Zvýšení efektivity procesů a snížení spotřeby energie pomocí sledování stlačeného vzduchu
Inovativní, předem připravená řešení skříní usnadňují výrobcům sledování spotřeby energie a zlepšování výkonu strojů.
Technologie pro sledování stlačeného vzduchu využívají cyklus „Vidět, rozhodnout, jednat“ (See, Decide, Act) k automatizaci a digitalizaci detekce úniků. (obrázek se svolením společnosti Emerson)
Autor: Hendrik Priemer, produktový manažer pro aplikace IIoT, automatizace strojů ve společnosti Emerson
Pneumatické systémy pohánějí mnoho procesů na zpracovatelských a balicích linkách. Při nekontrolovaném provozu však může docházet k únikům stlačeného vzduchu a neefektivní procesy mohou spotřebovávat více energie, než je potřeba.
K tomu obvykle dochází, když výrobci nemají přístup k podrobným místním údajům o tom, kolik stlačeného vzduchu jejich stroje nebo linky spotřebují. Za účelem zvýšení efektivity procesů, snížení nákladů na energii a udržitelnějšího provozu balicích a zpracovatelských linek začaly společnosti všech velikostí sledovat spotřebu stlačeného vzduchu.
Někteří výrobci využívají digitální technologie, které zajišťují pneumatická data z výrobní haly a následně je převádějí do cenných poznatků, které se škálují v cloudu. Tyto technologie jsou společně k dispozici jako součást předem připraveného řešení skříně pro sledování stlačeného vzduchu, které nabízí podrobnou analýzu chování spotřeby stlačeného vzduchu v reálném čase a které se snadno instaluje, uvádí do provozu a nasazuje.
Skříň pro sledování stlačeného vzduchu tak umožňuje společnostem rychle a snadno získat přehled o skutečné spotřebě energie a lépe kontrolovat spotřebu s rozlišením, které lze škálovat od jednotlivých strojů až po linky, od jedné továrny až po několik závodů. Na základě nepřetržitého sledování pneumatických systémů v reálném čase mohou pracovníci obsluhy odhalit odchylky, které vedou ke ztrátám v důsledku úniků, a také zlepšit efektivitu procesu vyvážením pneumatických zařízení a automatizací ručních úkonů.
Úspora energie pomocí detekce úniku v raném stádiu
Přístup k pneumatickým datům v reálném čase výrobcům umožňuje činit informovaná rozhodnutí a přijímat smysluplná opatření, která mohou neustále zlepšovat efektivitu a udržitelnost procesů. V typickém výrobním závodě tvoří výroba stlačeného vzduchu přibližně 20 až 30 % spotřeby elektřiny. Bez sledování dochází ke ztrátě až 30% vyrobeného stlačeného vzduchu. K těmto ztrátám dochází z několika důvodů, včetně úniků způsobených poruchami spojů a trubek, vystavení vibracím a běžnému opotřebení součástí a nedostatečné optimalizace strojů a zařízení.
Průběžné sledování provozovatelům umožňuje odhalit úniky a další odchylky již v raných fázích. Prostřednictvím řešením problémů s pneumatickými systémy dříve, než narostou, mohou společnosti snížit spotřebu stlačeného vzduchu o 20% až 30%.
K výpočtu možných úspor energie mohou společnosti použít následující vzorec:
- A = roční nebo měsíční náklady na energii
- A X 30 % = B (náklady na energii na výrobu stlačeného vzduchu)
- B X 25 % = C (náklady na vyplýtvanou energii)
- C X 25 % = D (měsíční/roční úspora)
- D = možné dosažené úspory
Například společnost, která ročně utratí 1 milion dolarů za energie, může ročně ušetřit až 18 000 dolarů.
Zde se dozvíte, jak funguje včasná detekce úniku. Sledování stlačeného vzduchu využívá technologie, které automatizují nebo digitalizují jednotlivé kroky nepřetržité smyčky zvané cyklus „Vidět, rozhodnout, jednat“ (See, Decide, Act).
Ve fázi Vidět (See) chytré snímače průtoku vzduchu měří hodnoty, jako je průtok, tlak a teplota, a pomocí chytrých softwarových aplikací, jako je například aplikace Compressed Air Manager od společnosti Emerson, lze analyzovat a vypočítat produkci oxidu uhličitého a energii.
Ve fázi Rozhodnout (Decide) snímače odesílají shromážděná data do Edge brány, která je průběžně agreguje a předává analytickému softwaru. Software kontextualizuje a prezentuje data ze snímačů průtoku jako statistiky a trendy a poskytuje tak přehled o aktuální a historické spotřebě. Ze zaznamenaných dat se navíc vytvářejí podrobné analýzy, které poskytují informace o spotřebě energie a množství vyprodukovaného oxidu uhličitého a vypočítávají dobu nečinnosti stroje. Tato hodnota ukazuje, kolik procent času se stlačený vzduch používá, i když je stroj zastaven. Pracovníci obsluhy mohou tyto informace využít k rychlému rozhodování a přijetí nejvhodnějších opatření.
Ve fázi Jednat (Act) může analytický software pomocí standardizovaného konektoru sdílet shromážděné informace s růzličnými platformami, jako jsou řešení HMI/SCADA nebo systémy pro řízení výroby (MES). Pracovníci obsluhy a týmy údržby mohou tyto informace využít ke zkrácení prostojů strojů, zákroků údržby při opravě netěsností a optimalizaci spotřeby stlačeného vzduchu.
Sledování stlačeného vzduchu může společnostem pomoci překonat běžné problémy pneumatických systémů, včetně neefektivního využívání vzduchu, úniků a vysokých nákladů na údržbu. (obrázek se svolením společnosti Emerson)
Zlepšení efektivity procesů prostřednictvím automatizace a vyvažování pneumatických systémů
Průběžné sledování stlačeného vzduchu může výrobcům také pomoci výrazně snížit náklady na údržbu, omezit neplánované prostoje o 20% a zlepšit celkovou efektivitu zařízení (OEE) o 5% až 10%.
V průměru 76 % společností testuje úniky stlačeného vzduchu ve svých zařízeních ručně. To často vyžaduje, aby každý stroj byl kontrolován servisním oddělením třetí strany nebo zkušenými interními pracovníky. Tyto pravidelné audity mohou stát v průměru 46 000 dolarů na stroj ročně, a to kvůli investicím do servisu, vybavení a školení, a úniky se v mezidobí mohou rozvíjet a narůstat.
Oproti tomu sledování stlačeného vzduchu dokáže nepřetržitě měřit průtok vzduchu v reálném čase, identifikovat odchylky v jejich počátečních fázích a zasílat pracovníkům upozornění, aby mohli zakročit. Díky nepřetržitému přístupu ke stavu pneumatického systému mohou pracovníci obsluhy sledovat parametry, které se odchylují od základních hodnot, zkoumat možné problémy, plánovat údržbu a rychle řešit možné problémy dříve, než se z nich stanou velké problémy. Automatizovaná detekce tak může společnostem ušetřit značné množství času a nákladů na údržbu ve srovnání s ručními audity a také minimalizovat poruchy a z nich plynoucí prostoje.
Řešením možných problémů v okamžiku jejich vzniku mohou společnosti zvýšit dostupnost strojů a následně i celkové hodnoty efektivity zařízení (OEE). Většina balicích zařízení běžně pracuje s průměrnou hodnotou OEE kolem 65%. To znamená, že je zde velká příležitost pro zlepšení a zvýšení produktivity. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je použití sledování stlačeného vzduchu k vyvážení pneumatických zařízení, například pohonů.
Každé pneumatické zařízení má optimální poměr průtoku vzduchu a tlaku. Pokud je tento poměr správný, procesy probíhají efektivně a účinně. Pokud je do zařízení přiváděno příliš velké množství vzduchu, dochází k plýtvání energií. Pokud je do zařízení přiváděno příliš málo vzduchu, procesy probíhají neefektivně a může dojít ke zhoršení kvality výrobků. Na základě údajů získaných ze sledování stlačeného vzduchu může obsluha vhodně vyvážit pneumatická zařízení.
Řešení skříně od společnosti Emerson zahrnuje snímače průtoku vzduchu AVENTICS™ AF2, Edge bránu PACSystems™ a průmyslový napájecí zdroj SolaHD. (obrázek se svolením společnosti Emerson)
Rychlé a snadné zahájení sledování stlačeného vzduchu
Na základě inovací v oblasti digitálních technologií je sledování pneumatických systémů pro výrobce snazší než kdy dříve. Namísto propojování snímačů a softwaru od různých dodavatelů a navrhování rozsáhlejšího systému na vlastní pěst mohou společnosti získat jediné ucelené řešení.
Skříně pro sledování stlačeného vzduchu jsou předem připravené balíčky připravené k instalaci, které jsou zcela sestavené a obsahují veškerý hardware a propojený software. Díky tomu je lze snadno nastavit, nakonfigurovat a rychle nasadit. Stejně jednoduše lze připojit, nakonfigurovat a zprovoznit více inteligentních snímačů průtoku vzduchu, takže řešení je také vysoce škálovatelné.
Ve společnosti Emerson jsme při vývoji našeho skříňového řešení zvolili přístup Floor to CloudTM. Řešení zahrnuje snímače průtoku vzduchu AVENTICSTM AF2, které sbírají pneumatická data v celé výrobní hale, dále Edge bránu PACSystems a pokročilý software, který převádí data na cenné přehledy, které se škálují v cloudu. Jakmile Edge brána shromáždí, zpracuje a ověří data, mohou být vygenerované informace a přehledy předány vedoucím systémům, jako jsou MES, HMI/SCADA, a to prostřednictvím příslušných rozhraní, například OPC UA.
Součástí skříňového řešení je také průmyslový napájecí zdroj SolaHD pro stabilní a bezpečné napájení jednotlivých součástí a přepínač PoE (Power-over-Ethernet), který napájí chytré snímače průtoku vzduchu prostřednictvím stávajícího ethernetového kabelu.
Základním prvkem sledování stlačeného vzduchu je softwarová aplikace. Aplikace Compressed Air Manager od společnosti Emerson prostřednictvím OPC UA nabízí standardizované rozhraní, které je známé v celém odvětví a pomocí kterého lze vyměňovat data se systémy třetích stran. Aplikace je předinstalována na Egde bráně, bezproblémově se propojuje se snímači průtoku AF2 a umožňuje automatickou parametrizaci a konfiguraci. Centralizovaný přístrojový panel zobrazuje jak spotřebu vzduchu jednotlivých strojů, tak celkovou spotřebu vzduchu v rámci linky nebo celého zařízení. Uživatelé mohou sledovat klíčové ukazatele výkonnosti (KPI) a hodnoty, jako je průtok vzduchu, tlak, náklady na energii a emise CO2, stejně jako dobu nečinnosti stroje a spotřebu stlačeného vzduchu, když se stroj nepoužívá.
Pomocí aplikace Compressed Air Manager mohou uživatelé přímo přistupovat k připojeným snímačům průtoku AF2 a ovládat je z libovolného místa. Díky tomu mohou společnosti nepřetržitě sledovat údaje o spotřebě vzduchu, trendy a náklady od úrovně jednotlivých strojů až po celou linku nebo zařízení a poskytovat týmům okamžité informace, které umožňují neustálé zlepšování. Tímto způsobem mohou společnosti zvýšit úspory energie, plnit cíle iniciativ v oblasti udržitelnosti a snížit náročnost údržby a auditů vzduchu. Aplikace se neustále vyvíjí a uživatelé budou moci využívat budoucí aktualizace i aktuální funkce.
Větší viditelnost pro lepší výsledky
Integrovaná řešení skříní zrychlují a usnadňují první krok ke sledování stlačeného vzduchu více než kdykoli dříve. Ucelené řešení kontrolní skříně firmám nabízí řešení připravené k použití, které lze snadno a rychle uvést do provozu bez většího úsilí, zejména díky typickým faktorům, jako je napájení, zapojení spínačů, kryt s ochranou proti vniknutí (IP) a instalace a nastavení softwaru, o které je již postaráno.
Pomocí sledování stlačeného vzduchu mohou výrobci získat větší přehled a využitelné informace, které mohou zlepšit účinnost procesů, snížit náklady na energii a v důsledku toho dosáhnout vyšší udržitelnosti a produktivity.
www.emerson.com
