隸屬于 IMA Automation 的業(yè)務單元 IMA EV-Tech 開發(fā)出基于倍福集成技術的新型動力電池電芯裝配線。其核心部件是 XTS 磁驅柔性輸送系統(tǒng)，與傳統(tǒng)解決方案相比，該系統(tǒng)具備更強大的軟件功能與顯著更緊湊的布局，由此打造出不僅運行效率高、質量穩(wěn)定，同時系統(tǒng)占用空間更小的裝配生產(chǎn)線。
每個 XTS 動子不僅能自己獨立控制運動軌跡，還能與另一套 XTS 系統(tǒng)的動子實現(xiàn)高精度同步協(xié)同作業(yè)
擁有 60 多年豐富行業(yè)經(jīng)驗、7400 余名員工、3500 多項注冊專利及全球工廠與子公司網(wǎng)絡的 IMA S.p.A 公司是制藥、化妝品、食品、茶以及咖啡加工與包裝自動化設備領域的全球領導者。為深化在電動汽車領域的布局，集團旗下 IMA Automation 特別成立 IMA EV-TECH 業(yè)務單元，專注于研發(fā)覆蓋電池電芯、氫燃料電池、牽引電機、電機定子和轉子等全鏈條電動汽車解決方案的完整生產(chǎn)線與裝配技術。IMA EV-Tech 銷售經(jīng)理 Fabio Tozzi 對此評價道：“我們最新推出的高性能電池電芯裝配系統(tǒng)，其成功研發(fā)很大一部分得益于倍福自動化解決方案的創(chuàng)新助力。”
單個電池電芯形狀類似于小型圓柱罐體。雖然其結構看似簡單，但要實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)卻是個相當復雜的過程。正極與負極之間由聚合物隔膜隔開，通過卷繞在一起形成卷芯。整個電芯由卷芯及其它元件組成，密封在圓柱形金屬容器內，并注入電解液。
01
XTS 助力實現(xiàn)高性能與緊湊空間并存
憑借數(shù)十年專業(yè)技術積累，該公司能夠滿足全球各地差異化的嚴苛能源供應商規(guī)范，這些規(guī)范明確了電站在特定情況下為保障電網(wǎng)穩(wěn)定所需實現(xiàn)的運行特性。“若發(fā)電廠在響應時間方面滿足更嚴格的要求，便可提供所謂的輔助服務。”Power Electronics 應用工程部經(jīng)理 David Dobón 在強調高性能控制技術重要性時指出。對運營商而言，其優(yōu)勢在于能以更高價格出售饋入電網(wǎng)的電力。“我們最初實現(xiàn)的系統(tǒng)切換性能為 130 毫秒內從消耗 150 兆瓦功率轉變?yōu)檩斔?180 兆瓦，而現(xiàn)在這一過程僅需 110 毫秒。”Power Electronics 公司控制系統(tǒng)團隊負責人 Agustin Cano 補充道。實現(xiàn)如此極速切換需要快速精準的自動化系統(tǒng)，Power Electronics 通過倍福的硬件與軟件方案達成了這一目標，從而能全面控制太陽能組件、電池及混合型這三種功率模塊類型。
當前市場主要由亞洲制造商主導，尤其是來自中國和韓國的企業(yè)。”由于國際層面缺乏真正的競爭，現(xiàn)有解決方案的技術發(fā)展一直較為緩慢。在這樣的市場環(huán)境下，我們的裝配線憑借其高效率、卓越裝配質量、緊湊占地面積，尤其是極具競爭力的總擁有成本脫穎而出。”
—— IMA EV-Tech 銷售經(jīng)理責人
Fabio Tozzi
XTS 和基于 PC 的控制技術對于 IMA 而言并非新興技術，多年來，IMA 與倍福保持著緊密的合作關系，長期選用包括嵌入式控制器、面板型 PC、TwinCAT 自動化軟件、EtherCAT 及相應 I/O 組件以及驅動技術在內的一系列成熟產(chǎn)品。除了這些倍福自動化架構的核心組件，IMA 此前已在制藥、食品飲料等多個領域的最新解決方案中成功應用 XTS 系統(tǒng)。“XTS 為我們實現(xiàn)目標提供了極具吸引力的應用潛力。”Fabio Tozzi 表示，“得益于基于 PC 的控制技術所具備的靈活性，尤其是 TwinCAT 自動化軟件，XTS 為我們帶來了一項重要優(yōu)勢 — 即能夠通過特殊運動曲線對每個動子進行獨立控制。實踐證明，這一特性完美契合本次應用的特定需求。”
裝配線由五大模塊構成
每個系統(tǒng)單元均配備一臺 C6030 工業(yè) PC 與 CP3916 多點觸控控制面板,其中三個單元還額外集成了 CP3918 控制面板。整套控制系統(tǒng)搭載先進的伺服驅動技術，包括 AX8000 多軸伺服系統(tǒng), the AM8000 伺服電機及 AMP8000 分布式伺服驅動系統(tǒng)，確保高性能與高可靠性。為進一步提升流程效率，系統(tǒng)內部配置了五套環(huán)形 XTS 系統(tǒng)，總長約 43.5 米，專用于產(chǎn)品線性輸送。
據(jù) IMA EV-Tech 介紹，該應用系統(tǒng)的顯著特征在于采用模塊化高效結構，可實現(xiàn)井然有序且易于擴展的生產(chǎn)流程管理。裝配線按功能模塊劃分，符合清晰的操作邏輯；工業(yè) PC 與現(xiàn)代控制面板的集成則確保了系統(tǒng)可靠性及便捷監(jiān)控。XTS 系統(tǒng)的運用更實現(xiàn)了極其靈活且精密的工件搬運方案，完全符合工業(yè)自動化最新標準規(guī)范。
02
高精度電池裝配
電池電芯裝配過程面臨諸多挑戰(zhàn)，因為其搬運、加工以及檢測等各個環(huán)節(jié)都需以極高速度運行，同時對成品質量還制定了極為嚴苛的標準。這就要求系統(tǒng)不僅要速度快，還必須確保極高的精度 — XTS 動子憑借 ±0.25 毫米的定位精度完美契合了這一嚴苛需求。
在這條新型裝配線上，IMA EV-Tech 幾乎全線采用倍福技術生態(tài)系統(tǒng)：包括 CPU、面板型 PC、通信模塊、I/O 模塊、AX8000 伺服驅動器、AM8000 伺服電機和 AMP8000 分布式伺服驅動系統(tǒng)、EtherCAT（Safety over EtherCAT，F(xiàn)SoE）、TwinCAT 自動化軟件，以及作為整套系統(tǒng)核心的 XTS。對于 Fabio Tozzi 而言，這一選擇順理成章 — 特別是基于 PC 的控制系統(tǒng)的開放性架構還支持集成第三方設備，如電氣檢測系統(tǒng)、專用控制器或定制化搬運系統(tǒng)。他補充道：“倍福提供的技術支持至關重要。我們既能與意大利子公司直接溝通，在需要時還可獲得德國總部的支持，這促使我們建立了真正的技術合作伙伴關系。通過參加專業(yè)培訓，我們的團隊得以全面掌握 XTS 系統(tǒng)，從而充分發(fā)揮其技術潛力。”
卓越的系統(tǒng)靈活性優(yōu)勢
盡管電芯的形狀和尺寸已實現(xiàn)標準化，但裝配線仍需具備處理特定產(chǎn)品變型的能力。這需要增加諸如加裝塑料件等工序。此類系統(tǒng)若要快速適應不同生產(chǎn)需求，就必須保持極高運行效率。據(jù) Fabio Tozzi 介紹，在此應用場景中，XTS 系統(tǒng)與 TwinCAT 自動化軟件構成了確保項目成功的關鍵要素。
由 IMA EV-Tech 研發(fā)的該裝配線還可按需集成新增工作站與設備。這一特性顯著提升了系統(tǒng)靈活性 — 未來既可增補新工藝流程，也能選擇性跳過特定工序。所有這些功能使得產(chǎn)品變型管理更為便捷，且不會影響整線性能。“在開發(fā)圓柱電池裝配線的同時，我們已同步推出了方形電池的裝配解決方案。”Fabio Tozzi 補充道。“方形電池在尺寸規(guī)格、工藝流程及裝配組件方面存在顯著差異，這要求設備具備更高的靈活性。我們的目標是為市場提供模塊化解決方案，既能適配每位客戶的個性化需求進行適配，又能集成所有必要的工藝流程。與此同時，我們致力于持續(xù)提升系統(tǒng)性能，并減少所需操作人員數(shù)量，這對于那些計劃將生產(chǎn)基地從亞洲遷往歐洲或美國的企業(yè)而言，正是至關重要的考量因素。”
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業(yè)，創(chuàng)立于1980年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場總線組件、驅動技術、自動化軟件、無控制柜解決方案以及工業(yè)圖像解決方案既可作為獨立的組件使用，也可將它們集成到一個完整的控制系統(tǒng)中，適用于各個行業(yè)領域。經(jīng)過40多年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設立40家分支機構，加上全球的合作伙伴，業(yè)務遍及75個國家和地區(qū)。
倍福于1997年進入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工350人，辦事處遍及國內30座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應用于半導體、光伏太陽能、風力發(fā)電、鋰電池制造、電子制造、汽車制造、機器人、數(shù)控機床、包裝機械、煙草機械、塑料加工、物流輸送、流程工業(yè)以及智能建筑等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于2014年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內享有“創(chuàng)新引擎”的美譽。倍?；赑C的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將IT技術、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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