Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů
Ing. Vratislav Kořínek technická řešení a prodej B+R automatizace spol. s r.o. Na Radosti 184 155 21 Praha 5
[email protected]
© B&R
Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů Agenda Představení B&R Obecné požadavky na terminály MES Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů Závěr
© B&R
Váš partner pro automatizaci Soukromá společnost Založena 1979 v Rakousku 2.300 zaměstnanců, 168 poboček v 68 zemích Obrat 2011: 410 Mio € 150.000 strojů/ročně s B&R
Neustálé inovace díky trvalým investicím do R&D Integrované automatizační řešení pro řízení strojů a procesní systémy Odbornost ve všech odvětvích průmyslu
Vedoucí společnosti ve svém oboru věří v B&R
Požadavky pro terminály a PC MES/DCS Udržitelnost a návratnost – future proof Životní cyklus – koho zajímá? Podpora HW – jak dlouho? Podpora SW – jak dlouho? Form-fit-funkcion kompatibilita
Kvalitatavní požadavky – certifikace CE, cULus, GOST-R, GL
Požadavky pro terminály MES/DCS Technické parametry Stupeň krytí IP – až do IP69K Standardně IP65 front IP20 back Kompletní krytí IP6x ze všech stran
Konstrukce kov versus plast Interní konstrukce – odolnost vůči vibracím
Integrace RFID/LEGIC(VW standard) Garantovaný funkční teplotní rozsah Vzdálená diagnostika
Výběr komponent Made by B&R Austria
Maintenance controller for monitoring and control functions Temperature monitoring Fan control Panel identification Panel operation (keys, touch screen, locking times) Backlight control Statistical data
Automation Device Interface - ADI Uniform software interface Maintenance controller data Updates (Firmware, BIOS) Settings for the integrated UPS Reports !!SNMP support!! – automatic device identification
Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů
© B&R
Motivace úspory energií Spotřebováváme stále více energie. Proč? -> chceme více -> potřebujeme více -> produkujeme více -> více plýtváme -> více transportujeme
A současně se požaduje -> všechno musí být rychlejší -> energeticky méně náročné
Ale fyzikální zákony jsou neúprosné -> účinnost energetického systému je vždy menší než 1, tj. dochází ke ztrátám -> ale dobrou zprávou je, že nám nebrání hledat energetická optima a snažit se jim přiblížit
Fakta
Současné obráběcí stroje mají aktuální spotřebu z 50% až 70% nezávislou na aktuální produkci. Odhaduje se, že minimálně 20% aktuální spotřeby stroje lze ušetřit prostřednictví lepší regulace jednotlivých složek. Další množství energie se dá ušetřit vhodnou volbou automatizačních komponent.
Energie – jedna z velkých výzev Úspora energií je jedna z velkých aktuálních výzev současnosti 15 června 2011 byla publikována norma ISO50001, která řeší management energetických systémů a její implementace má za cíl snížit energetickou spotřebu u 60% procent STÁVAJÍCICH výrobních zařízení a továrnách – „brown fields“ Realizace velkých finančních úspor – předpoklad zvýšení ceny energií o 20% do roku 2020
Obchodní cíle Snížení nákladů na energie Vztah mezi náklady na energie a náklady na výrobu Spočítatelnost nákladů na jednotlivé uživatele energií. Identifikace a zdůvodnění energetických nákladů Snížení prostojů na základě monitorování kvality energií Předcházení neohlášeným prostojům Reporty a grafy spotřeby energiíí pro stroje, linky, oddělení továrny nebo celé holdingy Požadavek na získání a analýzu informací o energiích s minimálními investičními náklady
Výzkum v oblasti úspory energií
Jak dosáhnout energetických úspor u strojů a výrobních celků: Optimalizace řízení strojů Klíčové slovo: Automatizační technika, senzorika, akční členy
Optimalizace procesů Klíčové slovo: měření energií, optimalizaze výrobních postupů, condition monitoring
Optimalizace návrhu nových systémů Idea energetické úspory již od počátku návrhu stroje/technologie/továrny Kíčové slovo: vetší nasazení IT, úsporné technologie pohonů
Optimalizace nakládání s materiálem Klíčové slovo: úspora materiálu, rychlejší ŘS
Přístupy ke snížení energetické spotřeby
Nahrazení energeticky náročných akčních členů např. Stlačený vzduch je nejdražší médium
Analýza výrobní linky komunikace a optimalizace procesů
Decentralizace komponent jednodušší kabeláž, jednodušší výrobní celky
Condition Monitoring – sledování technického stavu strojů preventivní údržba k minimalizaci opotřebení a závad
Měření energie a aktuální zobrazení dlouhodobé sledování spotřeby, vyhodnocení spotřeby a následná reakce
Přístupy ke snížení energetické spotřeby
Rychlejší řídící systémy
Inteligentní řízení kvalitní regulace, autotuning, Model-based design
Integrovaná bezpečnostní technika - Smart Safe Reaction Nouzové zastavení stroje nemusí být kritické Integrace otvírá nové možnosti Stroj je bezpečnější a produktivnější
Condition Monitoring
Condition Monitoring Měření technického stavu stroje
Condition Monitoring Jak přinese sledování stavu snižování energetickou úsporu? Prevence neplánovaných poruch narozdíl od jejich hašení Lepší využití zdrojů a spotřebního materiálu, např. mazivo Zlepšení produktivity a kvality produkce nejenom stroje, ale celé linky a technologie Pracuje stroj stejně jako když byl nový? – např. poškozené ložisko znamená vyšší spotřebu nebo větší zmetkovitost
Integrovaný Condition Monitoring je předvídatelný a zvyšuje celkovou spolehlivost.
Condition Monitoring Jak funguje integrovaný Condition Monitoring? Kontinuální vyhodnocování relevatních měřených údajů Komplexní vyhodnocení stávajících měřených údajů a informací v reálném čase Informace o aktuálním stavu obsluze i servisu – za servis může odpovídat obsluha Zlepšení výrobních procesů díky zpětné vazbě
Condition Monitoring Jaké jsou požadavky na integrovaný Condition Monitoring? Musí být technicky možný a ekonomicky zdůvodnitelný Bezproblémově integrovatelný do stávajícího systému Efektivně vyvíjený (MATLAB, Codegenerierung, C++, IEC61131…) Zkušenosti a znalosti procesů jsou zapotřebí, alespoň pro základní nasazení
Integrovaný Condition Monitoring je nová technologie pro automatizaci a otvírá nové možnosti využití Reference –
Bratislava
Měření energií
Měření energií – Využití MES/DCS
Měření energií – typy energií Elektřina Plyn Paliva Pára Teplo Stlačený vzduch Voda Další typy energii...
Typ měření / Elektrická energie
Measuring tasks: Electricity
Currents (20mA / 1A / 5A) (int. calc. max.50A) Voltages (480 VAC)
Currents, Voltages, Frequency,... Power (real-reactive-apparent), Energy
Typ měření / Měření pulzů
Measuring tasks: Quantity (Flow) of heat / water / electricity / gas / fuel oil
Metering pulses
Accumulated pulses / pulses per unit of time
Typ měření / Analogový signál
Measuring tasks: Flow of heat / water / gas / fuel oil / compressed air
Analog signal 0/4...20mA
Accumulated signal / current value
Typ měření / Modbus TCP + Profibus DP + Powerlink
Measuring tasks: Quantity (Flow) of heat / water / electricity / gas / fuel oil / compressed air
Modbus TCP/Profibus DP fieldbus protocol
Accumulated counters / current values
Typ měření / M-Bus
Measuring tasks: Quantity (Flow) of heat / water / electricity / gas / fuel oil / compressed air
M-Bus fieldbus protocol
Accumulated counters
Typ měření / Řuční zadávání hodnot
Measuring tasks: Unmetered energy, estimated values, fixed charges
Manual input
Accumulated pulses / value per unit of time
Příklad úspory nákladů za stlačený vzduch Reference: AUDI Ingolstadt začalo optimalizovat tlak v rozvodech stlačeného vzduchu pro 6 a 12 bar v roce 2006
Audi Werk Ingolstadt Prozessbild B&R APROL Leittechnik
Příklad úspory nákladů za stlačený vzduch Výsledek: Tlak vzduchu v rozvodech se nyní mění nepatrně bez rozdílu zatížení Optimalizace stávající infrastruktury na základě měření -> spotřeba klesla o 12,5 % elektrické energie méně oproti původnímu stavu (6,5Baru. Na 6,2Baru)
Závěr
Továrna je komplexní organismus Je nutné přemýšlet na různými souvislostmi Vhodné využití synergických efektů => 1+1 = 3 Inteligentní řešení prostojů a odstávek Celkové hospodaření se zdroji
Nasazení moderních informačních systémů na bázi MES/DCS přináší celkové posouzení energetické bilance továrny. Je to jeden z milníků na cestě za snížením spotřeby energie.
Správný čas pro vaše dotazy …
