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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出的業內獨有的新型高速寬幅雙層涂布機，幅寬擴展一倍有余，達到1.6米，全部使用西門子電氣自動化和工程軟件平臺進行控制，生產效率大幅提升，相當于一臺機子當四臺用。這一切，僅僅是中國鋰電智能裝備行業發展的一個縮影。近年來，作為鋰電池應用的“主戰場”，新能源電動汽車實現了爆發式的增長。作為電動汽車的動力核心，動力電池的一致性和安全性必須達到嚴格的要求。

要生產出高標準的動力鋰電池意味著需要讓生產過程及數據變得透明而有序，而數字化工廠恰恰是實現這一目標的必要條件，智能的鋰電池生產裝備則是其關鍵和基礎。作為中國鋰電池裝備行業的領軍企業，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字化工廠及智能制造要求。

產業浪潮，著眼未來

在中國，在政策的大力支持和價格優勢的吸引下，新能源電動汽車已經悄然走向千家萬戶。對于電動汽車廠商而言，要應對快速增長的市場需求，需要動力鋰電池生產企業能夠源源不斷地供應質量和安全性都符合高標準的動力電池。鋰電池生產企業既要滿足迅猛增長的產能需求，又要嚴格控制電池質量和安全性，因此需要對動力鋰電池進行全生命周期的產品追蹤溯源。

2016年10月，中國工信部裝備工業司對國家推薦性標準《汽車用動力電池編碼》開始征求意見。該標準將對汽車用動力電池的生產、銷售、使用、維護、回收、梯級利用以及再生利用實施全生命周期的溯源與管理。一旦出現問題，每一塊動力電池必須可追溯到是由哪臺設備生產，以及是在哪個時間點出現的質量問題。

以高度自動化的智能生產線和數據可追溯性為核心特征的數字化工廠建設，已經成為鋰電池生產企業發展的目標。這一切的基礎則是智能化的動力電池生產裝備。這些裝備需要運行穩定而可靠，高速而靈活，數據采集便捷而高效。

隨著動力電池市場的高速增長以及對動力電池性能要求的不斷提高，動力電池制造必然趨向規模化、自動化和數字化。而要實現這一目標，升級換代乃至革新的智能生產裝備是必經之路。

這正是深圳浩能攜手西門子全力打造智能的鋰電池生產裝備的戰略出發點。10多年來，深圳浩能牢牢抓住鋰電池生產的核心工藝設備——涂布機等前段加工設備，通過不斷的技術提升和西門子戰略合作，使設備的整體自動化和智能化水平得以迅速提升，為動力電池生產企業的數字化工廠之路乃至實現工業4.0的未來愿景奠定了堅實的基礎。

圖1 鋰電池涂布機

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

在西門子全集成自動化架構下，控制系統實現了穩定性、開放性和可遠程維護性，分布式智能控制結構設計適合模塊化整線設備，讓連續物料加工工藝的平臺具有成熟的性能，而一體化工程平臺也讓編程組態更高效、便利。

追逐智能的“力量”

智能制造是制造業發展的必然趨勢，也是中國企業實現轉型升級的必然選擇。在智能裝備的生產過程中，能耗更低、用料更少、效率和質量卻更高。在這一目標的指引下，基于穩定性的高效率、基于模塊化的柔性化和標準化，以及基于網絡的高度自動化和信息化都是鋰電池生產智能裝備的核心特征。

然而，智能裝備的打造并非易事。國產鋰電池極片涂布機要達到高速、寬幅、雙層涂布的要求，核心技術的突破非常關鍵，企業要從技術研發、機械控制、電氣控制、軟件管 理等方面進行突破。鋰電池的極片品質及涂布的質量是由涂布機決定，而涂布機穩定的高效率是實現智能的基礎。可謂無質量，不智能，無效率，不智能。面對旺盛的動力鋰電池市場的需求，涂布機生產也必須應對新的挑戰。

與傳統電子產品使用的鋰電池不同，動力鋰電池的生產是連續涂布工藝，對設備的連續性和效率要求更高，同時還要保證速度的穩定性，以及涂卷張力的穩定性。

在西門子的Profinet 工業以太網架構下，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、同步等運動控制要求極高的浩能涂布機工藝上得以“大展身手”。

模塊化以及基于模塊的標準化是智能裝備的另一重要特征。把每個設備模塊當做標準機型來設計，然后通過以太網將每個模塊聯接在一起，從而組合出不同的設備，這給后期的設備標準化、電氣標準化帶來極大的益處。

西門子中國數字化工廠集團電池行業拓展總監張學峰說：“像浩能這樣長達幾十米的模塊化設備，特別適合分布的智能I/O控制，基于Profinet以太網的Simatic ET 200 SP I/O讓現場布線極大簡化，基本上只需要一根網線、氣管和電源線，同時就地控制的速度更快，幫助浩能設備改變了整個控制結構。”

圖2 西門子工業以太網使現場布線極為簡化

現在，從Sinamics伺服驅動、Simatic HMI人機界面、Simatic ET 200 SP I/O到Simatic S7 1500等設備都無縫集成在西門子TIA博途這一統一的工程平臺下。有了這一平臺，浩能設備研發的整個自動化工程任務變得輕松起來，而且能夠滿足動力電池客戶對設備管理和生產數據采集的需求。

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，實現所有連接設備的更新，從而實現數據的一致性和透明度，達到減少錯誤并提高自動化項目質量的目的，讓用戶能夠快速應對市場需求。

TIA博途對各個自動化設備進行統一編程、配置、分析和管理，從而便于實現與鋰電池客戶的制造執行系統（MES）的對接，幫助鋰電池企業實現數據雙向傳輸和追蹤追溯。

未來，西門子希望能與鋰電行業智能裝備企業加深戰略合作，讓浩能成為鋰電行業領先的智能裝備交鑰匙工程提供商，同時也希望與中國動力電池企業，新能源電動汽車企業一起，共同朝著數字化工廠企業邁進并達到工業4.0。

摘自《自動化博覽》2018年1月刊