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绿色制造与工厂自动化的前景

行业上下游中国仪表网2012年12月13日 11:12人气:20694

  “绿色”和“可持续发展”大约在十年前几乎遍地可闻。今天,这两个词的出现频率少些了。是因为可持续生产的概念过时了,还是他们已经成为生产的核心了?
  
  当严重寒流侵袭或冰帽迅速融化的原因是太阳活动频繁时,我们都听过关于全球变暖预言家的笑话。不管这些言论背后的情绪怎样,但他们往往使人产生一种感觉,我们实际上不必那么担心工业排放和能源消耗。
  
  尽管这种心态很正常——但人们正认真采取措施塑造一个能效远远更高的制造业——不一定是尝试更‘绿色’,而是通过降低花费形成良好的商业意识。此外,对可持续经济的追求甚至推动制造业产生新的商业机会。
  
  在这篇文章中,我们将看到关键技术发展、制造商采取行动和新商业机会的例子,它们表明可持续发展的概念正迅速成为制造业核心。
  
  原地踏步的成本
  
  考虑到工业是能源消耗最多的地方,制造业可持续发展的重点一直是主要解决其能源的使用。结果,为了解决这一问题,开发了过多的产品和服务。
  
  一个有趣的方法制造商已经推出了在过去的几年里ProfiEnergy的能源效率的概念,其中的工业以太网通信网络管理自动化设备的功耗。(ProfiEnergy是一个“资料”或有针对性的配置PROFINET工业以太网通信协议)。
  
  为了强调设备能源监控通过工业通信网络的影响,最近一项涉及ProfiEnergy的研究在德国汉诺威的大众商用车公司进行。这项研究涉及检查厂房及部件在加载曲线、负载分配和空闲时间类型方面的性能。同时,也分析经营模式对能源消耗的影响。
  
  ·研究表明,即使生产处于空闲状态,工厂也会使用相当部分的能量。除了设备状态和经营模式下的PLC单元外,每个工作间的能量数据表明,所分析的生产单元负载曲线重复出现,这是离散生产步骤的直接结果。分析结果表明,生产期间的最大负载水平约为80kW,基本负载(即空闲时间)大约为17kW。
  
  该报告称,虽然空闲时间使用的能源似乎不多(大约峰值的20%),高峰负载数值是负载的实际消耗值(即实际支付的能量)的平均值,约为32kW。这意味着,非生产期间的基本负载消耗至少是总能量消耗的50%。
  
  基于研究的结果(也观察工厂的机器人使用能源状况),在空闲时间,一个典型的汽车生产厂的建设和组装会消耗越一半(47%)的总能量,这意味着只有53%的能源消耗是用于生产。
  
  这种信息表明,可以通过更好地控制空闲时间的能源使用来大量节省生产设备的能耗花费。
  
  消耗跟踪
  
  一个亚洲大型重工业企业在多个子工厂生产产品和部件,其产品组合包括铸件和锻件,核和热发电厂,海水淡化厂,以及材料处理系统,最近它决定跟踪其能源消费数据。虽然该公司不允许将名字刊登出来,但它允许披露其项目跟踪细节。
  
  在该公司的初步尝试跟踪它的能量消耗,能源数据收集手动电,气,水表在每个分厂。问题是不连续的数据记录和实时。此外,收集到的数据必须手动将公司的企业资源规划(ERP)系统进行分析记录。使用此信息,计算出分配给每个子工厂的能源成本除以由数量的子工厂的总能量成本。
  
  为了改善能源消耗跟踪,这个公司为了获得实时电、气、水消耗数据,在每个分厂安装了一个DAQ系统,它将自动捕捉数据,供ERP系统分析。Opto22‘sSnapPAC是该DAQ系统的控制平台,Opto22SnapI/O模块用来实时收集每个分厂气、水、电表和发电机及其他电子仪表的信号数据。使用此信息,计算出分配给每个子工厂的能源成本除以由数量的子工厂的总能量成本。
  
  ·根据Opto22(Temecula,加利福尼亚),通过使用实时能源数据分析可能节省的地方,这个公司减少了5%的总体能源成本。该企业空闲状态消耗的能量也下降3%。
  
  能源效率不是唯一影响生产的可持续发展事项。可持续发展产品正在帮助扩大制造业本身。
  
  看看SpringboardBiodiesel(Chico,加利福尼亚州),BioPro生物柴油处理器制造商,它将大多数非石油的天然油(如牛脂、动物脂肪和植物油),转化为能够使用于任何柴油机的ASTM级生物柴油。BioPro将转换过程自动化,让用户在使用燃料时无需转动阀门,用化学品计量或仔细监测机器。混合和休息阶段由BioPro自动处理。无需将也从从一个个容器中转移。处理完成后,用户将软管连接到燃油泵中给车辆加油。
  
  AutomationDirect(Cumming,佐治亚州)的PLC用于控制BioPro的各种功能,包括混合时间,何时以及如何抽排。
  
  SpringboardBiodiesel的工程师写了几个PLC程序,允许可选程序根据现场条件自动执行。例如,PLC通过预编程,接受和兼容与BioPro处理器系统共同工作的额外设备,如Incosep,据说可以帮助用户提高一倍以上的生物柴油处理速度。
  
  废食用油制造的生物柴油燃烧清洁度比普通柴油高88%到90%;用初榨豆油(根据EPA)制造的生物柴油燃烧清洁度比比普通柴油高78%;可以用任何植物或动物油制造;无需任何转换设备或修改,可以在几乎所有柴油发动机使用;能与碳氢化合物柴油以任意比例混合--生物柴油的种种好处使得许多操作都使用这种新燃料。
  
  佛罗里达州的国民警卫队用植物油生产的生物柴油给佛罗里达州斯塔克市的CampBlandingJointTrainingCenter州维护车辆功能。国民警卫队能以每加仑67美分的总成本(将所有废物处理过程考虑在内)将废食用油转化为生物柴油。
  
  阿拉巴马州的DaphneUtilities使用BioPro创立了屡获殊荣的食用油脂回收计划。在这个计划中,公众将整个城市的使用后烹调油丢到某个站点,DaphneUtilities再将其转化为燃料。DaphneUtilities的启动成本是1.2万美元,现在通过以每加仑一美元的价格用废油生产生物燃料,每年节省约1万美元,这不包括溢出扣减的40%和避免废油处理成本所节省的费用。
  
  另一个新加入且从可持续发展获益的公司是NewSkyEnergy(Boulder,科罗拉多州)。NewSkyEnergy成立于2007年,专注于石油和天然气、玻璃制造、塑料生产、电池回收和和采矿业,它利用CO2,将其转换成产品,如小苏打和纯碱,还有几个高级商品如盐酸和硫酸,以及氢气和氧气。
  
  在将NewSkyEnergy的产品分类时,首席执行官DeaneLittle说,玻璃公司因为两个原因对NewSkyEnergy颇感兴趣:“他们想要减少温室气体排放量但又排放很多温室气体。他们也使用纯碱,这是NewSky的清洁产品。事实上,纯碱(碳酸钠)是玻璃制造中最昂贵的材料组分。纯碱加入石英砂,可以降低熔点。NewSky与玻璃公司合作,用我们的氢氧化钠捕捉剂捕获CO2,当场转换成纯碱。”
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