操作和功能两方面的优势大大提升了热压整形设备品质，缩短了交付时间，降低了总体成本。

远程I/O方案精度把控

热压整形中的加压压力、加压时间和模板温度等工艺参数非常关键，但相互之间又互相制约。譬如，由于隔膜透气性和极片材料的特性，要求热压整形压力越小越好，时间越短越好。而另一方面，热压整形又必须保证达到电芯厚度及一致性的工艺要求。

因此，压力，时间和温度等关键工艺参数需要不断优化。在此过程中，远程I/O模块担负着采集工艺数据，输出控制信号的关键任务，其快速准确性和运行可靠性非常重要。

位于中国华南的某锂电自动化设备商曾考虑，如何基于自动化和电气联接技术，更好地完成消费锂电池的切边整形工序，从而帮助其下游锂电生产商更加高效、可靠和高质量地完成下游工序乃至整个锂电池生产流程。

该设备商采用的魏德米勒的模块化UR20系列，宽度仅为11.5mm，包括现场总线接口模块和多种I/O模块，在具体使用场景中具备四大功能优势：

操作快速而稳定：其模拟量I/O模块可以帮助热压整形设备实现模板热电偶、增压缸压力传感器等现场仪表与设备PLC控制器的稳定接线和即插即用，锂电生产商在任何时间更换电子模块都无需改变固定布线。

灵活适应温度：面对模板的温度波动，UR20模块的宽温设计可以始终保持稳定工作，无任何功能使用的限制。

快速寻址、精准映射：通过快速刷新及功率预留功能，UR20还具有卓越的电子性能，包括快速的寻址能力及精确的映射系统进程，其高速的系统总线提供了一个数十毫秒内的快速响应时间。

灵敏诊断：每一个I/O模块和通道上的LED状态指示可以帮助进行可靠的诊断服务

上述关键工艺参数的快速采集和反馈调节提供了强大助力，使其能够持续优化，大大提高了生产效率和装芯合格率，减少了材料浪费。

为生产流程做减法

锂电池生产过程所涉及的环节复杂多样，设备在保证性能的同时，若能具备便于操作、为产线“瘦身”的优势，也能脱颖而出。设备在安装调试和运维过程中的灵活便利，同样是锂电设备制造商优化产品的重要思路。

在安装上，魏德米勒UR20 I/O系统采用“PUSH IN”直插式接线技术，设备商只需将带管状端头的导线插到压线框底部便可完成接线，相比传统的接线方式节约时间高达50％，而且单排结构的设计能够有效减少接线错误，从而减少了设备和系统的启动时间。

在配置调试上，UR20的模拟量模块，可以做到单模块最大８路，并且输入输出模块电压和电流方式可选，根据现场的输出要求，该设备商只需在同一个模块上进行设置即可，从而在备货和配置方面获得极大的便利性和灵活性。

不管是在系统调试或者运行以后，UR20集成的web服务器还能够让设备制造商使用任何标准的IE浏览器来运行远程诊断，大大提高了运维效率和减少了维护成本。

依托于消费终端，3C锂电池市场稳步向前。终端产品的快速迭代倒逼锂电设备性能不断适应需求的变化、环境的不稳定。基于像魏德米勒UR20分布式I/O系统的自动化核心技术，牢筑设备品质把关防线，将是设备市场竞争力中的重要抓手。

审核编辑：刘清