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西門子運(yùn)動控制解決方案為濟(jì)南二機(jī)床開卷落料之龍點睛

濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)(簡稱“濟(jì)南二機(jī)床”，下同)是目前國內(nèi)惟一一家能夠生產(chǎn)高檔開卷線的企業(yè)，近期為株洲匯隆實業(yè)訂做了一條設(shè)計產(chǎn)能達(dá)0.5 Mt/a(約500萬片)冷軋鋼板、年生產(chǎn)時間3.8×103h的大型開卷落料生產(chǎn)線。如果把整條生產(chǎn)線的設(shè)計實施比作描繪一條巨龍，那么解決生產(chǎn)線的運(yùn)動控制問題就好比為這條龍注入靈動的活力——點睛。西門子為這條生產(chǎn)線提供了2個PLC300，分別控制開卷和堆垛；1臺Simotion D445運(yùn)動控制器和7臺Sinamics S120；39臺Simotics 1FT6與1PH7電機(jī)；4個ALM可回饋整流單元。該系統(tǒng)在功效、精度、節(jié)能等多方面的整體性能無不各具過人之處。通過西門子完整解決方案及全套電器設(shè)備的助力，整條生產(chǎn)線的工作效率、工藝精度和穩(wěn)定性均得到了大幅提升——使用1臺600T壓機(jī)實現(xiàn)了65次/min的最高沖次，送料速度最高可達(dá)70次/min和180m/min，加工精度達(dá)到了±0.15 mm的水平。

為了在提高效率和減少能耗的焦點之戰(zhàn)中占得先機(jī)，濟(jì)南二機(jī)床在該項目中決定在模具體系中加入國內(nèi)市場中少有先例的“擺剪?！?。擺剪模是一種特殊的模具，相比傳統(tǒng)的固定模具而言，最大的特點是可以在自身允許范圍內(nèi)變換不同的形狀(例如不同斜度的平行四邊形和不同角度的梯形)，可以在不更換模具的情況下生產(chǎn)不同規(guī)格的板材成品，從而大幅減少模具的更換次數(shù)，提高加工效率。此次項目中擺剪模的控制系統(tǒng)同樣采用的是西門子的解決方案。

西門子團(tuán)隊還進(jìn)行了大量開創(chuàng)性的研發(fā)工作，成功地為此條生產(chǎn)線設(shè)計出了針對擺剪模拆裝的Park功能，通過對系統(tǒng)總線中涉及擺剪?？刂频娜舾晒δ苣K的關(guān)閉與開啟，順利實現(xiàn)了擺剪模的自如拆裝。應(yīng)用Park功能后，擺剪模的整個更換時間僅需3～4 h，其中重新啟動時間僅需1～2 h，很大程度上提高了整個生產(chǎn)線的工作效率。

整條流水線是一個整體，它的整體效率受到諸多因素的協(xié)同影響，其中的另一個瓶頸因素是壓機(jī)送料。采用西門子的Simotion和Sinamics做壓機(jī)的主軸控制，齒輪同步非常方便，從而帶來產(chǎn)品整體性能的高度穩(wěn)定。

具體而言，采用西門子解決方案的送料系統(tǒng)可以直接讀取伺服壓機(jī)的外部編碼器數(shù)據(jù)，直接知道壓機(jī)主軸的位置，實現(xiàn)軸同步，精準(zhǔn)控制壓機(jī)送料連續(xù)性，提高生產(chǎn)效率。而在其他廠家的類似解決方案中，同樣的反饋控制過程需要首先把伺服控制器或者編碼器的數(shù)據(jù)讀出，再通過通信發(fā)給送料控制器。西門子的這一改進(jìn)的直接結(jié)果是提高了通信效率和降低了延遲，使送料機(jī)具有足夠“敏銳”的反應(yīng)余地，可以實時辨認(rèn)壓機(jī)的準(zhǔn)確位置，確定安全區(qū)域，從而使兩者可以同步工作，而不必一定等到壓機(jī)的上一次工作完全結(jié)束后再執(zhí)行下一次送料操作。這一改進(jìn)，不僅大幅提高了生產(chǎn)效率，而且使得送料精度達(dá)到了出于行業(yè)領(lǐng)先的±0.15 mm。

在能耗控制方面，西門子提供電氣設(shè)備的這條開卷落料線同樣具有不俗的表現(xiàn)，其中用于回收制動能耗的ALM模塊功不可沒。

在傳統(tǒng)的類似生產(chǎn)線中，送料、堆垛等電機(jī)由于需要頻繁起停，會有大量能量堆疊消耗在周而復(fù)始的制動與啟動、減速與加速之中。西門子提供的ALM模塊，可以在制動過程中對電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電進(jìn)行整流，并在檢測到直流母線電壓升高時將多余能量回饋給電網(wǎng)，供其他設(shè)備使用。該器件的能量反饋效率極高，電機(jī)制動期間由機(jī)械能轉(zhuǎn)化成的電能幾乎能夠無損地返回電網(wǎng)，以此大幅降低了整條生產(chǎn)線的綜合能耗。

全套的運(yùn)動控制解決方案不僅帶來了效率的提升和能耗的下降，更是直接導(dǎo)致了設(shè)計流程的簡化和項目周期的縮短——由于統(tǒng)一采用了西門子公司的器件，整條生產(chǎn)線各部分之間的兼容性取得了極大的提升，并且由于得到了西門子方面的技術(shù)指導(dǎo)，電氣方面在1～2個月的短暫時間內(nèi)即告完成；由于器件之間的品牌一致性，客戶日后的維護(hù)工作也將得到無形的簡化。此外就器件性能而言，Simotion D445和Sinamics S120以其強(qiáng)大的功能受到了客戶極大好評；全套系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信功能更是是受到了客戶的交口稱贊。

西門子的運(yùn)動控制系統(tǒng)解決方案使得濟(jì)南二機(jī)床制造的這條龐大的生產(chǎn)線得以更加高效低耗、準(zhǔn)確自如地投入到交付后的生產(chǎn)工作之中，它的助力無疑為這條巨龍做了點睛之筆。(西門子(中國)有限公司)