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现场总线注入新理念:节能

导读: 其实,PROFIenergy节能的中心任务和原理,就是在间歇时间里关闭所有不需要的耗电器。而在实际应用中,随着工业场合的不同,间歇的状态和原因也多种多样。为了适应间歇的多样性,PROFIenergy定义了多种应用模式。

  随着中国自动化应用环境的不断改善,新的节能技术在不断地被引入中国,例如源于欧洲汽车制造业的PROFIenergy技术,就巧妙地将节能的理念培植于现场总线技术之上,借助于PROFIBUS&PROFINET应用的普及性,使总线技术成为了节能管理“联姻”的新对象。

     PROFIenergy是指PROFINET用户组织定义的一个与制造商无关的行规,这一行规提供了灵活的、智能的、在短期内关闭一个耗能组件或整个生产单元的方法。与传统的方法相比,PROFIenergy行规通过网络途径来协调耗电设备的运行状态,并采集相关的能量数据,为企业的灵活节能带来了新的选择。

     利用工业间歇实现灵活节能

     无论是自动化设备制造商,还是机械设备制造商及用户,都可以根据自身的情况参与到PROFIenergy的应用中。对于自动化设备制造商,可以从产品的接口做起;而机械设备制造商和生产设备的用户,则可以将PROFIenergy融入生产实践中的各种方案。

     其实,PROFIenergy节能的中心任务和原理,就是在间歇时间里关闭所有不需要的耗电器。而在实际应用中,随着工业场合的不同,间歇的状态和原因也多种多样。为了适应间歇的多样性,PROFIenergy定义了多种应用模式。

     首先,是短暂暂停期间关闭耗能设备的模式。短期暂停的时间范围从几分钟到一个小时,最常见的例子比如午间休息。在短期暂停时可以仅关掉耗能设备的一部分。通过设定,在节能的同时并不会影响车间的可用性,如果用户要求暂停结束时具备完全生产能力,就可以无延迟地实现。其次是长期暂停期间关闭耗能设备的模式。这类暂停最常见的情况是夜间及周末,因为这种暂停时间相对长得多,便有更多的耗能装置可切换到节能模式,甚至可以将整个车间区域置于节能模式,这类暂停期间实现的节能量也最大。

     还有一种不时发生的情况,属于非计划的暂停期间关闭耗能设备,这种情况的特点就是非预期性,其中断时刻与长度不可预知。例如,当材料流暂时中止时就会发生这样的暂停。在这种情况下,即使车间单元中存在复杂依存的耗能部件,使用PROFIenergy也能够实现协调处理,所以在这种非计划的情况下也可以实现节能。

     而为了实现用户对能源需求的测量与可视化,PROFIenergy也能够提供信息方面的支持。PROFIenergy允许以统一格式从设备读取、记录电能等能耗数据,并以人机界面等设备媒介对这些数据进行显示,以备进一步处理。PROFIenergy的这些功能通过提供运行期间的负载及管理数据,为进一步的节能和节约成本提供基础。

     基于PROFINET机制应用简便可靠

     PROFIenergy接口以可靠的PROFINET机制为基础,结构可谓既清楚又简单,便于在自动化设备中得到迅速实现。而其对现有程序兼容的扩展性和可靠性,则是获得用户高度认同的根本保证。

     例如,生产设备的操作者最清楚对设备运行的需求情况,同时也最了解生产设备的负荷运转状况以及计划内安排的停机时间。

  他可以非常恰当地协调各个设备的关闭与重启。而机器制造商则掌握了切削、粘接或焊接等相关生产工艺,可以妥善设定如何在间歇过程中最佳地利用可使用的时间,而避免出现工艺逻辑上的冲突。这样,操作者不需要掌握下端技术与工艺,只需要掌握自己熟悉的现场生产状况和时间计划,就可以从容地协调节能。
 
     注重开放性集成降低节能成本

     PROFIenergy使用现有的PROFINET机制,保证了快速、简单地实现节能。PROFIenergy命令通过PROFINET网络传输,使得单个现场设备或整个现场单元能够灵活地参与智能能源管理策略。而众多现场设备无论支持还是不支持PROFIenergy功能,都可以工作在同一个PROFINET线缆上,所以将其集成到现有系统中并不复杂。

     在大多数情况下,靠用户手动关闭不需要的能耗设备比较复杂和繁琐。而一些自动化方案要求在控制柜中有附加的硬件、额外的空间和分散的布线。而PROFIenergy则是将切换功能集成到设备内,使所有的命令在现有的网络上传播。对用户来说,这种简便且节省的方式无疑是节能的良好选择。

     点评

     目前PROFIenergy既有的应用主要集中于汽车行业与制造业。但从各行业节能的大趋势和PROFINET已具有的较广泛的应用基础来看,这一技术还具有在其他各类行业拓展的广泛空间。

     PROFIenergy的节能主要通过“间歇时间关闭耗能设备”来实现,各行业具有不同的生产工艺、周期特点,其间歇的情况也就各不相同。而PROFIenergy对于多种间歇期的灵活定义,无疑满足了其在多行业拓展所需的适应性。 

     举一个很典型的例子,某生产线在短间歇中可以通过关闭一个粘接机械手实现节能,而在长间歇中情况相对复杂,还必须考虑粘接剂会不会硬化等问题,在间歇结束时也要重新确认粘接质量,确保不会生产出废品。这些复杂的关系由设备自行处理,解放了用户由于要达到节能效果而不得不承担的复杂操作,使PROFIenergy具备了可靠性和易用性的优势。

     当前,节能成为广大企业面临的非常现实的问题。在考虑节能方案时,企业并不仅仅要考虑到节能量,还需要考虑到实施成本、相关技术方案的兼容性和可扩展性,以及操作实施的简便性,这些因素都是企业选择及实施节能方案的关注点。

     而基于PROFINET机制的特点,使PROFIenergy在成本方面占据了比较大的优势,一方面,用户无需为支持PROFIenergy的设备单独配备一条线缆,而只是在原有的PROFINET系统中“锦上添花”,相当于对PROFINET总线进行更充分的利用,这无疑将在成本层面上赢得用户好感。

     链接:PROFIenergy应用实例

     简易的生产设备主要由一个上位控制器组成,它控制着一个下位传送带和一个机械手。在传送器和机器手之间存在着一种技术依赖关系,这是由工艺过程所决定的;传送带必须在机械手之后的2分钟关闭,又必须在机械手之前2分钟启动。

    PROFIenergy为传送带和机械手提供时间信息。传送带的关闭时间为1分钟,接通时间同样为1分钟。其次,设备在重新启动之前必须至少关闭2分钟。因此,最短间歇时间为4分钟。

     这个简单的例子表明,在了解了生产设备中的技术相互依赖关系并掌握了设备特定的知识之后,即使最复杂的依赖关系也能够使用PROFIenergy来进行协调和编程。因此,用户可以将其设备按照作业特点减速运转和停车,并在间歇结束后安全而可靠地重新启动。

 

责任编辑:siliver
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