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《儀器儀表標準化與計量雜志》2014年第六期

1優化水、空氣、燃氣、電和蒸汽

羅克韋爾自動化面對能源分析的挑戰，使用FactoryTalkVantagePoint能源包。該軟件包中包含了FactoryTalkVantagePoint企業制造智能（EMI）軟件和能源專用模型、圖表、趨勢圖、儀表板和分析工具，可提供更多的能源數據。該公司還提供FactoryTalk能源評測（EnergyMetrix™）軟件，讀取重要的能源信息；還有AB的智能中心（IntelliCENTER®）能源軟件，用于在馬達控制中心對智能馬達控制設備進行能源預配置。這些軟件包可以配合使用，形成適配的解決方案。總之，這些工具可幫助工廠和運營經理收集、記錄和儲存能量數據，然后能查看到具體單元、生產線和機器的資源消耗。能源智能可以提供更深入的水、空氣、燃氣、電及蒸汽的分析數據，也被稱為WAGES（Water，Air，Gas，Electricity，Steam）。“在改造他們的設施及運行前，制造商需要知道他們是如何使用能源的，”羅克韋爾自動化發電和能源管理可持續生產的市場開發經理瑪麗•伯貢（MaryBurgoon）說。小型發動機制造商百力通（Briggs&Stratton）在2011年部署了FactoryTalkEnergyMetrix軟件，以及12臺Allen-Bradley®的PowerFlex700變頻驅動器，作為在密爾沃基再生電力可靠性測試實驗室項目的一部分。EnergyMetrix應用記錄和儲存了來自Allen-Bradley或第三方的功率計的能源數據。該軟件還能收集來自控制器、第三方設備或手工輸入的能源使用、流量、溫度和壓力等信息。百力通可靠性實驗室的經理需要系統具有定制可視化和歷史跟蹤的能力，跟蹤和測量最高優先級的電源問題。他們通過EnergyMetrix軟件采集密爾沃基校園中所有安裝的Allen-BradleyPowerMonitors電表信息。然后，創建關于能源使用趨勢的報告，與工廠的各個部門共享。PowerMonitor電表類似于住宅電表。用戶通常將它們安裝在廠內的主線路和開關設備上。有些客戶甚至使用PowerMonitor電表來檢查自己電表的準確性。“我們的客戶已經能夠從過去很高的能源賬單中節省數十萬美元的電費，”考夫曼說。百力通從系統中獲得的信息，每年幫助實驗室發出了高達556000千瓦小時的電力。該捕獲的電力反饋到工廠的內部電網。公司預計：每年從再生項目中大約能節省5萬美元。

2助力機器操作員

能源智能還可以幫助工廠操作員對自己的行為如何影響能源消耗做出更明智的決策。許多機器已經有計量功能，提供性能數據。能源智能工具就是要提取這些數據，并將其轉化為分析功率信息。“我們正在讓操作員對如何使用機器、生產什么產品和設備的設置做出一些決策，”羅克韋爾自動化的信息軟件產品經理揚•平樂（JanPingle）說。“能源智能正在從資產層的實際生產信息自下而上地驅動能源信息。如果你可以把能源和生產信息關聯到一起，你會得到更加細致的信息，做出更好的決策。”通過捆綁這些數據，操作員可以看到維護問題是否會引起能量損失。能源智能使操作員能夠實時查看趨勢和關鍵績效指標（KPI），幫助他們做出影響能源使用的維護決策。操作員可以對監視系統輸入操作限制。如果機器的運行超出這些限制，操作員可以采取適當的行動，平樂說。該數據使公司改變他們的行為方式，最終提高盈利水平。能源智能工具的使用已經超出了能源密集型過程工業的范疇，而得到了廣泛的應用。更多的離散型制造企業，如：食品和飲料的包裝、汽車制造商，正在安裝能源智能軟件包。“人們看到了節能的效果，我堅定認為：能源智能最終會成為必須的選擇，而且在多個行業遍地開花，”考夫曼說。

3數據收集

數據收集是實現能源管理的第一步。一個全面的方法需要包括生產過程中所有的能源消耗。這種方法，通常被稱為“WAGES”（水，空氣，燃氣，電，蒸汽），涵蓋了一次和二次能源。在此上下文中，“燃氣”代表一次能源（石油，天然氣，煤等）。而水，燃氣，空氣和蒸汽的消耗往往可以輕松地用標準過程儀表測量（如由羅克韋爾自動化公司的戰略合作伙伴，恩德斯豪斯提供），用電量的全面數據通常在工廠不適用。雖然大多數工業設施通常用電表計量各個工廠、區域、甚至單元的電能消耗；各個壓縮機、泵、電機、機器等所消耗的能量往往是未知的。如不納入最新自動化和能源管理解決方案。這在現有工廠是特別真實的。任務變得更具挑戰性，考慮到能源也用為原料。而在一次能源使用的數據往往是不錯的，而在舊廠房中的用電量數據就差強人意了。羅克韋爾自動化提供了一套電表，用于測量電力消耗，其中包括一個完整系列的艾倫-布拉德利功率監視器。而在舊工廠應用中，它往往是更容易使用單獨的設備來測量和收集的電力消耗數據，公司認為它有一個更好的方法：處理數據收集和監控生產過程用同一臺PLC。把能源計量與過程控制整合于一臺控制器提供了一種經濟有效的方法，使控制器能夠直接對能源消耗的變化作出回應。這種方法還可以使機器制造商地優化他們的機器。與恩德斯豪斯公司合作，使羅克韋爾自動化能提供了一套完整的現場儀表，測量各種能源介質，如水，空氣，燃氣，石油，汽油和蒸汽。合并來自不同供應商各種傳感器的數據，以及從所有能源的數據，羅克韋爾自動化采用開放的SQL數據庫。

4數據可視化和分析

一旦數據集成和可用，下一個步驟是使用關鍵績效指標（KPI）把脈和解釋能源數據，使工廠員工在儀表板上看到可視化信息，能夠對能源消耗的變化進行監視、了解和響應。根據ARC的調查反饋，最重要的能源相關的KPI包括：•產出單位的能源使用；•單位產出的能源成本；•每個輸出值的能源成本；•當前能源消耗/成本對比歷史平均水平；•當前能源消耗/成本對比“黃金批次”。上述KPI的挑戰包括對WAGES里一次和二次能源測量和交往準確當前值；為生產輸出的變化值調整；和為天氣相關和其他非生產相關的因素調整KPI。當評估歷史數據和黃金批次時，重要的是還要包括背景數據，如天氣、溫度、或星期幾。歷史數據使工廠執行回歸分析，為計劃的產量預測能源使用。對電力和一次能源，這可以顯著提高規劃和更低的成本。

5羅克韋爾自動化的方法

羅克韋爾自動化包括較大制造智能方法下的能源智能。啟用軟件包括羅克韋爾自動化的FactoryTalkVantagePoint，FactoryTalkEnergyMetrix和IntelliCENTER能源。公司的可擴展能源管理解決方案意味著用戶可以在單元或工廠級用一個小安裝開始，然后擴大到包含多個工廠。為了簡化實施，公司提供預定義模板和儀表板。

6EnergyMetrix嵌入在FactoryTalk中

IntelliCENTER能源軟件為智能馬達控制中心的智能馬達控制設備的FactoryTalkEnergyMetrix軟件提供了預配置，包括變速驅動器、過載繼電器、和SMC控制器。FactoryTalkEnergyMetrix軟件收集、記錄和存儲從Allen-Bradley或第三方功率表電能數據，捕獲所有的一次和二次能源信息。而重點是電能，EnergyMetrix收集、計算、匯總和歷數所有的能源。此外，該公司的PowerMonitors可以通過EnergyMetrix進行配置。有了FactoryTalkEnergyMetrix，用戶創建報警參數，當能源使用水平達到臨界水平時，發送人機界面和電子郵件警報。除了能耗，用戶可以測量和監視電能質量。EnergyMetrix還可以創建從工廠到電力公司的鏈接，包括合同的細節，如費率和需求費用。這使工業組織通過削減高峰用電需求而降低成本。該應用程序可以比較選擇費率表來分析潛在的成本節約，創建能源預算和預測，對比實際數據跟蹤朝節能目標的進展情況。電能質量分析功能讓用戶了解電源的質量以及它如何影響生產線或設施。對于一個全面的能源管理系統，羅克韋爾自動化提供的VantagePointEnergy，它使用EnergyMetrix作為一個數據源。連接器有助于確保平穩過渡，使用戶能夠從EnergyMetrix擴展到VantagePoint。VantagePointEnergy，一個到VantagePoint企業制造智能（EMI）軟件的增加項，包括模型、圖表、趨勢圖、儀表板和分析工具。這些工具可以訪問更多的能源數據。用戶可以在整個組織匯總和監測能源數據，包括以前孤島中的數據。VantagePointEnergy連接到生產數據源--實時、歷史、關系和交易--創建一個單一的虛擬生產模式，可以給現在的角色訪問、匯總和關聯--適當的信息。

除了隨時可用的模板，該軟件可以讓用戶創建自己能源的KPI。隨著回歸與相關性分析和能源成本的優化，羅克韋爾自動化有信心，通過優化能源消費和生產可以幫助用戶節省高達20％的能源。除了恩德斯豪斯和其他現場儀表以及羅克韋爾自動化自己的PowerMonitors和軟件解決方案，該公司還有一個專家團隊，可以協助客戶從最初審計到最后實施。

作者：華镕單位：羅克韋爾自動化（中國）有限公司