舉重若輕，完美掌控——西門子助力打造數字化 PVC 壓延生產線
來源: ceasia-china.com作者: Kenny Fu時間：2020-02-26 13:33:13點擊：12097
站在即將交付的這臺高達3-4層樓，近80m長的大型硬質PVC塑料壓延設備線旁邊，陳雅晶的身形不免顯得有些渺小。作為臺灣旌旸集團（EXALTGROUP）旗下上海泓陽機械有限公司（簡稱上海泓陽）的業務代表陳雅晶談起公司的這一拳頭產品的時候語速不自覺地變得快了起來，這是我們成功研發出業內領先的4m以上PVC壓延膠布生產線，獲得了中國及國際多項專利，全部由西門子電氣自動化和數字化管理平臺進行控制，所生產的PVC壓延膠布寬幅超過5.2m！隨著市場經濟的發展和人民生活水平的提高，PVC壓延制品的需求正在快速增長和提升：PVC燈箱布要求更高幅寬的制品，PVC家具包裝膜需要更多，汽車內飾和地面材料要顯得更加高檔，醫藥和食品對PVC片材的需求日益廣泛。面臨國內需求和出口猛增的雙管齊下，中國正在同時成為世界PVC制品最大的生產基地。歷經100多年應用歷史的塑料壓延機及其聯動輔機組成的塑料壓延機生產線，正是PVC制品生產過程中的大型基本設備之一。時至今日，PVC膠布的制造商們不再滿足于傻大粗笨的設備提供，而是迫切需要更加大型化、高速化、精密化甚至數字化的壓延生產線設備。作為該設備行業的領先者，上海泓陽不得不考慮如何與像西門子這樣的國際領先的自動化和數字化解決方案提供商一道，通過深入合作，尋求一條通向數字化和智能化裝備的未來道路。運控之妙在設備集成商宏技自動控制設備(上海)有限公司（簡稱上海宏技）看來，打造最先進的智能化PVC壓延產線的核心將最終依賴于高速、高精、高穩定運動控制的完美實現。如今，PVC膠布制品的幅寬要求越來越寬，壓延機的規格也不斷地增大，輥面寬度4m以上的設備已得到較普遍的使用。另一方面，設備還必須追求更高的線速度和加工能力和更加精密的加工質量。尤其是設備在低速運轉時的穩定性，需要軟體和硬件完美的結合，西門子工廠自動化塑料行業負責人李明說道，如何讓日益大型化的設備仍然能夠延續高效率高精度優勢，同時獲得穩定的運動控制表現，是我們與集成商面臨的挑戰之一。在PVC膠布壓延線前端的密煉加料設備中，對塑料原配料進行高精度的計量稱重非常關鍵，直接影響了壓延材料的質量和物理特性。每個稱重磅秤有250kg，而我們通過硬件和軟件的配合可達到0.1g的稱重精度，李明說道。壓延設備是整個產線的核心部分。主要由輥筒組成的PVC壓延機傳動控制系統是一個微張力的速度聯動控制系統。在設備規格變大、產線變長的情況下，為了保證獲得厚度一致的PVC膠布，整個系統必須是可調速度、高精度的穩速系統，必須采用專用的高性能變頻器。作為高性能伺服電機，西門子SINAMICSS120變頻器搭配西門子SIMOTIC1LE/1PH8/1FK電機，能夠幫助壓延設備在保持高速運動的同時提供強大的穩定性。S120變頻器一是硬件上具有模塊化的結構設計，安裝、維護簡單易行；其次在上位通訊支持標準的PROFIBUSDP現場總線或高速工業以太網技術PROF-INET，可以方便地集成到工廠IT環境，這對我們后續共同打造全自動化系統集成和數字化管理奠定了堅實的基礎，上海泓陽業務代表陳雅晶高度評價了S120為核心的西門子運動控制方案。在產線后端的PVC膠布卷取機上，S120也同樣大顯身手。在卷取部分，我們實現了穩定而完美的收放卷張力控制和自動換卷，可以在低速下實現大轉矩，既能達到控制層面的高精度，同時通過直接驅動技術省掉了減速機，實現了節能，李明表示。數字之道從塑料原料開始，經過密煉添加各種化學配料，經過壓延設備壓成或者拉伸成膠布成品，再到最后收卷，整個設備產線長達幾十米，需要一套全集成的自動化控制解決方案，并在此基礎上進行數字化生產管理?；诮y一的西門子PROFINET工業以太網架構和TIA博途工程平臺，最新一代的高性能SIMATICS7-1500PLC控制器和ComfortPanel面板，向下搭配ET200sp分布式I/O、SINAMICSS120變頻器和一系列西門子高性能伺服電機等，西門子提供的全集成驅動系統IDS和全集成自動化系統TIA，在PVC硬質/半硬質膠布設備線上得以大展身手。像上海泓陽這樣長達50-80m的模塊化設備，特別適合分布式的智能I/O控制，基于PROFINET以太網的SIMATICET200sp遠程I/O讓現場布線極大地得到簡化，基本上只需要一根網線、氣管和電源線，同時就地控制速度更快，幫助其設備改變了整個控制結構。如今，上海泓陽將整個設備線都統一成西門子博途工程平臺和PROFINET以太網通訊方式，不但讓各個機器之間配合更加順暢，提高了產線整體效率OEE和加工質量，更重要的是基于此完成了整線數據整合，為生產管理和質量追蹤提供了重要的基礎。對比過去幾十年，壓延機的自動化模式已經越來越高，但是在某些核心細節控制上仍然依賴于操作工的技術上的掌握。人的因素依舊在一定程度上影響產品的品質，陳雅晶認為，譬如生產不透明，缺乏統一數據平臺；面對客戶個性化需求，難以應對；客戶某一批次PVC制品出現質量問題，難以通過設備數據追溯原因，等等。上海泓陽急需一套定制化的生產監控與管理平臺來幫助解決這些挑戰，通過提供配套的設備數據采集和管理工具，包括配方數據的管理、設備的運行與維護數據等等，幫助客戶打造一個透明的生產管理平臺。基于西門子SIMATICWinCCSCADA生產管家平臺，西門子與上海宏技一道進行了二次開發，不但滿足了設備管理和工藝流程監控，而且還完成了柔性化/程序化配方管理、批次數據分析與優化等車間級管理需求，向下與自動化控制系統無縫集成，向上則可以對接整個企業級的MES和ERP系統。tyle="text-align:justify;">完整的制造執行系統（MES）成本很高，我們這套定制化生產管家平臺顯得更為精簡而有針對性，同時實現了設備/工藝監控、品質追溯與車間的管理，李明說道。正是由于工業以太網的全面應用和WinCC生產管家平臺的打造，上海泓陽的生產和設備數據得以獲取和真正利用起來，并通過西門子MindSphere云進一步實現了穩定的遠程連接和監視。上海泓陽每年大約要完成20多條PVC膠布壓延整線交付，不但滿足國內需求，更是大量出口海外?；谖鏖T子的全集成驅動和自動化解決方案，上海泓陽正在完成向智能化和數字化裝備的轉型蛻變，真正做到舉重若輕，完美掌控。
