舉重若輕，完美掌控——西門子助力打造數(shù)字化 PVC 壓延生產(chǎn)線
來源: ceasia-china.com作者: Kenny Fu時間：2020-02-26 13:33:13點擊：11726
站在即將交付的這臺高達(dá)3-4層樓，近80m長的大型硬質(zhì)PVC塑料壓延設(shè)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(yè)務(wù)代表陳雅晶談起公司的這一拳頭產(chǎn)品的時候語速不自覺地變得快了起來，這是我們成功研發(fā)出業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的4m以上PVC壓延膠布生產(chǎn)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(shù)字化管理平臺進(jìn)行控制，所生產(chǎn)的PVC壓延膠布寬幅超過5.2m！隨著市場經(jīng)濟的發(fā)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(nèi)飾和地面材料要顯得更加高檔，醫(yī)藥和食品對PVC片材的需求日益廣泛。面臨國內(nèi)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(chǎn)基地。歷經(jīng)100多年應(yīng)用歷史的塑料壓延機及其聯(lián)動輔機組成的塑料壓延機生產(chǎn)線，正是PVC制品生產(chǎn)過程中的大型基本設(shè)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(shè)備提供，而是迫切需要更加大型化、高速化、精密化甚至數(shù)字化的壓延生產(chǎn)線設(shè)備。作為該設(shè)備行業(yè)的領(lǐng)先者，上海泓陽不得不考慮如何與像西門子這樣的國際領(lǐng)先的自動化和數(shù)字化解決方案提供商一道，通過深入合作，尋求一條通向數(shù)字化和智能化裝備的未來道路。運控之妙在設(shè)備集成商宏技自動控制設(shè)備(上海)有限公司（簡稱上海宏技）看來，打造最先進(jìn)的智能化PVC壓延產(chǎn)線的核心將最終依賴于高速、高精、高穩(wěn)定運動控制的完美實現(xiàn)。如今，PVC膠布制品的幅寬要求越來越寬，壓延機的規(guī)格也不斷地增大，輥面寬度4m以上的設(shè)備已得到較普遍的使用。另一方面，設(shè)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(zhì)量。尤其是設(shè)備在低速運轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性，需要軟體和硬件完美的結(jié)合，西門子工廠自動化塑料行業(yè)負(fù)責(zé)人李明說道，如何讓日益大型化的設(shè)備仍然能夠延續(xù)高效率高精度優(yōu)勢，同時獲得穩(wěn)定的運動控制表現(xiàn)，是我們與集成商面臨的挑戰(zhàn)之一。在PVC膠布壓延線前端的密煉加料設(shè)備中，對塑料原配料進(jìn)行高精度的計量稱重非常關(guān)鍵，直接影響了壓延材料的質(zhì)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(dá)到0.1g的稱重精度，李明說道。壓延設(shè)備是整個產(chǎn)線的核心部分。主要由輥筒組成的PVC壓延機傳動控制系統(tǒng)是一個微張力的速度聯(lián)動控制系統(tǒng)。在設(shè)備規(guī)格變大、產(chǎn)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(tǒng)必須是可調(diào)速度、高精度的穩(wěn)速系統(tǒng)，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(shè)備在保持高速運動的同時提供強大的穩(wěn)定性。S120變頻器一是硬件上具有模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝、維護(hù)簡單易行；其次在上位通訊支持標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUSDP現(xiàn)場總線或高速工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)PROF-INET，可以方便地集成到工廠IT環(huán)境，這對我們后續(xù)共同打造全自動化系統(tǒng)集成和數(shù)字化管理奠定了堅實的基礎(chǔ)，上海泓陽業(yè)務(wù)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(chǎn)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(xiàn)了穩(wěn)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(xiàn)大轉(zhuǎn)矩，既能達(dá)到控制層面的高精度，同時通過直接驅(qū)動技術(shù)省掉了減速機，實現(xiàn)了節(jié)能，李明表示。數(shù)字之道從塑料原料開始，經(jīng)過密煉添加各種化學(xué)配料，經(jīng)過壓延設(shè)備壓成或者拉伸成膠布成品，再到最后收卷，整個設(shè)備產(chǎn)線長達(dá)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(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)管理。基于統(tǒng)一的西門子PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)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(qū)動系統(tǒng)IDS和全集成自動化系統(tǒng)TIA，在PVC硬質(zhì)/半硬質(zhì)膠布設(shè)備線上得以大展身手。像上海泓陽這樣長達(dá)50-80m的模塊化設(shè)備，特別適合分布式的智能I/O控制，基于PROFINET以太網(wǎng)的SIMATICET200sp遠(yuǎn)程I/O讓現(xiàn)場布線極大地得到簡化，基本上只需要一根網(wǎng)線、氣管和電源線，同時就地控制速度更快，幫助其設(shè)備改變了整個控制結(jié)構(gòu)。如今，上海泓陽將整個設(shè)備線都統(tǒng)一成西門子博途工程平臺和PROFINET以太網(wǎng)通訊方式，不但讓各個機器之間配合更加順暢，提高了產(chǎn)線整體效率OEE和加工質(zhì)量，更重要的是基于此完成了整線數(shù)據(jù)整合，為生產(chǎn)管理和質(zhì)量追蹤提供了重要的基礎(chǔ)。對比過去幾十年，壓延機的自動化模式已經(jīng)越來越高，但是在某些核心細(xì)節(jié)控制上仍然依賴于操作工的技術(shù)上的掌握。人的因素依舊在一定程度上影響產(chǎn)品的品質(zhì)，陳雅晶認(rèn)為，譬如生產(chǎn)不透明，缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺；面對客戶個性化需求，難以應(yīng)對；客戶某一批次PVC制品出現(xiàn)質(zhì)量問題，難以通過設(shè)備數(shù)據(jù)追溯原因，等等。上海泓陽急需一套定制化的生產(chǎn)監(jiān)控與管理平臺來幫助解決這些挑戰(zhàn)，通過提供配套的設(shè)備數(shù)據(jù)采集和管理工具，包括配方數(shù)據(jù)的管理、設(shè)備的運行與維護(hù)數(shù)據(jù)等等，幫助客戶打造一個透明的生產(chǎn)管理平臺。基于西門子SIMATICWinCCSCADA生產(chǎn)管家平臺，西門子與上海宏技一道進(jìn)行了二次開發(fā)，不但滿足了設(shè)備管理和工藝流程監(jiān)控，而且還完成了柔性化/程序化配方管理、批次數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化等車間級管理需求，向下與自動化控制系統(tǒng)無縫集成，向上則可以對接整個企業(yè)級的MES和ERP系統(tǒng)。tyle="text-align:justify;">完整的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）成本很高，我們這套定制化生產(chǎn)管家平臺顯得更為精簡而有針對性，同時實現(xiàn)了設(shè)備/工藝監(jiān)控、品質(zhì)追溯與車間的管理，李明說道。正是由于工業(yè)以太網(wǎng)的全面應(yīng)用和WinCC生產(chǎn)管家平臺的打造，上海泓陽的生產(chǎn)和設(shè)備數(shù)據(jù)得以獲取和真正利用起來，并通過西門子MindSphere云進(jìn)一步實現(xiàn)了穩(wěn)定的遠(yuǎn)程連接和監(jiān)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(nèi)需求，更是大量出口海外。基于西門子的全集成驅(qū)動和自動化解決方案，上海泓陽正在完成向智能化和數(shù)字化裝備的轉(zhuǎn)型蛻變，真正做到舉重若輕，完美掌控。
