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福建省厦门市湖里区凤湖街67号
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SIEMENS Moby I产品在上海通用AVI系统中的应用
上海通用在其上海、沈阳、烟台三地四个工厂中均使用了SIEMENS Moby I 产品用于AVI自动车辆识别系统中,用于提高生产效率。举例说来,SIEMENS 自动化和控制技术在上海通用的南厂用于涂装车间、BDC(车体分配中心)和 部分总装车间,通过AVI自动车体识别系统在高复杂的生产线上来识别车体。
同一条生产线上生产四种不同平台的车型,通过AVI系统完成不同工艺段车体的自动识别跟踪和生产过程的控制。
AVI自动车身识别系统控制焊装、车体分配中心、涂装的车体直到车体运送到总装。每个AVI 系统 通过以太网连接到工厂信息系统FLEX/SFE。AVI系统从FLEX/SFE系统请求生产数据,或把车身 的信息送到FLEX/SFE系统。通过FLEX/SFE系统可知道某辆特殊的车体的位置,并且处于什么生产阶段。 通过安排从车体分配中心过来的相同颜色的车体一起喷涂来提高生产效率。
从焊装车间过来的白车身通过车体分配中心BDC进入涂装车间进行电泳、密封和喷涂。处理完后, 车身通过车体分配中心送往总装车间作进一步装配。通过由SIEMENS Moby I 系统组成的AVI 系统实现了对整个过程进行全程跟踪。
使用此技术,首先可以很好的了解现场中车体所处的位置,其次可以与IT部门很好的进行信 息交换,决定在涂装车间对此车进行的工艺处理。
AVI站点任务分工各不相同,有些站点在车体行进开始前向FLEX/SFE请求数据,并将其 写入滑橇或吊具上的载码体中;有些站点从滑橇或吊具上的载码体中读出数据并发送到 FLEX/SFE系统;有些站点可以对载码体进行初始化处理或者在流程结束时将载码体上 的内容清除。
上海通用采用以SIEMENS Moby I 为核心的AVI系统,实现了多种车型共线生产的柔 性化生产方式,提高了生产效率,缩短了新型号的生产周期。
引领过程工业4.0
“工业4.0”概念中所描述的智能制造场景着实令人激动。消费者根据个 性化需求下单订购不同配置的产品,同一条流水线可自动装配不同元 件,从而生产出各具特性的产品。制造业的未来显著特征之一便是产 品的定制化和生产的柔性化。
然而这些美妙的场景似乎只能出现在汽车、机械、家电等离散制造业中。 医药、钢铁、化工等过程工业,因为工艺和产品的高度耦合,导致生产线 的柔性很低。
如何在过程工业中构建面向“工业4.0”的解决方案?这是赛鼎工程有限公司 一直在思考的问题。赛鼎是以工程设计与工程总承包为主的大型综合性 工程公司,也是中国煤化工行业最大的技术服务商。
站在中国工业转型升级的关口,为了积极支持客户去应对愈发激烈的市场竞争 ,赛鼎主要面临两大挑战:一是如何提升工程设计能力,帮助客户高效运营工 厂,降低运营成本并提高产品质量;二是如何顺应“绿色、环保”的大趋势,帮 助煤化工企业降低污染排放。
只有对工厂进行全面的改造升级,才能从源头上解决这两大问题。因此,赛 鼎携手西门子,共同打造煤化工领域的数字化企业。
赛鼎的目标很明确,但探索实施之路却困难重重。可以毫不夸张地说, 过程工业的数字化进程比离散行业复杂得多,为什么?
在离散制造中,原料物质基本不会发生改变,只是物料形状和组合 的变化,工艺对产品质量影响相对较小,即工艺和产品之间的耦合度 很低,因此生产线可以做到高度柔性化,实现看似不可思议的定制化生产。
而过程工业则不然。它的生产连续性强,流程规范,产品唯一,原料 稳定,生产过程伴随着物理和化学变化,这就导致工艺对产品质量的 影响非常大。
以赛鼎为河南义马煤业集团设计打造的碎煤加压气化炉为例,同样是用 煤和水蒸气做原料,工艺参数控制的不同就会导致产品组成波动,可能 合成预期产品:一氧化碳和氢气,也可能产生大量的副产物二氧化碳。 工艺和产品的高度耦合导致技术人员无法遍历生产线上的所有要点, 所以通过在关键要点采集数据来打造柔性产线的方式根本行不通。
离散制造的数字化经验无法套用,过程工业正面临着前所未有的压力 。如何整合工厂生命周期内高度碎片化的数据库?如何利用数据来保证 高效工程,以及节能、安全的工厂运行?
面对这样的难题,西门子凭借创新技术和对行业的深刻理解,着眼于 工厂的整个生命周期,提出了全新的一体化工程到一体化运维的解决 方案,从工艺和工厂设计到工程建设和调试,再到后期的运维服务,实 现了高度集成和数字化。
通过COMOS工厂工程设计和工厂管理软件实现一体化工程设计,使用SIMA TIC PCS 7集散控制系统实现生产的高度自动化,通过SIMIT自动化及过 程仿真系统实现虚拟工厂的仿真调试,借由COMOS Walkinside三维虚拟 现实平台实现3D沉浸式人员培训,以及通过XHQ工厂智能营运及优化软件 帮助管理人员做出明智的决策。
这样的全集成解决方案确保工厂全生命周期各个阶段的数据一致性。这也 是目前全球过程工业最为完整和先进的数字化企业解决方案。
在“碎煤加压气化炉技术及改进”的项目中,赛鼎作为EPC首先要考虑如何提 升自身的工程设计能力,提高工程效率和质量,西门子的一体化工程方案 正是为了解决这个问题。
首先在设计阶段,赛鼎运用西门子COMOS软件实现工厂的端对端工程设计, 包括初步设计,乃至整个工厂的详细设计,设计效率提升20%以上。
有了详细设计文件,接下来就是工程实施。传统做法是,工程师先从设计 院拿到详细设计文件,再进行读取、录入和分析,效率低下。而现在,DCS控 制系统SIMATIC PCS 7和COMOS高度集成,西门子通过一体化工程实现“数字化交付”,设计数据 直接应用于DCS工程阶段。
COMOS作为设计平台,里面含有设计的工艺信息、自动化信息、引表信息和控 制信息,由信息生成的项目文件可直接适用于包括控制回路组态、基本回路组 态和工厂程序在内的PCS 7组态程序,使得系统组态时间缩短近1/4。双向数据交换,同步变更信息,确 保设计数据与自动化系统始终保持一致,形象地说,就是“数据一次性输入,多 次使用”。
工程竣工后,调试是确保工厂正常运转的关键一步。过去,工程师需要在硬件设备 完善之后,前往现场完成软件测试,保证编程逻辑没有问题。现在,有了自动化及 过程仿真系统SIMIT,无需等待真实工厂建立,赛鼎的工程师只需坐在办公室里 就可以进行虚拟调试。SIMIT一方面可以虚拟测试和验证COMOS系统的设计结果, 另一方面可以仿真SIMATIC PCS 7全部的自动化对象。有了真实和虚拟世界的“数字化双胞胎“,塞鼎得以大 大节省调试时间,节约成本,也降低风险,并减少污染排放。
在煤化工行业,工厂开车、运行、停止和对特殊情况进行操作时一旦出现失误, 使得压力剧增、设备泄露、设备故障等,都有可能导致有害气体或有毒物质泄 露,从而造成严重的环境污染。而虚拟调试时,即便出现误操作,软件系统模 型会出现异常,但不会产生任何实际危险。
另外,在实际工厂中,如果排放标准已依据环保局的标准进行设置,后续一旦 要修改控制阀门等设备的参数,将可能导致实际对外排放的波动。而在虚拟 工厂中,调节与排放相关的设备参数,将只会影响虚拟系统中的数据模型。操 作过程做到真正的零污染、零排放。
在操作员培训方面,SIMIT也派上了大用场。在以往,只能由老师傅传授经 验,或是通过书本将操作流程展示给操作员。而现在,操作员能在虚拟工厂中练 手,完全掌握了知识技能以后,才真正上岗作业。
有时因为安全因素的考虑,操作员要避免进入危险区域查看设备,通过三维 虚拟现实平台Walkinside系统,可以在工厂建成之前预先设计巡检路线,避开 不便行走的路线,还可以进行紧急情况预案演练。Walkinside不但能展示设备,还 能展示设备的运行状态,可通过标签将气化炉的温度、压力、或是某根管道的流量 标注出来。
工程只是“一次性买卖”,高效运营才能为客户带来高附加、可持续的价值。
在工厂建造初期,COMOS就能够记录设备、管道、仪表等采购信息, 以及厂家信息和设备更换信息。而工厂正式运营时,PCS 7可生成反映 生产状况的实时数据。西门子将这两个数据库结合,使得任何一个设 备的相关数据都能够被及时查找,大大提升了客户的运维效率。一旦 某个设备出现问题,PCS 7立即发出报警信号,触发COMOS,其运维界 面上就会显示问题,然后操作员按照预设流程即可进行维护,保证工 厂可靠稳定运行。
得益于一体化运维,赛鼎可以实时获取设备运行数据,通过与历史数据和设计数 据对比分析,不断改进优化工艺,提升产品质量。
在管理层面,赛鼎面临的主要问题是如何追踪已经在客户工厂运行的气化炉的状 态,进而对设备进行持续监测和优化。每台气化炉分布在不同的省市,表现不一 ,如何分辨到底是设备本身的设计问题还是业主的操作问题呢?
西门子的XHQ智能运营平台提供了强大的数据接口,可以同常用的数据库和传统 文件系统进行交互,比如DCS数据库中的工厂运行数据, MES中的制造执行数据, 再加上人力资源数据和财务信息。XHQ整合和分析所有运行和业务数据,从更深层 次挖掘工厂运营状态,辅助管理层进行决策。
赛鼎总经理张庆庚对与西门子的合作给予了高度评价:“我们的目标就是打造面向 过程工业未来的解决方案,来帮助我们的客户进一步提升工程效率、运营效率、降 低运营成本、提高质量。与西门子建立战略合作关系是我们实现这一目标的第一步 。不论从当前还是长远来看,这对赛鼎、西门子,更重要的是对我们的客户来说 都是真正的双赢。”
电厂运煤翻车机项目
CEMAT方案 — 广州越堡水泥厂6000t水泥厂(新广州水泥厂环保迁建工程项目) 概述广州水泥厂位于广州市花都区新华镇,珠江支流巴江河北岸。考虑 到企业自身发展的需要和周边居民对空气环境改善的期盼,广州水泥厂 于2004年4月开土动工迁建,并计划于2005年上半年建成投产。该项目 总投资10亿元,建成后将达到年产230万吨水泥的规模。集散控制系统 以下对新广州水泥厂环保迁建工程项目6000t/d)集散型控制系统的系统 规模、系统功能、操作功能等性能进行介绍。西门子公司在此项目上使 用的是新一代集DCS和PLC的优点于一身的集散控制系统PCS7,系统结构 如下图所示。它的主要特点如下:·彻底打破了DCS和PLC的界限由于PCS7 AS控制站采用的硬件与SIMATICS7-400系列高档控制器相同,这样就可以 使得PCS7的控制器和S7-400控制器在硬件上是彻底兼容的,从而彻底解决了 硬件平台不一样的问题,系统的安装、维护、管理和备件的问题都得到了解 决。在硬件统一的基础上,PCS7更进一步实现了软件的统一。在PCS7的工程 师站可以对PCS7的控制器、操作员站进行编程和组态。同时,可以将整个项 目有关的组态信息,如I/O点数、I/O规范(量程范围、信号制等)、联网设备的 地址、现场设备的设置参数(如变频器)等都统一地存储在一个唯一的组态文件 中,并且这些组态信息可以下载到PCS7的控制器中,当需要更换现场设备时, 可以直接更换,有关的设备设置信息可以由控制器直接下载到有关的现场设备中, 从而避免设备设置错误,减少停机时间。·更加方便的组态工具PCS7的主要组态工 具为CFC(用于模拟控制的组态)和SFC(用于逻辑控制的组态),同时保留了语句表和 梯形图的编程方式。各种不同的编程方式所做的用户程序,经过编译后生成统一的程 序块,经过有关的OB块调用后即可执行。·完全融合了现场总线技术由于采用了目前市 场占有率最高的PROFIBUS总线技术,PCS7既可以支持I/O站又可以支持其它高速现场 设备如变频器等。所有的现场设备都可以通过工程师站进行组态、参数设置、监控、 诊断等。网络结构采用三层网络结构:监控终端网(普通办公室以太网10/100Mbps)、 系统总线(高速工业以太网10/100Mbps)和现场总线(PROFIBUS12Mbps)。通过三层网络实 现监控终端、监控系统、控制器、工程师站和现场设备的连接。监控系统采用冗余服务器/ 客户机结构。当一台服务器故障时,客户机可以自动登录到另外一台服务器上。当故障的服 务器修复后重新投入时,有关的历史数据可以自动更新到新投入的服务器中。这样就可以保证 在任意一台服务器中时刻都可以保存着完整的整个系统的数据。在一个系统中最多可以有 12对互相冗余的服务器,每对服务器最多32台操作员终端。CEMATCEMAT是西门子公司专 门针对水泥厂设计的工艺控制软件,并且在恶劣的环境中经历多年的验证。该系统在水 泥行业广受欢迎,使用厂家数量不断攀升。西门子基于对水泥生产过程工艺的深刻理解, 联合世界上众多水泥生产厂家一起设计开发了CEMAT系统。开发和支持CEMAT的工程师们在 水泥行业的从事经历可以追溯到35前。CEMAT现在是基于西门子的过程控制系统PCS7,它 为现代的、面向未来的、经济型的水泥解决方案提供了独特的、开放的系统架构。STEP 程序管理器STEP7程序管理器是SIMATICS7系列编程语言,用来处理变量连锁控制。STEP7 可以用IEC-1131标准编程语言(STL,LAD,FBD,CFC,SFC和SCL)进行编程。在PCS7中,CF C、SFC和SCL作为主要的组态工具,用于完成传统DCS中连续过程控制任务的组态。如果在一 个项目中,有很多离散过程如联锁控制等,则可采用STEP7中其它几种编程语言,很方便地进行 编程,这是对传统DCS系统处理离散控制任务能力不强的一个补充。CFCCFC是一种简洁的图形 组态工具,它采用了IEC-1131的标准。使用CFC有助于节省时间和费用,同时大大地简化了系 统的组态和维护。用CFC进行组态时是以功能块为基础的,系统配置了很多预编程的功能块。 这些功能块以库的形式体现。每个功能块都有一个参数表,可根据实际工艺要求选择不同的参 数。功能块在CFC中的连接直接用鼠标点接。每个CFC由6页组成。功能块之间的连接可以在 不同的CFC之间的不同的页面上进行,连接标记由系统自动标出。因此,采用CFC可以完成 很复杂的大型控制任务。CFC主要用于连续过程的自动化控制任务的组态。SFCSFC也是一种 图形组态工具,它也采用了IEC-1131的标准。SFC主要用于小型的批量操作等顺序控制的自 动化任务。这种图形化的组态工具在组态时,首先画出顺控的顺序图。顺序图中,可选择顺 序、并行分支、交替分支和回路等局部结构。图中用大小两种方块分别表示步骤(Step)和 转移条件(Transition)。顺控的顺序图一旦建立,只需把步骤中要执行的任务和转移条件 中的条件写入,顺控的组态任务即得到完成。在组态时,由于很多步骤中的任务和转移条 件都与CFC有关,因此,可把CFC中的信号引入SFC中。CFC与SFC的交替使用,可以很方便 地实现复杂的顺控任务。SCLSCL是一种类PASCAL的高级语言,它采用IEC-1131的标准。 利用SCL可以很方便地编制用户功能块。用SCL视窗控制中心(简称WinCC)操作员站用于对 整个PCS7进行监控。服务器与控制站之间通过西门子工业以太网通讯,服务器与客户机之 间通过普通办公室以太网通讯。操作员站是通过WinCC人机界面软件对系统进行监控。WinC C是西门子公司在自动化领域采用最先进的技术、与微软公司共同开发的、居于世界领先地 位的工控软件。系统带有标准用户界面(概貌区,画面区,按钮区,趋势,报警行,面板), 具有分层结构和简单导航以及固定区域的多窗口设计,方便用户操作,还可以防止概貌区与按 钮区重叠。具有丰富的标准面板,用以控制各种设备和控制策略,如电机,阀门,PID控制,步 进控制等等。报警管理具有屏幕层次及组显示、回路显示功能。可以通过一次鼠标点击,直接 从概貌区跳到报警画面,由操作员决定哪个报警最重要。强大的趋势显示功能,每一趋势最多显 示10个标签,可以缩放,有标尺(同时在表格显示数值)、时间刻度可调整,趋势显示可暂停。显 示画面可滚动(前/后),单一Y轴可显示所有标签值(),也可选择使用几个Y轴分别显示各自标签值 ,趋势图能显示和合并在线过程值和归档(历史)数值。灵活的用户管理。每一操作员/组可被分配自 定义授权,报警过滤/访问控制由过程区域划分,共享自定义功能,可锁定/共享工厂分区,授权访问 使用口令或者智能卡,安全功能可应用至每个操作或者对象。其它一些特殊功能,如智能卡阅读器用于 简单和安全的用户识别;在过程画面中加入视频输入;每个操作员/组能被分配给单独的功能、区域等 的操作授权;带有DCF77或者GPS接收器的中央时钟同步;信号模块报警声光提示;在线语言切换。本 工程采用了西门子公司专门为水泥行业开发的CEMAT软件,使用了融合DCS和PLC技术的PCS7过程控制系 统,在全厂安装了分布式现场总线,系统总线采用高速光纤以太环网。这些先进的产品和技术保证了 工程的先进性,并大大缩短了工程实施中编程和调试的时间,使工厂得以顺利投产并取得了良好的效 果。生成的功能块可在CFC中被多次调用。用户可以把过程的数学模型和优化控制策略用SCL编成功 能块,直接下载到控制器中运行。这样,可以把过程的优化控制放在控制器中,实现对工艺过程的优 化控制。工程师站工程师站用于对整个PCS7系统进行组态,采用了集成的全局数据管理和统一的组态 工具。这个组态工具就是SIMATIC程序管理器,它采用了现代化的软件体系结构,对项目进行管理、 处理、归档和建立文件。在软件开发方面,采用了面向对象的技术。与传统DCS系统相比,西门子PC S7的组态直接面向工艺过程。在SIMATIC程序管理器下,有多种组态工具可以使用,无论采用何种组态 工具,生成的组态数据都自动存到一个同一的数据库中。这些组态工具是:水泥行业专用工艺控制软 件CEMAT、CFC(连续功能图)、SFC(顺序功能图)和WinCC视窗控制中心等。操作员站(简称OS)所有OS 专用的组态是用在SIMATIC程序管理器中的相应工具完成的。流程图是用图形编辑程序建立的,动作 、文档、记录和曲线是用组态方式完成的。报警功能是通过组态实现的,不必多重输入,同时CFC/SF C功能块中已隐含了报警功能。将AS的组态链接到OS中时,AS中的图象块之间的连接、功能块的报警和 文档变量都可隐含产生,不需任何附加的配置工作。功能块库采用现成的功能块库,可以大大减少工程 费用。为了适合各种不同工业领域的要求,PCS7预先编制了大量实用的功能块,以供用户选择。这些 功能块包括:I/O卡件、PID回路、驱动、传动、电机和阀门等。功能块包括了在ES中的CFC图形 和OS中显示的面板。数据库SIEMENSPCS7系统采用具有标准化、开放性、性能优秀、 功能强大的关系型分布式数据库平台作为数据采集、数据处理、数据分析和制造执行系 统的数据库支撑系统。关系型、分布式数据库平台不同于一般的数据库支撑系统,它能 保证系统数据的完整性、一致性和系统各个部分数据的同步性,具备多种形式的数据查 询、数据关联和数据索引方式。SIEMENSPCS7系统采用了微软的SQLSERVER关系型数据 库管理系统,该系统能实现完整的数据管理功能,包括能支持在异种网上提供透明的 数据管理,而且应用软件开发包所集成的SQL_Anywhere与SQL_SERVER有着非常好的整 合性,确保了数据库的数据完整性。
SIEMENS Moby I产品在上海通用AVI系统中的应用
某翻车机卸车系统卸煤是依靠铁路来煤的火力发电厂的主要卸煤方式,由大连 重型机器厂生产的三车翻车机,系统由拨车机、翻车机、迁车台机及推车机四部分 组成,设计卸煤能力为1500t/h。
此项目中,由于是在原有设备的基础上进行改造,基础设施不是很完善,工程师 几次到客户现场进行实地勘察,结合实际情况制定方案,来决定采用西门子SINA MICS S120整流及逆变装置控制翻车机系统,6RA70直流调速装置控制拨车机系统 的解决方案。
提高了系统稳定性,大大的提高了客户的生产效率。
Müller的中央仓库采用了来自西门子的RFID技术
在德国有这样一句话“我要去一趟Müller”,其通常指的不是去Müller家, 而是Müller超市。该公司是一家Müller控股的子公司。圣诞前期, 每天有多达25?000辆手推车装载大量货箱,在这些仓库装货。即使不在高峰期, 由于公司业务持续不断的增长,装卸量仍在持续增加。但随之而来的问题是:随着 物流量的增大,运输过程中出现了越来越多的失误。对于物流项目经理Uwe Lindner来说,随着装卸能力不断加强,在公司内部物流系统中,建立更高效透明 的流程、将运输过程中的失误降到最低变得十分必要。这是一项艰难而“野心勃勃”的 工程,其核心是启用和实施西门子定制化的射频识别解决方案。总部设在乌尔姆的Mercatis 信息系统股份有限公司,负责将该解决方案与现有的“Lisa”仓储管理系统连接起来。
这个项目最大的挑战在于,经常使用的装货门,是仓库和运输系统之间的接口 。在项目的最初阶段,对50个装载点/装货门,进行了基于Simatic RF600的 RFID射频门的解决方案的开发、实施和优化,主要针对装载过程和发货操作(如图)。 技术人员在每个装货门口安装了一个Simatic RF650R读写器,并配有两对RF640A天 线,用于检测通过的手推车并控制方向。装载过程会显示在一个IPC 477D上,以便 随时在现场查看当前运输的状态。Simatic RF650R读写器通过本地TCP/IP和XML消 息,与工业PC建立连接,该工业PC通过工业以太网与仓储管理系统连接。通过安装 由耐用的塑料制成的RF630L电子标签,大约190,000辆手推车能够准确识别。受损 的标签可以在任何时候轻松替换,并登记于仓储管理系统。读取质量会被持续监控, 设计和调试软件在快速实施和优化中起着重要作用,因为通过这些软件可以将一个RFI D射频门的系统优化后直接将配置数据传送到其它RFID门。
接下来,中央仓库和新建于乌尔姆北部的仓库的传输设备中,也配置了西门子RFID技 术。安装在输送线上的Simatic RF680R读写器配有两个RF620A天线,可以识别通过的 小车。其突出的优势在于,RF680R读写器拥有特殊算法和高抗干扰性,因此特别适用于 金属环境,RF620A 天线的性能也随之提高,保证了工厂内快速和简易的操作。
“RFID系统的读取精准率超过了99%,与之前由工人视觉控制相比,大大减少甚至消 除了发货错误现象。”Lindner说到。仓储管理系统中所有的商品物流都被自动记录 下来并生成文档,这使得进一步优化追踪和识别变得更容易。西门子RFID系统的优 势,令项目组成员大为震撼,并决定在未来将RFID系统运用到更多领域中。
太阳能光热发电项目
太阳能光热发电是指:利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能, 通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的 目的。采用太阳能光热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可 以大大降低太阳能发电的成本。而且,这种形式的太阳能利用还有一个 其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势,即太阳能所烧热的水可以储 存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。发 电量50兆瓦。
PLC用S7-1200系列,控制台达步进电机,PLC与步进电机采用脉冲输出方 式进行控制,PLC与DCS系统采用以太网进行通讯,保证数据实时性。
太阳能光热发电,对步进电机控制精度要求高,由于使用聚焦方式收集热量, 需要使用复杂天文公式计算得到现场的太阳直射角度,然后控制集热设备准 确对焦,才能达到更好的集热效果。
SIEMENS Moby I产品在奇瑞涂装车间的应用
奇瑞二厂的涂装线由世界著名的涂装专业公司杜尔公司引进,涂装设备和工艺 技术都处于国际领先水平,采用了SIEMENS Moby I 系统,实现生产过程的自动化流程控制。
由于涂装车间采用Rodip-3系统(全旋360°翻转)用于前处理电泳,PVC-中涂- 面漆采用滑橇运输系统并配备自动擦净机、自动涂装机等自动化设备,前处理 电泳滑橇和中涂、面漆滑橇在各自的存储线上实现自动堆垛和解垛。需要实现车 身自动转接、存储功能,并通过PLC控制自动化设备根据存储在滑橇载码体中的 生产指令进行相应的操作,实现柔性自动化生产。。
MOBY-I车身识别系统、Siemens软件和硬件控制系统控制车身的自动运行、自动存 储和自动转接。系统根据设计的工艺路线和车身的MOBY-I数据位,决定车身的走 向,如:合格车身自动去喷蜡线,不合格车身去点修补线。在电泳车身存储线、 中涂车身存储线、面漆车身存储线,当几条平行的存储线中的一条存满车身之后 ,后面的车身会自动存储到下一条存储线。
自动擦净机从喷房入口的MOBY-I 站自动读出车型和颜色数据,通过Profibus 现场总线传给自动涂装机。自动涂装机通过换色阀、计量泵、雾化器等组成的 硬件系统和DDE Server、Siemens S7等组成的软件控制系统,实现自动识别 车型和颜色、自动喷漆、自动换色、自动清洗、自动注漆。
生产线的高自动化水平决定了短的生产节拍,和单位时间内的更大的吞吐量。 奇瑞汽车此条涂装线节拍时间是90s,通过车型自动识别系统自动读入读出生产 信息,通过车体的自动运行、自动转接、自动喷涂,设备运行状况自动显示, 参数自动控制与调节,故障指示及诊断等大大提高了生产效率,为生产的良性 循环提供了保障。
SIEMENS Moby E 在北京奔驰的应用
在北京奔驰-戴姆勒•克莱斯勒的焊装车间和总装车间,采用了Siemens的MOBY E系统,在生产不同车型时进行车身识别。
在焊装车间里,每一个加工单元都是经过精心设计、优化组合而成,工件加工效率 高,可充分满足生产节拍。这些单元可以看作制造过程的关键节点,而这些节 点则需要有一条高效通道作为连接,才能形成一个完整的制造系统。负责将这些 加工单元串接起来的,是贯穿整个生产车间的输送系统。车间物流输送体系采用 了地面、空中分层运输方式,即在地面,使用轻型转运车、叉车等方式将冲压件 、分总成件等零部件运送到工位,工位间采用气、电葫芦进行工件传递;在空中, 白车身骨架总成则由EMS空中电动车自动从主焊装线传送。
EMS(Electrical Motor System)空中电动车自动传送系统可以根据生 产需要,调整不同的传输速率。其抱具主体结构一致,抱具爪可根据不同车 型的要求进行抱具块转换,实现车身混线传输、柔性化生产。在传送线上采用 了Siemens的MOBY E 系统,为在生产不同车型时进行车身识别,实现记录、 识别车身动态信息和电动小车及抱具的检测功能,且可以通过LED显示屏,将 生产信息和设备状态进行实时报告。
焊装后的白车身骨架要通过一条总长120米的白车身总成调整线,该线以滑橇为车 身载体与板式链构成一条20个工位的车身调整线,在沿线工位上完成车门、机盖 、翼子板等分总成的安装和车身调整、打磨等工序的操作。在这里,每一个车身 都要经过一系列精心的调试,保证各项工艺间隙的精确度,任何一个不平整的小 瑕疵在车身经过检测光廊时都将无所遁形。
经过检验合格后的白车身总成,通过举升机回到空中的车身输送线上, 再通过车身识别系统,按照不同车型进行分类,有序地存放在车身储存区 内。按照“一种车型存放在一条储存线”原则进行车身存放。根据涂装车间 的生产安排,存储区会自动将不同车型的白车身输送至涂装车间的入口,随 后空滑橇将按照系统规定的路线自动返回到车身调整线的开始端进入下一个 生产循环。
北京奔驰的总装生产线采用具有适合多车型柔性化混线生产的输送链系统,总装车间共有 5条总装生产线,每条线增加缓冲区,在出现小问题时,缓冲区可缓冲15分钟,使整个 生产线不停止运转;总装线可同时组装三种车型,采用了Siemens的MOBY E系统进行车 身车型识别,实现混线生产,生产效率大为提高。
西门子为中国轨道交通发展提供创新科技
以“运谋交通,思行深远”为主题,西门子亮相于2017年10月26至29 日在上海展览中心举行的第十四届中国国际现代化铁路技术装备展览会。 西门子通过先进的VR虚拟技术、生动的触屏演示以及丰富的产品模型和实 物展示,呈现了在轨道车辆领域前沿的科技技术、轨道信号方面的最新 进展以及数字化服务解决方案。
“中国在‘十三五’期间对交通运输体系的建设提出了新的目标——到2020年 基本建成安全、便捷、高效、绿色的现代综合交通运输体系。西门子凭 借在技术领域的不断创新以及全球范围的成功经验,成为中国交通行业 在数字化时代持续发展的最佳合作伙伴,并带来了行业内最为前沿的产品 和解决方案。”西门子(中国)有限公司执行副总裁、西门子中国主要市 场国交通集团总裁荷骏飞(Frank Hagemeier)先生表示。
首次在中国亮相的ICE4高速列车无疑是西门子展台的亮点之一。作为 西门子为德国联邦铁路公司(Deutsche Bahn)打造的全新一代高速 列车,ICE4以舒适、灵活、轻便的特性赢得欧洲市场的青睐。列车基于 西门子动力车厢(Powercar)的概念,实现灵活编组,车厢数量从5到 14节不等,从而满足不同运输任务的多样化需求,为城际交通运输树立 了新的行业标杆。西门子还展示了城际和轻轨车辆的最新平台及丰富的 全球案例。
西门子展出的Neo Val无人值守胶轮轻轨系统模型(全自动旅客捷运系统) 可满足机场及城市高达每小时35000人的中运量客流需求。该系统可根据不 同时段客流量实时调整列车的发车间隔并增减列车车次,最短行车间隔可达 70秒,并能保证全天候不间断运行。与此同时,该系统拥有建设、运营成本 低,地形适应能力强等优势,并采用橡胶轮胎,保证噪音低、振动小,乘坐 舒适,适合在中国机场及城市运营。自1983年在法国里尔首次使用至今,无 人值守胶轮轻轨系统模型已在全球十几条线路上安全运营。
今年3月发布的《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》中提出,到2 020年城市轨道交通运营里程比2015年增长近一倍。多年来,西门子在有 轨电车和地铁运营领域携手中国合作伙伴,共同为行业的发展创造价值。
西门子Combino plus有轨电车目前已在中国多个城市成功运营,包括广州海 珠区、江苏淮安、武汉大汉阳和深圳龙华新区。基于西门子近140年的有轨电 车制造和研发经验,该平台除了拥有载客量大、高舒适度和灵活性等优势, 还采用了最新的环保型超级电容储能式无接触网技术,能够更好地契合城市 景观,简化线路区间建设。通过全再生制动能量回馈收集技术,可降低约30 %的整体能耗。此外,在整个产品周期均可实现客户定制化理念。西门子全新 一代有轨电车模型也在本届展会上精彩亮相。
此外,西门子 Trainguard MT 自动列车控制系统可实现地铁的全自动无人驾 驶(UTO)。该系统具备高效、节能的运行能力,使运营商能够灵活应对预 期外的高客流,并在最短时间内增加运营列车。目前,在中国有15座城市共3 3条地铁线路正在使用西门子的信号系统和产品。此次展会,观众可以通过VR 虚拟技术,以驾驶员的视角体验西门子基于通信的列车控制(CBTC)轨道交通 信号系统的卓越性能。
由西门子信号有限公司(SSCX)结合中国的实际情况进行本地化设计、生产的高 质量信号产品也在此次展会上展出,其中包括CKA 型道岔分动外锁闭装置、轨道 空闲检测产品ACM 200 计轴系统 和SIDIS W紧凑型道岔诊断系统。作为中国铁路 信号产品的主要供应商之一,西门子信号有限公司的产品已广泛服务于中国客运专 线铁路、高速铁路以及城市地铁。
西门子的电气化产品,包括直流保护和控制装置、牵引供电用直流开关等也在此次 展会展出,表现出西门子对中国轨道交通电气化发展的支持。
“凭借我们在干线、城际、城市及道路交通领域的丰富经验及创新解决方案,西门子 让交通更高效、更智能,从而为中国蓬勃发展的城市群提供可靠的安全保障并为智 能城市交通发展保驾护航。携手中国合作伙伴及客户,我们期待进一步挖掘中国市 场的巨大潜力。”荷骏飞先生表示。
西门子PROFInet在烟草行业的应用和实例讲解
当今的自动化系统种类各不相同,只在有限的范围内实现兼容,难以满足 用户设备集成和扩容的需要,从而制约了自动化技术的发展。Profinet是 Profibus国际组织提出的基于以太网的自动化标准,能同时以单一一条 工业以太网电缆线的解决方案满足3个自动化领域的需求,包括IT集成化领 域、实时自动化领域和同步实施运动控制领域。其目标是为众多制造商和 用户提供一个统一的、集成了安全技术的行规,同时满足用语通信总线的 机械设备标准化的需求。
在烟草行业中,各个工艺段存在设备多、布局分散的特点,因此采用Profinet 工业以太网网络控制架构来组态系统。系统采用CP343-1 / CP443-1 Advanced以 太网通讯模块与上位调度计算机、监控计算机通讯,接受上位调度计算机下达的各 项任务;底层通过Profinet 网络采集现场的I/O信号和设备状态,并控制设备 的正常运行。
目前,PROFIBUS DP系统已经被大量用户所采用,用户可以通过PROFIBUS 实现组态, 编程和诊断。PROFINET IO具有PROFIBUS DP类似的组态,编程和诊断方法,而且 有比PROFIBUS更高的实时性能。PROFINET IO在IO控制器和IO设备之间进行过程数 据数据交换以及参数数据和诊断数据。IO Supervisor(IO 监视设备)用于HMI 和诊断。
在某烟草企业的制丝工艺段中,PLC采用西门子S7-300系列PLC。S7-300系列PLC处理速度更快、系统资源裕量更大、通讯能力更强、性能更加稳定可靠,全面支持等时模式和运行中配置等功能,由此大幅降低了工程、培训等费用,是各种自动化功能的最佳技术和经济性解决方案。机架上增加一个CP 343-1以太网模块,用于系统和上位调度计算机通讯。
现场分布式I/O采用具有Profinet接口的西门子的ET200S系列,用于采集现场的传感器信号(如光电开关、接近开关、限位开关等)和按钮指示灯信号。
电机驱动采用西门子ET200S的单相启动器、双相启动器或软启动器,每个ET200S从站带有一个IM151-3PN接口模板(双网口),可以支持Profinet总线的级联方式,IM151-3PN接口模板的供电采用单独供电方式,保证切断控制电源时,Profinet网络不受影响,通过它就可以和PLC之间建立网络通信。
对于需要精确定位的设备或一些专机设备,系统采用变频器对电机进行驱动。在该方案中,采用丹佛斯带Profinet总线通讯接口的现场安装的变频器FC302 IP55系列产品。采用Profinet总线的级联方式。配置输入输出电抗器、RFI滤波器。变频器的动力输出线缆采用屏蔽电缆,动力输出线缆和通讯电缆的屏蔽层可靠接地。 Profinet总线模板的供电采用单独供电方式,保证切断动力电源时,Profinet网络不受影响。
在现场操作员终端,操作人员通过触摸屏终端对现场设备状态进行监控,当设备出现故障或需要进行维护时,可以通过终端操作来完成模式转换、故障处理、信息维护等操作。该方案采用的是西门子触摸屏MP377,通过Profinet和PLC通讯。
对于不支持Profinet总线的器件,该方案采用Profibus总线进行通信,并由IE/PB LINK 将现有的Profibus设备透明地连接到Profinet的设备。
首次在中国亮相的ICE4高速列车无疑是西门子展台的亮点之一。作为 西门子为德国联邦铁路公司(Deutsche Bahn)打造的全新一代高速 列车,ICE4以舒适、灵活、轻便的特性赢得欧洲市场的青睐。列车基于 西门子动力车厢(Powercar)的概念,实现灵活编组,车厢数量从5到 14节不等,从而满足不同运输任务的多样化需求,为城际交通运输树立 了新的行业标杆。西门子还展示了城际和轻轨车辆的最新平台及丰富的 全球案例。
现场总线技术在控制过程的应用,节省了大量的线缆、槽架、连接件,减少了系统的设计、调试、维护时间,方便地实现了现场控制设备之间以及设备与控制管理层之间的联系,为控制信息进入公共数据网络创造了条件。与地点无关的控制、高速通信、灵活的拓扑结构、真正的可互操作性和开放性等高级功能的特征,使其具有强大优势和广阔的发展前景。
采用基于工业以太网的开放式、跨供应商标准的Profinet,可实现从公司管理层直到现场层直接、透明的访问。Profinet基于现有成熟IT标准,并提供对TCP/IP的全面支持,用户能够毫不费力的与现有系统进行扩展及便捷集成。
接下来,我们就以一个实例,一步一步教大家如何配置组态一个PROFINET IO系统。本实例项目是由一个S7-300 PLC , CP343-1(支持PROFINET IO Controller)和具有PN接口的ET200S组成。
系统的profinet网络集成了强大功能,从网络安装到基于web诊断的整个自动化解决方案的实现;profinet的模块化结构可非常容易地扩展和包含其他功能;profinet提供标准化的独立于制造商的工程接口,它能够方便地把各个制造商的设备和组件集成到单一系统中。人机界面友好,不仅使现场的监控更便捷,同时其通讯功能使车间总控室可以实时监视现场生产情况。
新的控制系统将网络通讯协议简化为一种,极大地节约了构建成本、未来维护成本。同时为未来柔性制丝系统的构建打下了良好的基础。
西门子携手柯马将机器人运动控制直接集成于数控系统
西门子与意大利机器人制造商柯马达成合作协议,并在2017年德国汉诺威国际机床展(EMO)上发布共同设计的产品Sinumerik Run MyRobot/DirectControl。这款产品使机器人运动能够完全集成于机床数控系统。因此,Sinumerik可在复杂算法的基础上直接控制铰接式机械臂,无需另外配备机器人控制器。Sinumerik Run MyRobot/DirectControl解决方案支持数控机床直接控制机械臂传动系统,并包含专门由机器人控制器执行的安全功能。此外,只需要利用Sinumerik就可对机器人进行编程。将对机械臂的控制集成于CNC控制回路,有助于改进路径和定位精度并提高可靠性。另外,这也能在机器人辅助加工任务期间增强动态响应。因此,机器人能够承担更具挑战性的加工任务,用户也可尽享紧凑型硬件、简单设计和快速调试等诸多优势。很多工业领域包括添加剂制造、纤维铺放、金属切割、碳纤维增强聚合物和激光加工等都从使用Sinumerik Run MyRobot/DirectControl中受益。
全新的/DirectControl技术与常规的解决方案之间的主要区别在于,/DirectControl具备以前配备给机器人控制系统的所有功能,因此无需再配备机器人控制器。除这种根本区别外,Sinumerik Run MyRobot/DirectControl具有与以前的Run MyRobot系统完全相同的功能。这种全新解决方案不仅能实现对机器人的更为动态的应用,而且能确保更严格的控制,从而提高机器人在机械加工时间内进行作业以及并行运行的能力。
为简化工程流程,面向所有/DirectControl机械臂的完整配置都存储于西门子工程工具Sizer里。在机器人调试方面能享有同样的便利性:相关机械结构的数据集由机器人制造商柯马提供,并且只需导入Sinumerik CNC的一个通道。
另外,还有针对其他工程功能的实用支持:/DirectControl兼容柯马机械臂的数字双胞胎可用于NX CAM Robotics;运动三维机器人模型和虚拟NC内核Sinumerik VNCK可使在CAD-CAM链中产生的子程序能实现逼真模拟。除了简单操作之外,其他优势包括:由于消除硬件组件而减小占用空间,减少投资,降低备件的库存成本,以及由于MTBF(平均故障间隔时间)得到改善,其可用性更佳。
西门子发布全新技术支持电厂提升发电效率
西门子致力于研发HL级燃气轮机,并借此实现新一代的发电效率水平。2017年6月,西门子宣布将在杜克能源公司(Duke Energy)位于北加州林肯郡的现场对其HL级燃机技术进行验证。西门子以其成熟的SGT-8000H技术为基础对该技术进行了开发。西门子先进的HL级燃机融合了一系列经过测试的全新技术以及源于经验的最佳设计特性,以此达到效率和性能的更高水平。HL级燃气轮机发电净效率水平可突破63%,中期目标是净发电效率达到65%。
此外,西门子正通过将新开发的关键技术应用于现有的燃气轮机产品组合以加快推动技术升级和提升技术竞争力。在不远的将来,客户都将受益于燃气轮机效率和性能的进一步提升。这种方法也是帮助西门子客户在瞬息万变的市场竞争中脱颖而出的一系列行之有效的方法之一,即通过标准化和模块化大幅缩短交货周期和项目建设时间。
西门子全新的HL级燃气轮机包含三款机型:SGT5-9000HL、SGT6-9000HL和SGT5-8000HL。在单循环工作模式下,空冷式SGT-9000HL燃气轮机的发电量分别为545兆瓦(50Hz市场)和374兆瓦(60Hz市场)。SGT5-8000HL在单循环工作模式下的发电量为453兆瓦。三款燃气轮机都可实现超过63%的联合循环效率。
为实现卓越性能,这三款燃气轮机均需要在高燃烧温度下工作。为此,西门子专家开发了先进的燃烧技术、创新的多层涂层、超高效率的内部冷却技术以及经过优化的水-蒸汽循环。此外,经过优化的密封技术可最大限度减少冷却介质和空气泄露。与此同时,革新的3D打印叶片可为压缩机带来更高的气动效率。预定义的和预制的解决方案组件以及预先选择的供应商和产品可大大缩短项目建设时间,使项目迅速实现投产。全新燃气轮机可无缝接入西门子针对电厂运营商和电力公司的数字化产品中,并与西门子基于云的物联网操作系统MindSphere相连。通过MindSphere可获得来自西门子及其合作伙伴的极具价值的数据分析能力——利用对于燃气轮机运行和决策支持方面的洞察为客户带来切实益处。
“在数字化的推动下,发电领域的技术开发速度正在不断加快。” 西门子发电与天然气集团首席执行官Willi Meixner表示,“从2000年到2010年,西门子花了十年时间才将联合循环电厂的发电效率从58%提升到60%,在2016年进一步提升到61.5%则花了6年时间,而现在我们正在突破63%或是更高的效率水平。但是我们知道仅有速度和效率并不够——西门子解决方案的可靠性和成本效益以及精诚合作、融资和风险控制方面的支持对于客户同样重要。”
为了最大限度降低客户风险,西门子对HL级技术进行了全面、彻底的验证和测试。在西门子内部进行部件测试和原型试验之后,该技术目前正在客户现场实际条件下进行测试验证。“凭借全新HL级燃气轮机,我们的客户将为应对数字化未来做好准备。”Meixner补充道。
“我们看到在全球范围内可再生能源发展迅猛,但是在未来数十年燃气电厂仍将在能源结构中扮演重要角色,”Meixner表示。“由于可再生能源并网所带来的波动性不断增加,灵活性将成为燃气轮机的关键特性。西门子的HL级燃气轮机在单循环工作模式下可实现每分钟85兆瓦的爬坡效率。因此,诸如西门子HL级这样的高效、灵活的燃气轮机是波动性可再生能源比例快速攀升的能源系统的理想选择。”
西门子SGT-800型燃气轮机助力成都高新区分布式能源项目
近日,西门子在中国获得了2台SGT-800型燃气轮机的订单。携手杭州汽轮机股份有限公司,西门子为中国电力国际发展有限公司旗下的中电(成都)综合能源有限公司提供的这两台燃气轮机将用于四川省成都高新科技产业开发区西部园区的分布式能源站项目,该项目预计于2018年10月投运。
西门子提供的SGT-800型燃气轮机的输出功率为54兆瓦。2台燃气轮机将采用多轴配置的方式,安装在成都高新西区的燃气蒸汽联合循环电厂。成都高新区是国务院批准的首批国家高新技术产业开发区,西部园区以先进制造业为重点,该电厂将确保为园区提供蒸汽、电力和热。由于出色的效率和高可靠性,SGT-800型燃气轮机非常适合联合循环应用及热电联产,燃料利用率更可高达80%以上。其高可用性、高效率、低排放的特点也使其更具低生命周期成本及环保性优势。此外,由于SGT-800型燃气轮机具有超高的燃料灵活性,使得本项目能够充分利用四川省得天独厚的资源优势,将四川盆地开采出的天然气作为燃料,从而进一步降低客户的能源成本,并助力将成都高新西区打造成绿色环保,节能减排的可持续发展园区。
“中国将发展天然气分布式能源作为长期目标,这一产业也将迎来更为快速的发展。” 西门子(中国)有限公司执行副总裁兼发电与天然气集团大中华区总经理姚振国表示,“作为全球分布式能源领域的领导者,西门子将结合遍布全球的成功案例和中国客户的需求,不断推进本地化的业务模式,切实支持中国能源结构转型,实现可持续的能源未来。”
成都高新西区分布式能源项目的签署,是西门子深耕中国蓬勃发展的高新技术园区市场的一大突破。作为全球唯一可以提供从4兆瓦级到425兆瓦级燃气轮机的厂商,去年年初,西门子SGT-800型燃气轮机首登中国市场,应用在中国中部地区的山西国新能源在保德和昔阳的分布式能源项目;同年7月,SGT-800型燃气轮机进入华东和华南地区,分别应用于昆山协鑫蓝天与广西中马钦州产业园区的天然气分布式能源项目。截至目前,西门子SGT-800型燃气轮机在全球的总销量已超过320台,累计运行时间超过500万小时。
西门子分布式光伏示范项目落地上海
西门子位于上海西门子线路保护系统有限公司(SCPS)的屋顶分布式光伏项目成功投运。西门子及合作伙伴为SCPS分布式光伏交钥匙项目提供了包括软硬件产品在内的分布式能源系统解决方案。目前该项目运行稳定,成为西门子在中国推进分布式能源业务的示范项目。
SCPS分布式光伏项目装机发电量300千瓦,覆盖该工厂2000平方米屋顶面积,于今年5月17日正式并网。西门子为该项目规划、设计了整套解决方案,并提供了供配电设备和数字化能源管理解决方案。此外,西门子还对项目的现场施工进行了全程指导和质量把控,保证了SCPS屋顶分布式光伏项目的顺利落地。该项目每年预计可为SCPS节约6万元电费 ,并降低工厂15%的二氧化碳排放。
秉承绿色低碳环保的理念,西门子拥有完整的分布式能源解决方案,覆盖项目投融资、设计、供应链、运营维护等各个环节。在投融资方面,西门子可为客户提供创新的金融解决方案以支持项目的前期投入。在质保方面,西门子可为6兆瓦以上的集中式分布能源项目提供长达五年的质保。
基于SCPS项目,西门子还定制开发了分布式光伏监控系统,实时采集工厂的分布式发电、用电的各类数据,以监控工厂电力系统运行的稳定性及效率,进一步帮助业主实现节能降耗。不仅如此,该项目未来可以接入西门子物联网操作系统MindSphere,进行更智能的发电、用电管理。
国家能源局发布的《能源发展“十三五”规划》中提出,到2020年全国的光伏装机量将达到1.05亿千瓦,且发 展重心在分布式光伏。“随着中国能源消费需求的多样化和企业对节能减排要求的不断提高,我们看 到了分布式能源市场的巨大的市场机遇。”西门子(中国)有限公司执行副总裁兼西门子大中华区 能源管理集团总经理麦明锐表示,“西门子是全球最大的分布式能源解决方案供应商之一,在这 一领域拥有丰富的经验、成熟的解决方案和完整的产品线。我们致力于帮助中国客户通过这一 新型能源模式实现经济和环境效益的双重提升。”