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智能制造

西门子运动控制解决方案

为济南二机床开卷落料之龙点睛

■西门子公司供稿

编者按：西门子运动控制解决方案助力济南二机床，为年产5万t冷轧钢板的开卷落料生产线的设计做出了决定性的贡献——精心打造的Park功能大大简化了摆剪模子系统的更换工作并提高了它的兼容性；Simotion

和Sinamics控制器控制压机主轴，实现了压机与送料系统之间的轴同步，大幅提高了送料效率；ALM(ActiveLineModules,调节型电流模块)模块回收制动能耗，有效提升了能效水平。

在如今的汽车板材生产车间里已经很少能看到手持简单工具零敲碎打的工人，取而代之的是高度集成、高度自动化的流水线作业，从原材料卷板到成型的汽车板材所需经历的开卷、清洗涂油、校平、落料和码垛等操作可以通过“开卷落料线”的工艺流程先后完成。此类生产线在发达国家的汽车制造商中已普遍采用，并且逐渐走向了国内企业的厂房之中。

济南二机床集团是目前国内唯一一家能够生产高档开卷线的企业，也是中国规模最大的重型锻压设备和大型金属切削机床制造企业，公司的生产和技术研发能力、产品品类和技术水平等方面多年来均位于国内同行业的首位(见图1)。

近期济南二机床为株洲汇隆实业订做了一条设计产能达5万t(约500万片)/年冷轧钢板、年生产时间3800h的大型开卷落料生产线。如果把整条生产线的设计实施比作描绘一条巨龙，那么解决生产线的

运动控制问题就好比为这条龙注入灵动的活力——点睛。西门子为这点睛之笔提供了2个PLC300,分别控制开卷和堆垛；1台SimotionD445运动控制器和7台SinamicsS120;39台SimoticsIFT6与1PH7电动机；4个ALM可回馈整流单元。此套系统在功效、精度及节能等方面的整体性能无不各具过人之处。通过西门子完整解决方案及全套电器设备的助力，整条生产线的工作效率、工艺精度和稳定性均得到了大幅提

升——使用一台600T压机实现了65次/min的最高冲次，送料速度最高可达70次/min和180m/min,加工精度达到了±0.15mm的水平。

为摆剪模保驾护航

开卷落料线并不是新兴产业，但这并不意味着其中缺乏技术创新的空间。作为目前已趋于成熟的传

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统生产线，各主要厂商竞争的焦点在于提高生产效率以及减少能耗。

通常的开卷落料线主要分为开卷、较平、活套、辊轮进给和剪切(冲压)等5个部分。由于汽车所需板材具有多种型号，而此次设计实现的生产线仅有1条，因此它对于成品规格而言必须具有一定的普适性，这种普适性是通过最后的剪切(冲压)工艺中不同模具的更换而加以实现的(见图2)。

然而模具的更换过程将不可避免地导致整个工序的全面停滞，因而成为了决定整个生产线整体效率的关键因素之一；以及由于制动和起动过程无不牵扯着巨大的能耗，更换模具也在生产过程的整体能耗中占有一席之地。为了在提高效率和减少能耗的焦点之战中占得先机，济南二机床在此项目中决定在模具体系中加入国内市场中少有先例的“摆剪模”。

开卷

开卷较平

288

D

D

D

辊轮进给剪切或者冲压

备⑥

活套

图2开卷落料线工艺简图

摆剪模是一种特殊的模具，它相比传统的固定模具而言，最大的特点是可以在自身允许范围内变换不同的形状(例如不同斜度的平行四边形和不同角度的梯形),可以在不更换模具的情况下生产不同规格的板材成品，从而大大减少模具的更换次数，提高加工效率。值得一提的是，此次项目中摆剪模的控制系统同样采用的是西门子的解决方案。

然而摆剪模作为一种“活”的模具，由于自带形状控制电机及其控制部件，牵扯和整个生产线的总线系统的对接等问题，它的更换过程相比传统固定模具而言显得更加复杂。如果沿用传统的方式，拆装旧模具的时候易造成较难解除的系统告警；安装新模具的时候也将出现系统兼容性方面的诸多麻烦，将严重提高后期维护的难度并且降低生产效率。

西门子团队针对这一情况进行了大量开创性的研发工作，成功地为此条生产线设计出了针对摆剪模拆装的Park功能，通过对系统总线中涉及摆剪模控制的若干功能模块的关闭与开启，顺利实现了摆剪模

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