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西門子（中國）有限公司

深圳浩能科技最近成功研發(fā)出的業(yè)內(nèi)獨(dú)有的新型高速寬幅雙層涂布機(jī)，幅寬擴(kuò)展一倍有余，達(dá)到1.6米，全部使用西門子電氣自動(dòng)化和工程軟件平臺(tái)進(jìn)行控制，生產(chǎn)效率大幅提升，相當(dāng)于一臺(tái)機(jī)子當(dāng)四臺(tái)用。這一切，僅僅是中國鋰電智能裝備行業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影。近年來，作為鋰電池應(yīng)用的“主戰(zhàn)場(chǎng)”，新能源電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力核心，動(dòng)力電池的一致性和安全性必須達(dá)到嚴(yán)格的要求。

要生產(chǎn)出高標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力鋰電池意味著需要讓生產(chǎn)過程及數(shù)據(jù)變得透明而有序，而數(shù)字化工廠恰恰是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必要條件，智能的鋰電池生產(chǎn)裝備則是其關(guān)鍵和基礎(chǔ)。作為中國鋰電池裝備行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，深圳浩能攜手西門子，打造真正的智能鋰電裝備，以滿足鋰電池客戶打造數(shù)字化工廠及智能制造要求。

產(chǎn)業(yè)浪潮，著眼未來

在中國，在政策的大力支持和價(jià)格優(yōu)勢(shì)的吸引下，新能源電動(dòng)汽車已經(jīng)悄然走向千家萬戶。對(duì)于電動(dòng)汽車廠商而言，要應(yīng)對(duì)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，需要?jiǎng)恿︿囯姵厣a(chǎn)企業(yè)能夠源源不斷地供應(yīng)質(zhì)量和安全性都符合高標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力電池。鋰電池生產(chǎn)企業(yè)既要滿足迅猛增長(zhǎng)的產(chǎn)能需求，又要嚴(yán)格控制電池質(zhì)量和安全性，因此需要對(duì)動(dòng)力鋰電池進(jìn)行全生命周期的產(chǎn)品追蹤溯源。

2016年10月，中國工信部裝備工業(yè)司對(duì)國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《汽車用動(dòng)力電池編碼》開始征求意見。該標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)汽車用動(dòng)力電池的生產(chǎn)、銷售、使用、維護(hù)、回收、梯級(jí)利用以及再生利用實(shí)施全生命周期的溯源與管理。一旦出現(xiàn)問題，每一塊動(dòng)力電池必須可追溯到是由哪臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)，以及是在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

以高度自動(dòng)化的智能生產(chǎn)線和數(shù)據(jù)可追溯性為核心特征的數(shù)字化工廠建設(shè)，已經(jīng)成為鋰電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。這一切的基礎(chǔ)則是智能化的動(dòng)力電池生產(chǎn)裝備。這些裝備需要運(yùn)行穩(wěn)定而可靠，高速而靈活，數(shù)據(jù)采集便捷而高效。

隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)以及對(duì)動(dòng)力電池性能要求的不斷提高，動(dòng)力電池制造必然趨向規(guī)模化、自動(dòng)化和數(shù)字化。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，升級(jí)換代乃至革新的智能生產(chǎn)裝備是必經(jīng)之路。

這正是深圳浩能攜手西門子全力打造智能的鋰電池生產(chǎn)裝備的戰(zhàn)略出發(fā)點(diǎn)。10多年來，深圳浩能牢牢抓住鋰電池生產(chǎn)的核心工藝設(shè)備——涂布機(jī)等前段加工設(shè)備，通過不斷的技術(shù)提升和西門子戰(zhàn)略合作，使設(shè)備的整體自動(dòng)化和智能化水平得以迅速提升，為動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)字化工廠之路乃至實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的未來愿景奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 鋰電池涂布機(jī)

早在2011年，深圳浩能便開始與西門子進(jìn)行合作，到2016年所有涂布機(jī)機(jī)型已全面使用西門子全集成自動(dòng)化（TIA）系統(tǒng)，包括TIA博途工程軟件平臺(tái)，Simatic S7-1500可編程邏輯控制器（PLC），ET200SP 分布式I/O，TP1200人機(jī)界面（HMI），Sinamics V90伺服系統(tǒng)和G系列變頻器，以及Profinet 工業(yè)以太網(wǎng)解決方案。

在西門子全集成自動(dòng)化架構(gòu)下，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定性、開放性和可遠(yuǎn)程維護(hù)性，分布式智能控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適合模塊化整線設(shè)備，讓連續(xù)物料加工工藝的平臺(tái)具有成熟的性能，而一體化工程平臺(tái)也讓編程組態(tài)更高效、便利。

追逐智能的“力量”

智能制造是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是中國企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。在智能裝備的生產(chǎn)過程中，能耗更低、用料更少、效率和質(zhì)量卻更高。在這一目標(biāo)的指引下，基于穩(wěn)定性的高效率、基于模塊化的柔性化和標(biāo)準(zhǔn)化，以及基于網(wǎng)絡(luò)的高度自動(dòng)化和信息化都是鋰電池生產(chǎn)智能裝備的核心特征。

然而，智能裝備的打造并非易事。國產(chǎn)鋰電池極片涂布機(jī)要達(dá)到高速、寬幅、雙層涂布的要求，核心技術(shù)的突破非常關(guān)鍵，企業(yè)要從技術(shù)研發(fā)、機(jī)械控制、電氣控制、軟件管 理等方面進(jìn)行突破。鋰電池的極片品質(zhì)及涂布的質(zhì)量是由涂布機(jī)決定，而涂布機(jī)穩(wěn)定的高效率是實(shí)現(xiàn)智能的基礎(chǔ)。可謂無質(zhì)量，不智能，無效率，不智能。面對(duì)旺盛的動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的需求，涂布機(jī)生產(chǎn)也必須應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。

與傳統(tǒng)電子產(chǎn)品使用的鋰電池不同，動(dòng)力鋰電池的生產(chǎn)是連續(xù)涂布工藝，對(duì)設(shè)備的連續(xù)性和效率要求更高，同時(shí)還要保證速度的穩(wěn)定性，以及涂卷張力的穩(wěn)定性。

在西門子的Profinet 工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)下，最新一代的高性能Simatic S7-1500控制器搭配Simatic ET 200 SP全新一代分布式I/O和SinamicsV90伺服，在張力、同步等運(yùn)動(dòng)控制要求極高的浩能涂布機(jī)工藝上得以“大展身手”。

模塊化以及基于模塊的標(biāo)準(zhǔn)化是智能裝備的另一重要特征。把每個(gè)設(shè)備模塊當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型來設(shè)計(jì)，然后通過以太網(wǎng)將每個(gè)模塊聯(lián)接在一起，從而組合出不同的設(shè)備，這給后期的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、電氣標(biāo)準(zhǔn)化帶來極大的益處。

西門子中國數(shù)字化工廠集團(tuán)電池行業(yè)拓展總監(jiān)張學(xué)峰說：“像浩能這樣長(zhǎng)達(dá)幾十米的模塊化設(shè)備，特別適合分布的智能I/O控制，基于Profinet以太網(wǎng)的Simatic ET 200 SP I/O讓現(xiàn)場(chǎng)布線極大簡(jiǎn)化，基本上只需要一根網(wǎng)線、氣管和電源線，同時(shí)就地控制的速度更快，幫助浩能設(shè)備改變了整個(gè)控制結(jié)構(gòu)。”

圖2 西門子工業(yè)以太網(wǎng)使現(xiàn)場(chǎng)布線極為簡(jiǎn)化

現(xiàn)在，從Sinamics伺服驅(qū)動(dòng)、Simatic HMI人機(jī)界面、Simatic ET 200 SP I/O到Simatic S7 1500等設(shè)備都無縫集成在西門子TIA博途這一統(tǒng)一的工程平臺(tái)下。有了這一平臺(tái)，浩能設(shè)備研發(fā)的整個(gè)自動(dòng)化工程任務(wù)變得輕松起來，而且能夠滿足動(dòng)力電池客戶對(duì)設(shè)備管理和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的需求。

有了TIA博途工具，定義變量只需輸入一次便可立即在所有編輯器中使用，實(shí)現(xiàn)所有連接設(shè)備的更新，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性和透明度，達(dá)到減少錯(cuò)誤并提高自動(dòng)化項(xiàng)目質(zhì)量的目的，讓用戶能夠快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求。

TIA博途對(duì)各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一編程、配置、分析和管理，從而便于實(shí)現(xiàn)與鋰電池客戶的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的對(duì)接，幫助鋰電池企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸和追蹤追溯。

未來，西門子希望能與鋰電行業(yè)智能裝備企業(yè)加深戰(zhàn)略合作，讓浩能成為鋰電行業(yè)領(lǐng)先的智能裝備交鑰匙工程提供商，同時(shí)也希望與中國動(dòng)力電池企業(yè)，新能源電動(dòng)汽車企業(yè)一起，共同朝著數(shù)字化工廠企業(yè)邁進(jìn)并達(dá)到工業(yè)4.0。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年1月刊