西門(mén)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(mén)子電氣自動(dòng)化和工程軟件平臺進(jìn)行控制，生產(chǎn)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(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影。近年來(lái)，作為鋰電池應用的“主戰場(chǎng)”，新能源電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現了爆發(fā)式的增長(cháng)。作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力核心，動(dòng)力電池的一致性和安全性必須達到嚴格的要求。

要生產(chǎn)出高標準的動(dòng)力鋰電池意味著(zhù)需要讓生產(chǎn)過(guò)程及數據變得透明而有序，而數字化工廠(chǎng)恰恰是實(shí)現這一目標的必要條件，智能的鋰電池生產(chǎn)裝備則是其關(guān)鍵和基礎。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(mén)子，打造真正的智能鋰電裝備，以滿(mǎn)足鋰電池客戶(hù)打造數字化工廠(chǎng)及智能制造要求。

產(chǎn)業(yè)浪潮，著(zhù)眼未來(lái)

在中國，在政策的大力支持和價(jià)格優(yōu)勢的吸引下，新能源電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)悄然走向千家萬(wàn)戶(hù)。對于電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商而言，要應對快速增長(cháng)的市場(chǎng)需求，需要動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)企業(yè)能夠源源不斷地供應質(zhì)量和安全性都符合高標準的動(dòng)力電池。鋰電池生產(chǎn)企業(yè)既要滿(mǎn)足迅猛增長(cháng)的產(chǎn)能需求，又要嚴格控制電池質(zhì)量和安全性，因此需要對動(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)司對國家推薦性標準《汽車(chē)用動(dòng)力電池編碼》開(kāi)始征求意見(jiàn)。該標準將對汽車(chē)用動(dòng)力電池的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用、維護、回收、梯級利用以及再生利用實(shí)施全生命周期的溯源與管理。一旦出現問(wèn)題，每一塊動(dòng)力電池必須可追溯到是由哪臺設備生產(chǎn)，以及是在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)出現的質(zhì)量問(wèn)題。

以高度自動(dòng)化的智能生產(chǎn)線(xiàn)和數據可追溯性為核心特征的數字化工廠(chǎng)建設，已經(jīng)成為鋰電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的目標。這一切的基礎則是智能化的動(dòng)力電池生產(chǎn)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(zhù)動(dòng)力電池市場(chǎng)的高速增長(cháng)以及對動(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?；?、自動(dòng)化和數字化。而要實(shí)現這一目標，升級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(mén)子全力打造智能的鋰電池生產(chǎn)裝備的戰略出發(fā)點(diǎn)。10多年來(lái)，深圳浩能牢牢抓住鋰電池生產(chǎn)的核心工藝設備——涂布機等前段加工設備，通過(guò)不斷的技術(shù)提升和西門(mén)子戰略合作，使設備的整體自動(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)的數字化工廠(chǎng)之路乃至實(shí)現工業(yè)4.0的未來(lái)愿景奠定了堅實(shí)的基礎。

圖1 鋰電池涂布機

早在2011年，深圳浩能便開(kāi)始與西門(mén)子進(jìn)行合作，到2016年所有涂布機機型已全面使用西門(mén)子全集成自動(dòng)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(yè)以太網(wǎng)解決方案。

在西門(mén)子全集成自動(dòng)化架構下，控制系統實(shí)現了穩定性、開(kāi)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(xiàn)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(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，也是中國企業(yè)實(shí)現轉型升級的必然選擇。在智能裝備的生產(chǎn)過(guò)程中，能耗更低、用料更少、效率和質(zhì)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(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)鋰電池極片涂布機要達到高速、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)量是由涂布機決定，而涂布機穩定的高效率是實(shí)現智能的基礎?？芍^無(wú)質(zhì)量，不智能，無(wú)效率，不智能。面對旺盛的動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的需求，涂布機生產(chǎn)也必須應對新的挑戰。

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

在西門(mén)子的Profinet 工業(yè)以太網(wǎng)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(dòng)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(gè)設備模塊當做標準機型來(lái)設計，然后通過(guò)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備，這給后期的設備標準化、電氣標準化帶來(lái)極大的益處。

西門(mén)子中國數字化工廠(chǎng)集團電池行業(yè)拓展總監張學(xué)峰說(shuō)：“像浩能這樣長(cháng)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(wǎng)的Simatic ET 200 SP I/O讓現場(chǎng)布線(xiàn)極大簡(jiǎn)化，基本上只需要一根網(wǎng)線(xiàn)、氣管和電源線(xiàn)，同時(shí)就地控制的速度更快，幫助浩能設備改變了整個(gè)控制結構?！?/p>

圖2 西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)使現場(chǎng)布線(xiàn)極為簡(jiǎn)化

現在，從Sinamics伺服驅動(dòng)、Simatic HMI人機界面、Simatic ET 200 SP I/O到Simatic S7 1500等設備都無(wú)縫集成在西門(mén)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(fā)的整個(gè)自動(dòng)化工程任務(wù)變得輕松起來(lái)，而且能夠滿(mǎn)足動(dòng)力電池客戶(hù)對設備管理和生產(chǎn)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(shí)現所有連接設備的更新，從而實(shí)現數據的一致性和透明度，達到減少錯誤并提高自動(dòng)化項目質(zhì)量的目的，讓用戶(hù)能夠快速應對市場(chǎng)需求。

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

未來(lái)，西門(mén)子希望能與鋰電行業(yè)智能裝備企業(yè)加深戰略合作，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(chē)企業(yè)一起，共同朝著(zhù)數字化工廠(chǎng)企業(yè)邁進(jìn)并達到工業(yè)4.0。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年1月刊