方案名称：西门子光伏行业运动控制解决方案

公司名称：西门子（中国）有限公司

应用行业：光伏行业

方案描述：

在中国“3060”双碳目标的全力推进下，光伏行业正处于高速发展期。硅片是光伏电池材料的核心元件，其切割工艺历来是行业研究的热点。能够将各种硬、脆性材料切割分解为片状的多线切割机，可达到提高切割精度，提高工作效率，节省原材料，减少下道工序工作量的目的，也因此成为光伏行业中的宠儿。西门子识别到光伏行业数字化浪潮中的痛点，针对多线切割机的智造，开发出一套完备的数字化整体解决方案，帮助相关的科技型企业冲破技术藩篱，把握发展红利。

多线切割机需要将开方机开方后的硅棒按要求在1-2小时的加工时间内切割成厚度为120到175微米的硅片，这就要求设备的线网速度在20到40m/s之间，线网张力为3-15N等。为满足上述多线切割机的技术要求，西门子制定的数字化整体解决方案以高端运动控制系统SIMOTION D为基础，通过SINAMICS S120高性能伺服驱动器与SIMOTICS 1PH8和SIMOTICS 1FK2高性能伺服电机，实现稳定可靠的速度控制、定位控制、同步控制与张力控制等，这一组合紧凑、可灵活扩展，经济性好。同时系统还具备“断电不断线”的功能，能够有效避免由断电引发的生产中断，将损失最小化。一体化的解决方案，也少不了PROFINET总线系统的通讯连接，能够灵活、可靠地采集驱动器、控制器、人机交互界面（HMI）和分布式IO外设的数据，为数字化的运动控制系统保驾护航。

技术创新：解决方案所使用的伺服控制系统稳定可靠，集收放卷控制、张力控制、排线控制及同步控制等多种功能于一身；AIM+ALM有源整流+电容组的方案大大降低了意外停车时的断线率；紧凑的安装配置提高了空间利用率，从而有效节省接线时间；成熟应用的方案和内置功能块能够大幅缩短调试时间。

典型案例：湖南宇晶机器股份有限公司，是一家与5G产业、新能源产业及半导体产业息息相关的科技型企业，市值超25亿元，累计拥有国家专利173项，深耕精密数控机床领域20余年，从湖南益阳走向全国和国际市场。公司产品主要用于太阳能光伏硅片、手机触摸屏及后盖、蓝宝石、碳化硅及陶瓷等硬脆材料的精密加工。2019年，宇晶启动技术升级战略，与西门子共同着手光伏硅片切割样机开发，以期加快技术研发和沉淀，提高自身的市场竞争力，满足不断升级的行业需求。

在过去两年多的时间里，西门子与宇晶共同致力于开发硅片多线切割机控制系统相关技术。针对多线切割机“快、准、稳”的应用特点，西门子为宇晶度身定制了既匹配市场主流技术需求又兼容未来发展趋势的整体解决方案。

宇晶与西门子在各自优势领域的结合，最终达到“1+1＞2”的效果，实现了产能、技术、销量的多赢。

产能方面，即使受疫情影响，宇晶的多线切割机年产能仍从2020年的30余台快速提升至2021年的近200台。面对宇晶的旺盛需求，西门子团队与多方密切沟通和协调，全力保障产品如期交付。2022年，接近20%市场份额的生产目标已排上日程。从0到20的飞跃，宇晶仅用了两年。

技术方面，宇晶多线切割机的关键数据均高于行业平均水平。西门子的数字化整体解决方案的综合技术优势帮助宇晶提升了设备的稳定性和可靠性，大大降低了整机箱振动率，从而进一步提升了设备的切割良率。目前，宇晶多线切割机的切割良率可达97%以上，单刀出片数超过3700片。

稳定的产能与出色的技术表现也引来了市场的热情反馈。宇晶2022年第一季度财报显示，归属于上市公司股东的净利润同比增加827.17%，这正得益于多线切割机销量的爆发式增长。

符合智能化发展的产品/技术介绍：西门子兼顾速度与精度的数字化运动控制系统帮助多线切割设备有效规避了切割过程中断线、停机、粗糙度过大等工艺难点，大大降低了切割过程中的材料损耗；同时，一网到底的PROFINET解决方案能够灵活、可靠地采集交互包括CMS在内的各类数据，为设备的智能化控制奠定坚实的基础。