Anwendungshintergrund

Beschichtete Separatoren sind kritische Materialien in Lithium-Ionen-Batterien und Energiespeicherzellen. Durch das Aufbringen einer Keramik- oder Funktionsbeschichtung auf die Basisfolie verbessern sie die Zellensicherheit, das Temperaturverhalten und die Lebensdauer erheblich. Da Batterie- und Speicherprojekte weltweit weiter expandieren, suchen die Hersteller nach Beschichtungslinien mit hochpräziser Steuerung und vollständiger Prozessrückverfolgbarkeit. Dieses Projekt bietet eine kompakte, exportfreundliche Steuerungslösung für Separatoren-Beschichtungsmaschinen, die es OEMs erleichtert, komplette Linien in verschiedenen Regionen in Betrieb zu nehmen.

Lösungsübersicht

• Hauptsteuerung: Siemens SPS

• Prozesssegment: Separatorbeschichtung, Trocknung und Abwickel-/Aufwickel-Zugregelung

• Projekt-E/A-Konfiguration: 2RS-PN2 + 416DI + 416DO + 18AI

• Jährliche E/A-Nutzung: Ca. 300.000 Punkte

Projektbeschreibung

Das System basiert auf einer Siemens S7-1200 SPS mit mehreren Profinet-Remote-E/A-Modulen und bildet eine zentrale Steuerungsplattform für die Beschichtungslinie. Es sammelt Signale von Online-Beschichtungsdickenmessgeräten, Zugsensoren, Temperatur- und Feuchtigkeitssonden, Endschaltern und Rückmeldungen zum Antriebsstatus:

• Im Beschichtungsabschnitt schließt die SPS den Regelkreis zwischen Dickenrückmeldung und Liniengeschwindigkeit, um den Servo des Beschichtungskopfes, die Antriebe und die Dosierpumpen zu steuern und eine gleichmäßige Beschichtungsdicke zu gewährleisten.

• Im Ofenabschnitt werden Temperatur- und Feuchtigkeitskanäle überwacht und zur Regulierung der Heizmodule verwendet, wodurch das Trocknungsprofil stabil gehalten und ein Überbacken oder Untertrocknen verhindert wird.

• Im Abwickel-/Aufwickelabschnitt werden Zug- und Walzendurchmesserdaten verwendet, um eine geschlossene Zugregelung zu erreichen, so dass der Separator mit hoher Geschwindigkeit ohne Falten oder Kantenabweichungen läuft.

Mehrere Prozessrezepte werden in der Steuerung gespeichert, wodurch ein schnelles Umschalten von Basisfolienbreite, Beschichtungssystem und Liniengeschwindigkeit ermöglicht wird, so dass ein standardisiertes Steuerungspaket verschiedene Maschinenmodelle und Produktionslinien unterstützen kann.

Anwendungsergebnisse

• Die Beschichtungsdicke wird innerhalb enger Toleranzen gehalten, mit einer deutlichen Verbesserung der Gesamtausbeute der Linie.

• Wichtige Prozessparameter werden kontinuierlich überwacht und alarmiert, wodurch manuelle Anpassungen und ungeplante Ausfallzeiten reduziert werden.

• Rezeptverwaltung und historische Datenprotokollierung bilden eine solide Grundlage für Kundenprüfungen und die vollständige Qualitätsrückverfolgbarkeit.

Anwendungsvorteile

• Kompakter Schaltschrank und dichtes E/A-Layout, ideal für Neuinstallationen und Nachrüstprojekte;

• Modulare Architektur ermöglicht eine einfache Erweiterung entsprechend der Linienlänge und dem Prozesslayout, wodurch Nacharbeiten minimiert werden;

• Unterstützt Rezeptverwaltung, Datenprotokollierung und Ferndiagnose, wodurch der Kundendienst für exportierte Linien vereinfacht wird;

• Standardisierte Siemens-Plattform verbessert die Ersatzteilkompatibilität und reduziert die Lebenszykluskosten für die gesamte Beschichtungslinie.