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能源智能助力智慧业务探讨

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《仪器仪表标准化与计量杂志》2014年第六期

1优化水、空气、燃气、电和蒸汽

罗克韦尔自动化面对能源分析的挑战,使用FactoryTalkVantagePoint能源包。该软件包中包含了FactoryTalkVantagePoint企业制造智能(EMI)软件和能源专用模型、图表、趋势图、仪表板和分析工具,可提供更多的能源数据。该公司还提供FactoryTalk能源评测(EnergyMetrix™)软件,读取重要的能源信息;还有AB的智能中心(IntelliCENTER®)能源软件,用于在马达控制中心对智能马达控制设备进行能源预配置。这些软件包可以配合使用,形成适配的解决方案。总之,这些工具可帮助工厂和运营经理收集、记录和储存能量数据,然后能查看到具体单元、生产线和机器的资源消耗。能源智能可以提供更深入的水、空气、燃气、电及蒸汽的分析数据,也被称为WAGES(Water,Air,Gas,Electricity,Steam)。“在改造他们的设施及运行前,制造商需要知道他们是如何使用能源的,”罗克韦尔自动化发电和能源管理可持续生产的市场开发经理玛丽•伯贡(MaryBurgoon)说。小型发动机制造商百力通(Briggs&Stratton)在2011年部署了FactoryTalkEnergyMetrix软件,以及12台Allen-Bradley®的PowerFlex700变频驱动器,作为在密尔沃基再生电力可靠性测试实验室项目的一部分。EnergyMetrix应用记录和储存了来自Allen-Bradley或第三方的功率计的能源数据。该软件还能收集来自控制器、第三方设备或手工输入的能源使用、流量、温度和压力等信息。百力通可靠性实验室的经理需要系统具有定制可视化和历史跟踪的能力,跟踪和测量最高优先级的电源问题。他们通过EnergyMetrix软件采集密尔沃基校园中所有安装的Allen-BradleyPowerMonitors电表信息。然后,创建关于能源使用趋势的报告,与工厂的各个部门共享。PowerMonitor电表类似于住宅电表。用户通常将它们安装在厂内的主线路和开关设备上。有些客户甚至使用PowerMonitor电表来检查自己电表的准确性。“我们的客户已经能够从过去很高的能源账单中节省数十万美元的电费,”考夫曼说。百力通从系统中获得的信息,每年帮助实验室发出了高达556000千瓦小时的电力。该捕获的电力反馈到工厂的内部电网。公司预计:每年从再生项目中大约能节省5万美元。

2助力机器操作员

能源智能还可以帮助工厂操作员对自己的行为如何影响能源消耗做出更明智的决策。许多机器已经有计量功能,提供性能数据。能源智能工具就是要提取这些数据,并将其转化为分析功率信息。“我们正在让操作员对如何使用机器、生产什么产品和设备的设置做出一些决策,”罗克韦尔自动化的信息软件产品经理扬•平乐(JanPingle)说。“能源智能正在从资产层的实际生产信息自下而上地驱动能源信息。如果你可以把能源和生产信息关联到一起,你会得到更加细致的信息,做出更好的决策。”通过捆绑这些数据,操作员可以看到维护问题是否会引起能量损失。能源智能使操作员能够实时查看趋势和关键绩效指标(KPI),帮助他们做出影响能源使用的维护决策。操作员可以对监视系统输入操作限制。如果机器的运行超出这些限制,操作员可以采取适当的行动,平乐说。该数据使公司改变他们的行为方式,最终提高盈利水平。能源智能工具的使用已经超出了能源密集型过程工业的范畴,而得到了广泛的应用。更多的离散型制造企业,如:食品和饮料的包装、汽车制造商,正在安装能源智能软件包。“人们看到了节能的效果,我坚定认为:能源智能最终会成为必须的选择,而且在多个行业遍地开花,”考夫曼说。

3数据收集

数据收集是实现能源管理的第一步。一个全面的方法需要包括生产过程中所有的能源消耗。这种方法,通常被称为“WAGES”(水,空气,燃气,电,蒸汽),涵盖了一次和二次能源。在此上下文中,“燃气”代表一次能源(石油,天然气,煤等)。而水,燃气,空气和蒸汽的消耗往往可以轻松地用标准过程仪表测量(如由罗克韦尔自动化公司的战略合作伙伴,恩德斯豪斯提供),用电量的全面数据通常在工厂不适用。虽然大多数工业设施通常用电表计量各个工厂、区域、甚至单元的电能消耗;各个压缩机、泵、电机、机器等所消耗的能量往往是未知的。如不纳入最新自动化和能源管理解决方案。这在现有工厂是特别真实的。任务变得更具挑战性,考虑到能源也用为原料。而在一次能源使用的数据往往是不错的,而在旧厂房中的用电量数据就差强人意了。罗克韦尔自动化提供了一套电表,用于测量电力消耗,其中包括一个完整系列的艾伦-布拉德利功率监视器。而在旧工厂应用中,它往往是更容易使用单独的设备来测量和收集的电力消耗数据,公司认为它有一个更好的方法:处理数据收集和监控生产过程用同一台PLC。把能源计量与过程控制整合于一台控制器提供了一种经济有效的方法,使控制器能够直接对能源消耗的变化作出回应。这种方法还可以使机器制造商地优化他们的机器。与恩德斯豪斯公司合作,使罗克韦尔自动化能提供了一套完整的现场仪表,测量各种能源介质,如水,空气,燃气,石油,汽油和蒸汽。合并来自不同供应商各种传感器的数据,以及从所有能源的数据,罗克韦尔自动化采用开放的SQL数据库。

4数据可视化和分析

一旦数据集成和可用,下一个步骤是使用关键绩效指标(KPI)把脉和解释能源数据,使工厂员工在仪表板上看到可视化信息,能够对能源消耗的变化进行监视、了解和响应。根据ARC的调查反馈,最重要的能源相关的KPI包括:•产出单位的能源使用;•单位产出的能源成本;•每个输出值的能源成本;•当前能源消耗/成本对比历史平均水平;•当前能源消耗/成本对比“黄金批次”。上述KPI的挑战包括对WAGES里一次和二次能源测量和交往准确当前值;为生产输出的变化值调整;和为天气相关和其他非生产相关的因素调整KPI。当评估历史数据和黄金批次时,重要的是还要包括背景数据,如天气、温度、或星期几。历史数据使工厂执行回归分析,为计划的产量预测能源使用。对电力和一次能源,这可以显著提高规划和更低的成本。

5罗克韦尔自动化的方法

罗克韦尔自动化包括较大制造智能方法下的能源智能。启用软件包括罗克韦尔自动化的FactoryTalkVantagePoint,FactoryTalkEnergyMetrix和IntelliCENTER能源。公司的可扩展能源管理解决方案意味着用户可以在单元或工厂级用一个小安装开始,然后扩大到包含多个工厂。为了简化实施,公司提供预定义模板和仪表板。

6EnergyMetrix嵌入在FactoryTalk中

IntelliCENTER能源软件为智能马达控制中心的智能马达控制设备的FactoryTalkEnergyMetrix软件提供了预配置,包括变速驱动器、过载继电器、和SMC控制器。FactoryTalkEnergyMetrix软件收集、记录和存储从Allen-Bradley或第三方功率表电能数据,捕获所有的一次和二次能源信息。而重点是电能,EnergyMetrix收集、计算、汇总和历数所有的能源。此外,该公司的PowerMonitors可以通过EnergyMetrix进行配置。有了FactoryTalkEnergyMetrix,用户创建报警参数,当能源使用水平达到临界水平时,发送人机界面和电子邮件警报。除了能耗,用户可以测量和监视电能质量。EnergyMetrix还可以创建从工厂到电力公司的链接,包括合同的细节,如费率和需求费用。这使工业组织通过削减高峰用电需求而降低成本。该应用程序可以比较选择费率表来分析潜在的成本节约,创建能源预算和预测,对比实际数据跟踪朝节能目标的进展情况。电能质量分析功能让用户了解电源的质量以及它如何影响生产线或设施。对于一个全面的能源管理系统,罗克韦尔自动化提供的VantagePointEnergy,它使用EnergyMetrix作为一个数据源。连接器有助于确保平稳过渡,使用户能够从EnergyMetrix扩展到VantagePoint。VantagePointEnergy,一个到VantagePoint企业制造智能(EMI)软件的增加项,包括模型、图表、趋势图、仪表板和分析工具。这些工具可以访问更多的能源数据。用户可以在整个组织汇总和监测能源数据,包括以前孤岛中的数据。VantagePointEnergy连接到生产数据源--实时、历史、关系和交易--创建一个单一的虚拟生产模式,可以给现在的角色访问、汇总和关联--适当的信息。

除了随时可用的模板,该软件可以让用户创建自己能源的KPI。随着回归与相关性分析和能源成本的优化,罗克韦尔自动化有信心,通过优化能源消费和生产可以帮助用户节省高达20%的能源。除了恩德斯豪斯和其他现场仪表以及罗克韦尔自动化自己的PowerMonitors和软件解决方案,该公司还有一个专家团队,可以协助客户从最初审计到最后实施。

作者:华镕单位:罗克韦尔自动化(中国)有限公司

仪器仪表标准化与计量杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
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