用于樓宇和生產(chǎn)的通用自動(dòng)化技術(shù)
現(xiàn)代的包裝設(shè)計(jì)必須滿足不斷變化的高要求。例如，硬紙板包裝已經(jīng)不只是在運(yùn)輸中用于處理和保護(hù)的一種方法；它們還必須執(zhí)行其它重要的任務(wù)，比如說，售賣場(chǎng)所（POP）廣告和促銷。相關(guān)制造過程必須相應(yīng)地有效和靈活 — 但是，很不幸的是，這些過程也是能源密集型的。這個(gè)問題已經(jīng)延伸到了機(jī)械設(shè)備之外，還包含了用于廠房設(shè)施的 HVAC。例如在 Friedrich Wenner Vollpappen-Verarbeitungswerk，已經(jīng)證明使用通用的開放式樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，諸如加熱器的智能控制，可在樓宇采暖時(shí)大大提高能源效率。系統(tǒng)供應(yīng)商 Bruggemann 通過使用 200 多個(gè) Beckhoff
總線端子模塊實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的解決方案、基于需要的控制和其它功能。
“Friedrich Wenner Versmolder Vollpappen-Verarbeitungswerk GmbH”（實(shí)木板處理）于 1930 年在德國 Versmold 成立，原名“Friedrich Wenner Holzkistenfabrik”（木箱工廠）。借助于首批沖壓機(jī)，工廠于 20 世紀(jì) 60 年代開始生產(chǎn)折疊紙盒。作為客戶化的營銷和產(chǎn)品介紹手段，食品包裝紙箱日益重要；而該公司現(xiàn)在已經(jīng)成為了使用現(xiàn)代膠印法印刷的高質(zhì)量實(shí)木硬紙板食品包裝紙箱的領(lǐng)先制造商之一。背后的過程不僅非常復(fù)雜，而且還非常耗能。在 Wenner，自動(dòng)沖壓機(jī)以及打印、折疊和上膠機(jī)每年會(huì)消耗大約 150 萬 kWh 的能源。
具有高效潛力的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)
“制造個(gè)性化的包裝，”總經(jīng)理 Stephan Potthoff-Wenner 說，“需要非常密集的產(chǎn)品開發(fā)。為了滿足全新且不斷改變的客戶要求，這就需要不斷更改技術(shù)和投資新的機(jī)械。長(zhǎng)期以來，我們都僅僅是通過采購器械來滿足這個(gè)目的，當(dāng)空間不夠時(shí)，我們就新建其它的廠房。”然而，在 2009 年，當(dāng)涉及到投資新的機(jī)械用于印制厚度達(dá) 1.5 mm 的實(shí)心硬紙板時(shí)，我們考慮到能源，就有了新想法和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。Stephan Potthoff-Wenner 評(píng)論說：“此類機(jī)械具有需要事先檢查的連接負(fù)載。額外的電源需求直接讓我們想到：‘增加能耗是我們唯一的方向嗎？’”
這個(gè)問題使 Wenner 引入樓宇自動(dòng)化項(xiàng)目，由工程技術(shù)人員 Nils Ellwart 監(jiān)管：“我們很快便注意到，當(dāng)時(shí)沒有我們想要購買的現(xiàn)成解決方案。但是，項(xiàng)目不得不盡快開始。沒有用于正確解決方案的‘榜樣’，卻有大量關(guān)于能耗的良莠不齊的信息需要篩選。”答案很快就變得豁然明朗，這種復(fù)雜的能源效率任務(wù)只有借助于自動(dòng)化技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。同樣位于 Versmold 的系統(tǒng)供應(yīng)商 Bruggemann，作為專家合作伙伴。負(fù)責(zé)電子部的 Volker Herden 解釋說：“為了找到最佳控制策略，我們需要過濾大量的信息以聚焦于最重要的信息，這是非常有必要的。然而，每家能源和熱能供應(yīng)商，甚至包括光伏系統(tǒng)和地下水輔助空調(diào)，都不得不注重能源效率。”需要集成的項(xiàng)目包括頂棚空氣
加熱器、控制柜中的測(cè)量單元、熱量計(jì)、綜合供熱供電設(shè)備、高峰負(fù)荷單元、空氣壓縮機(jī)和熱泵。
自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)行中升級(jí)
這些性能規(guī)范對(duì)控制技術(shù)提出了很高的要求，特別是在統(tǒng)一和通用實(shí)施方面。Nils Ellwart 說：“我們想要在廠房運(yùn)營期間進(jìn)行調(diào)試，但是我們不想有太大風(fēng)險(xiǎn)。Beckhoff 的開放式系統(tǒng)在這里非常適用 — 特別是當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械自身在很大程度上已經(jīng)被 Beckhoff 技術(shù)控制時(shí)。各種載荷和能源都可通過將接口標(biāo)準(zhǔn)化的 Modbus 良好地集成。相反，專有的解決方案會(huì)使能源系統(tǒng)無限復(fù)雜。”
Wenner 能源效率系統(tǒng)還具有創(chuàng)新性解決方案的特點(diǎn)，比如相連能源的先行控制。例如，如果可以預(yù)期熱量將被提供 — 無論來源是什么 — 那么其它熱發(fā)生器的功耗就可以相應(yīng)地降低。Beckhoff 系統(tǒng)合作伙伴 Brüggemann 現(xiàn)在的任務(wù)就是設(shè)計(jì)出一套可將所有組件和機(jī)械和諧相連的控制系統(tǒng)。Volker Herden 評(píng)論說：“本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于，安裝是在運(yùn)行期間進(jìn)行的。但是，智能聯(lián)網(wǎng)要求單獨(dú)數(shù)據(jù)點(diǎn)的相互依賴性是已知的。此外，為了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來調(diào)整廠房參數(shù)，數(shù)據(jù)的文件記錄也是很重要的。”
盡管高度復(fù)雜，但操作性良好
聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)引發(fā)了一個(gè)基本問題，即 Nils Ellwart 如下提出的：“怎樣才能確保廠房是可完全操作的？”因?yàn)樵?Wenner，不是每種能源都是單獨(dú)優(yōu)化的，但卻總是與其它載荷和能源相關(guān)。因此，Kaeser 空氣壓縮機(jī)和大廳供暖的空氣循環(huán)互相結(jié)合。為此，基本前提就是所選的 Modbus 耦合可輕易擴(kuò)展。例如，如果添加另外一個(gè)單元，那么另外一個(gè)總線端子模塊就需要被輕送地插入控制柜中且相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序也需要寫入或拷貝。
原則上，廠房是中央結(jié)構(gòu)型的。只有數(shù)字打印區(qū)中獨(dú)立運(yùn)行的通風(fēng)系統(tǒng)使用其自己的 Beckhoff CX9010 嵌入式控制器，其通過光纖電纜與中央服務(wù)器相連。除此之外，一臺(tái)帶 Intel? Celeron? M-ULV 處理器的無風(fēng)扇型 C6925 工業(yè) PC 用作中央 PLC。一臺(tái) BC9020 以太網(wǎng)總線端子模塊控制器用于控制真空系統(tǒng)；13 臺(tái) BC9050 緊湊型
以太網(wǎng)控制器負(fù)責(zé)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)。六件 BK9000 總線耦合器、兩件 BK9050 和兩件 BK9100 用于以太網(wǎng) TCP/IP 連接。
總計(jì) 1,066 個(gè)物理數(shù)據(jù)點(diǎn) — 通過 231 個(gè) Beckhoff 總線端子模塊集成并生成大約 7,500 個(gè)軟件數(shù)據(jù)點(diǎn) — 需要被處理。然而，多虧了強(qiáng)大的 TwinCAT 自動(dòng)化軟件平臺(tái)，編程變得非常方便。例如，其通用的驅(qū)動(dòng)程序庫促進(jìn)了 Modbus 的耦合；控制和定時(shí)開關(guān)程序來自 TwinCAT HVAC 程序庫。根據(jù) Wenner 取得的經(jīng)驗(yàn)，程序庫的開放性結(jié)構(gòu)大大地簡(jiǎn)化了實(shí)際運(yùn)用中的適應(yīng)性。
認(rèn)識(shí)和改良能耗
大家都知道但卻經(jīng)常忽略的一個(gè)事實(shí)是，待機(jī)電路也會(huì)耗能。許多公司的廠房控制系統(tǒng)在晚上也會(huì)繼續(xù)工作以避免第二天啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的問題。Nils Ellwart 評(píng)論說：“在 Wenner，我們主要是一班制。不必要的待機(jī)可能會(huì)非常昂貴，因此，我們將我們的控制系統(tǒng)關(guān)閉。”Brüggemann 的項(xiàng)目經(jīng)理 Volker Herden 證實(shí)道：“啟動(dòng)時(shí)，
Beckhoff 組件每天都成功地經(jīng)受住了考驗(yàn)。”
因?yàn)樘幚韺?shí)心硬紙板需要大量的壓縮空氣，所以需要特別注重壓縮機(jī)；在任何情況下，壓縮機(jī)都會(huì)消耗大量熱能。然而，這也就存在巨大的效能潛力：Wenner 安裝了五臺(tái)較小的螺桿式壓縮機(jī)，而不是使用第二臺(tái)大型壓縮機(jī)單元，這五臺(tái)壓縮機(jī)在部分載荷范圍內(nèi)非常容易控制。由于使用了 Beckhoff 自動(dòng)化技術(shù)，所以實(shí)現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)更有效的管理。此外，使用較小的設(shè)備單元，熱量回收就可更有目的性地使用，這就意味著能源效率更高；因?yàn)閴嚎s機(jī)互相交換數(shù)據(jù)，因此便可以“知道”哪臺(tái)壓縮機(jī)在負(fù)載下運(yùn)行并相應(yīng)地供暖。
在管道系統(tǒng) / 空調(diào)液壓系統(tǒng)中也已實(shí)現(xiàn)客觀的能源節(jié)約。為此，Brüggemann 選擇了創(chuàng)新的 Zortstr?m 技術(shù)，簡(jiǎn)化了冷熱空氣的聚集和分布。多虧了該技術(shù)，系統(tǒng)中最多樣的供暖制冷發(fā)生器和耗能器都能通過最大效率控制。
樓宇自動(dòng)化中值得的投資
在 Wenner，現(xiàn)代樓宇自動(dòng)化很值得在兩個(gè)主要的方面投資：在運(yùn)行中，Wenner 可以從簡(jiǎn)化的服務(wù)中獲益，因?yàn)椋绻行枰脑挘珺rüggemann 技術(shù)人員能夠通過 Internet 了解廠房控制器，無需耗費(fèi)太大精力。VPN 通道解決方案保證了足夠的訪問能力，同時(shí)確保了 Wenner 所希望的安全性。除了大大節(jié)省的能源成本，公司老板 Stephan Potthoff-Wenner 解釋道：“ 2011 年，即開始實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)的第一年，我們已將我們的耗電量減少了 10%。我們將在 2012 年實(shí)現(xiàn)相似的耗電節(jié)約，此外，耗氣量也大大地
