在挖掘节能潜力方面,上述工业通信协议的组织有3大共识:
①只有对能耗按时间和按生产设备部件进行细分和精确的监测实现可视化,才可能有针对性的采取对应的节能措施;
②节能的视野应该广阔,不仅要关注耗能设备的节能潜力,还应关注供能设备的节能潜力;
③充分挖掘工业通信总线的潜力,在现有控制总线已经取得广泛认同和应用的基础上,不另添通信系统,只要适当添加能耗检测模块以及在应用层上增添节能行规(或节能功能块)就能增加检测能耗的功能。
经过积极努力,已取得初步成果如:
①瑞士联邦苏黎世技术大学对制造业典型机械装置随时间细分的功耗测试表明;如果功率输入为100%,其中只有25%是机械设备加工所需要的功率消耗,其余75%均为间接功耗和无效功耗。这说明节能潜力很大,特别是如何应对无负荷工况下消耗20%的能源,应找出对应的措施,而目前,在相当程度上忽略了控制这个能耗的潜力;这还启示我们,要节能需要对能源消耗按时间做精确的检测和记录;同时要特别关注控制系统在短时间的状态变化下潜在的节能潜力,通过适当切换生产线或机械装置所连接的驱动设备、I/O、传感器等,让这些生产线或机械装置进入节能状态。
②德国在研究能效时发现,对于大规模生产企业来说,将是电功率按加工和非加工的时间段来分析,只31%的电能真正用在产品的生产加工期间,换言之就是有69%的电能却消耗在非生产加工的辅助期间。
③德国汽车制造商协会AIDA于2008年启动了将汽车制造生产线的自动化系统和能源系统整合为一体的计划,希望能找到一种既能大幅度降低能耗以投资较少的标准化解决方案。
④现在西门子公司已有PROFIenergy将生产的控制系统和能源的管理系统合二为一。PROFIenergy是在ProfiNet基础上开发的应用行规。它使用现有的ProfiNet机制,仅利用ProfiNet网络运行中的非周期时间槽传递节能命令,使现场的耗能设备和整个生产单元参与实施智能能源管理策略。这一机制使得PROFIenergy完全可在现有的ProfiNet控制系统中运行,而不会对原有的控制系统产生任何负面影响。经应用,有明显的节能效果。
⑤SercosEnergy是基于实时工业以太网SercosⅢ的能源行规,其研发思路完全与PROFIenergy相同,不同的是它更细分了机械设备不同阶段的耗能,因为ProfiNet更多是用于生产线,而Sercos更多用在机械装置,如不同设备间的同步等。此外,SercosⅢ能源行规独特之处在于它将能源行规分为两个层次:一是对机械装备进行工厂管理的上层,提供长期生产停顿和长期故障的信息;二是生产负载的机械控制的下层,则承担为降低能耗而对机械特定故障和当前过程做出反应。
第二方面,openSAFETY——全球第一个开源的、安全应用层协议标准:工业级的安全现场总线和安全工业以太网开发的投资大、风险较多、耗时较长,有什么途径和方法能尽可能地规避这种风险,解决提升和扩展现有工业通信规范的安全性能呢?openSAFETY是解决这一难题的范例,它是一种全开放的、可为各种工业通信总线实现功能安全的机制。该协议标准:在物理层可以是以太网,也可以是RS485、CAN、USB、LVDS(即RS644);在第二至第六层可以是任意现场总线,或者是无线协议;它只在第七层即应用层做了定义。其亮点和技术优势很多,如对所有的现场总线来说只用一个统一的安全应用层标准;由于安全节点之间通信的高效率,容易实现生产率最大化,可减少工程投运、调试、维护时间,经TÜV认证满足SIL3协议,已开始在运动控制和过程控制中应用等。
小结
本次学术活动深入剖析自动化动向与成果,使大家共享最新信息,下列3方面更使大家感受至深。
①在全球智能制造快速发展的大背景下,工业软件与网络通信技术发展极快,尤为引人注目。本次会议由著名厂商、专家介绍这方面的新技术使人耳目一新,不仅有助于在我国的推广应用,也定将促进我国自动化技术的提高。
②工业自动化的任务,上世纪只是实现“检测控制”,新世纪初增加“功能安全”,近年来又要求“改善能效”。所有从事工业自动化的企业和专业人士,都应牢记这三大任务,转变观念、提高认识,实践使命。
③一些工业发达国家已真正认识到自动化是经济发展的引擎,如德国已将自动化发展计划上升为国家规划,引导政府有关部门、企业、教育界对自动化的重视,因此自动化技术创新不断,为世界经济发展作出积极贡献。对照我国状况,这方面差距很大,即使国家“十二五”规划,似乎也没有正视自动化的作用。国内外经验表明,只有重视自动化,才能加快自动化技术创新,促进经济优质、持续发展。