Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů

Transkript

1 Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů Ing. Vratislav Kořínek technická řešení a prodej B+R automatizace spol. s r.o. Na Radosti Praha 5 vratislav.korinek@br-automation.com B&R

2 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

3 Váš partner pro automatizaci Soukromá společnost Založena 1979 v Rakousku zaměstnanců, 168 poboček v 68 zemích Obrat 2011: 410 Mio 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

4 Vedoucí společnosti ve svém oboru věří v B&R

5 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

6 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

7 Měření energetické spotřeby a technického stavu strojů B&R

8 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

9 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.

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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

15 Condition Monitoring Condition Monitoring Měření technického stavu stroje

16 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.

17 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

18 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

19 Měření energií Měření energií Využití MES/DCS

20 Měření energií typy energií Elektřina Plyn Paliva Pára Teplo Stlačený vzduch Voda Další typy energii...

21 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

22 Typ měření / Měření pulzů Measuring tasks: Quantity (Flow) of heat / water / electricity / gas / fuel oil Metering pulses Accumulated pulses / pulses per unit of time

23 Typ měření / Analogový signál Measuring tasks: Flow of heat / water / gas / fuel oil / compressed air Analog signal 0/4...20mA Accumulated signal / current value

24 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

25 Typ měření / M-Bus Measuring tasks: Quantity (Flow) of heat / water / electricity / gas / fuel oil / compressed air M-Bus fieldbus protocol Accumulated counters

26 Typ měření / Řuční zadávání hodnot Measuring tasks: Unmetered energy, estimated values, fixed charges Manual input Accumulated pulses / value per unit of time

27 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

28 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)

29 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.

30 Správný čas pro vaše dotazy