Podělte se o praxi inteligentní transformace systému chladicí vody tiskového procesu, která ročně ušetří více než 900 000 nákladů na elektřinu!

V procesu vysokorychlostního{0}}provozu tiskového zařízení budou elektronická řídicí zařízení, jako jsou frekvenční měniče v elektrické skříni, generovat velké množství tepelné energie, která přímo ovlivňuje životnost zařízení a dokonce způsobí selhání a vypnutí zařízení, což je také hlavní problém, který má vyřešit systém chlazení procesní vody.

Původní systém chlazení procesní vody naší továrny přejímá tradiční konfigurační režim „chladicí hostitel + chladicí věž + vodní čerpadlo“ a základní vybavení zahrnuje dva vodou -chlazené hostitelské systémy Trane, dvě chladicí věže s křížovým{3}}průtokem, více oběhových čerpadel a také běžné solenoidové ventily, regulační ventily a deskové výměníky tepla. Chlazení kancelářských a výrobních prostor zajišťuje samostatně sada nezávislých velkých odstředivých centrálních klimatizací Carrier. Po letech provozní praxe odhalil systém chlazení procesní vody tři nevyřešené problémy.

(1) Nedostatečná přesnost regulace teploty. Vzhledem k přímému chlazení studené vody z centrální klimatizace nelze teplotu flexibilně upravovat podle požadavků výroby a teplotní chyba výstupní vody je velká, což ztěžuje splnění požadavků zařízení na teplotu procesní vody.

(2) Spotřeba energie zůstává vysoká. Jednak centrální klimatizace pro chlazení tisku běží celoročně na plný výkon a podpůrné vodní čerpadlo a ventilátor postrádají inteligentní mechanismus regulace otáček. Na druhé straně chlazení kancelářských prostor závisí na původním nezávislém nosném klimatizačním hostiteli závodu a skutečná potřeba chlazení se výrazně snížila kvůli zmenšení rozsahu závodu v pozdější fázi, ale chladicí kapacita původního hostitele nebyla přizpůsobena a upravena, což má za následek velké množství energetického odpadu a další zvýšení provozních nákladů.

(3) Nízký stupeň automatizace. Nedostatek dokonalého-monitorování v reálném čase a funkce alarmu poruch, klíčové parametry, jako je teplota a tlak, je třeba ručně kontrolovat a zaznamenávat a reakce na poruchy zařízení zaostávají, což nejen zvyšuje náklady na pracovní sílu, ale může také vést k přerušení výroby kvůli předčasné likvidaci.

V kombinaci se skutečnou výrobou a požadavky národní politiky-úspor energie tato transformace objasňuje pět základních potřeb.

(1) Přesná regulace teploty. Nastavitelný rozsah teploty chladicí vody je nastaven na 13 ~ 22 stupňů a teplotní chyba výstupní vody je přísně kontrolována na méně než nebo rovna 0,5 stupně, což zásadně řeší problém tvorby kondenzátu.

(2) Úspora energie a snížení spotřeby. Optimalizujte provozní režim zařízení pomocí inteligentního ovládání, výrazně snižte spotřebu energie centrálních klimatizací, vodních čerpadel a ventilátorů.

(3) Inteligentní monitorování. Má funkce zobrazování klíčových parametrů v reálném čase-, jako je teplota a tlak, a také funkce automatické detekce chyb a upozornění na alarm, což je pro operátory pohodlné, aby včas pochopili provozní stav systému.

(4) Stabilní a spolehlivý. Podporuje automatické a manuální duální přepínání-režimů, které může zajistit kontinuitu výroby prostřednictvím ručního ovládání, když systém selže, a vyhnout se prostojům výrobní linky v důsledku poruchy zařízení.

(5) Ekonomické přizpůsobení. Není třeba přidávat nové-vybavení velkého rozsahu a upgradovat na základě původního systému, abyste co nejvíce řídili náklady na transformaci a zajistili, že projekt dosáhne oboustranně výhodné situace s ekonomickými a společenskými přínosy.

Upgrade hardwaru pro vytvoření systému podpory hardwaru pro přesné řízení teploty

Stěžejní myšlenka této transformace je založena na PLC jako jádru, PID řízení jako podpoře algoritmu, inteligentním vnímání jako základu, prostřednictvím optimalizace hardwaru a upgradu softwaru, vybudovat nový chladicí systém „přesné řízení teploty + energeticky{1}}úsporný provoz + inteligentní monitorování“, stěžejní myšlenka spočívá v upgradu hardwaru, upgradu řízení, optimalizaci algoritmu a inovaci režimu, přizpůsobitelnost výběru hardwaru a efektivní fungování jednotlivých komponent na principu koordinace.

(1) Základní řídicí jednotka vybírá hlavní produkty PLC střední{1}}řady na trhu a může si vybrat několik značek, jako jsou Siemens, Mitsubishi, Inovance a další značky podle skutečných potřeb, s odpovídajícími analogovými vstupními moduly, výstupními moduly a vstupně/výstupními integrovanými moduly, aby plně vyhovovaly potřebám získávání a řízení systémových signálů. Tato transformace využívá jako řídicí jádro PLC Siemens řady S7-1200, vybavené CPU modelu 1214CDC/DC/DC a podporuje 8 externích rozšiřujících modulů pro splnění komplexních potřeb řízení. V kombinaci s analogovým vstupním modulem SM1231 AI 8×13BIT, analogovým výstupním modulem SM1232 AO 4×14BIT a analogovým vstupním/výstupním modulem SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT je zodpovědný za příjem signálů ze senzorů, výstup řídicích signálů a zlepšení flexibility zpracování signálu.

(2) Rozhraní pro interakci mezi člověkem{1}}počítačem využívá 8~10{4}}běžnou dotykovou obrazovku, která podporuje komunikaci s více zařízeními a funkce monitorování v reálném čase-, což operátorům usnadňuje intuitivní pochopení provozního stavu systému a úpravy parametrů. HMI HMI používá 9-palcový displej Siemens TP900 Comfort, který podporuje multi-PLC komunikaci a funkce monitorování v reálném čase, což operátorům usnadňuje intuitivní pochopení provozního stavu systému a nastavení parametrů.

(3) Výběr snímacího a prováděcího zařízení se zaměřuje na stabilitu a přesnost, teplotní senzor vybírá produkty s rozsahem pokrývajícím teplotní rozsah výrobního prostředí a stabilním výstupem signálu, tlakový senzor se přesně přizpůsobuje tlakovým podmínkám potrubí a délka tyče sondy je přiměřeně nastavena podle skutečné velikosti potrubí v továrně (poznámka: délka tyče sondy je poloviční než průměr dat) k průměru.

(4) Ventil a pohon jsou vybaveny elektrickými třícestnými -ventily s rychlou odezvou a vysokou přesností ovládání a přizpůsobenými pohony pro přesné nastavení průtoku vody a zajištění efektu regulace teploty. Frekvenční měnič vybírá produkty s výkonem přizpůsobeným vodním čerpadlům a ventilátorům a podporuje přesné nastavení frekvence, které může zajistit nejen hladký start a zastavení zařízení, ale také dosáhnout energeticky-úsporného provozu. Tato renovace využívá aktuátory Siemens řady SVB s maximálním točivým momentem 1600 N; Výběr elektrického pohonu je třeba určit v kombinaci s tělem ventilu, potrubím a tlakem potrubí, to znamená, aby byl splněn „moment pohonu větší nebo rovný maximálnímu rozběhovému momentu ventilu × bezpečnostní faktor (1,3~1,5)“.

(5) Implementujte ovládání propojení pro původní spirálový ohřívač chladicí věže, aby se zabránilo zamrznutí teploty vody v zimě a ovlivnění cirkulace systému; Komponenty relé využívají spínané zdroje, transformátory a relé s přizpůsobením napětí a výkonu, které poskytují solidní záruku stabilního provozu celého obvodového systému.

Pro výběr zařízení by měla být co nejvíce vybrána stejná značka a jednota a koordinace kombinací komponent různých značek jsou špatné, což je náchylné k chybám, což v konečném důsledku vede ke zvýšení obtížnosti ladění a zvýšení počtu údržby. Následují tři klíčová opatření pro transformaci hardwaru.

01/ Optimalizace potrubních spojů

(1) Vstupní a výstupní potrubí chladicí věže je renovováno paralelně s potrubím chlazené vody centrální klimatizace (jak je znázorněno na obrázku 1) a jsou instalovány solenoidové ventily pro ovládání zapnutí/vypnutí, a když je venkovní teplota v zimě nízká, lze chladicí vodu chladicí věže přímo použít k nahrazení chlazené vody centrální klimatizace, což výrazně zkracuje dobu provozu hostitele klimatizace a přináší úsporu energie.

Obrázek 1 Plán renovace

(2) Renovujte a optimalizujte potrubí klimatizace a chlazení v původním továrním kancelářském prostoru a přidejte ventily pro odříznutí spojovacího potrubí mezi kancelářským prostorem a původní centrální klimatizací Carrier, aby si původní centrální klimatizace mohla zachovat nezávislý provoz a sloužila pouze původním adaptačním scénářům, jako jsou dílny na výrobu novin; Chladicí potrubí v kancelářském prostoru je přesně propojeno s centrálním vzduchotechnickým potrubím chlazené vody tiskového chladicího systému stávajícího závodu, který může přímo využívat přebytečnou chladicí kapacitu tiskového chladicího systému k chlazení kancelářské plochy bez spotřeby další energie na generování zdroje chladu, čímž výrazně zkracuje provozní dobu odstředivé centrální klimatizace Carrier, účinně snižuje spotřebu energie zařízení a realizuje významné cíle recyklace energie a úspory energie.

02/ Přidán externí ruční obvod

V případě selhání nebo údržby systému mohou operátoři ručně ovládat provoz ventilů a čerpadel, aby se zajistilo, že nebude ovlivněna výroba, a zlepší se spolehlivost provozu systému.

03/ Zlepšit síť sledování vnímání

Teplotní a tlakové senzory jsou instalovány na čtyřech klíčových pozicích na vstupu chlazení, výstupu mrazu, vstupu chlazení a výstupu chlazení, aby bylo možné realizovat sběr dat celého procesu chladicího systému, poskytovat komplexní a přesnou datovou podporu pro přesné řízení PLC a zajišťovat realizaci regulace teploty a cílů úspory energie-.

Optimalizace softwaru pro vytvoření inteligentních řídicích programů

V této transformaci návrh softwaru vybírá běžnou platformu pro vývoj softwaru pro ovládání zařízení s integrovanými funkcemi a pohodlným ovládáním, která potřebuje podporovat různé programovací jazyky, které mohou zjednodušit proces psaní a ladění programu, efektivně zkrátit cyklus projektu a poskytnout technickou podporu pro stabilní provoz systému. Návrh využívá Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), vzhledem k tomu, že návrhový software musí být kompatibilní s hardwarovými PLC a dotykovými obrazovkami, takže jsou preferovány produkty stejné značky.

Jádro návrhu inteligentního řídicího programu zahrnuje tři moduly: převod dat, duální-režim ovládání a alarm. Modul pro převod dat přesně převádí analogový signál 4~20 mA shromážděný senzorem na hodnoty teploty a tlaku, které může řídicí jednotka rozpoznat podle standardizovaných instrukcí NORM_X a instrukcí pro škálování SCALE_X. Šířka dat každého kanálu analogu Siemens je 16 bitů a pevný provozní rozsah je nastaven na -27648~27648, což odpovídá vstupnímu a výstupnímu napětí ±10V, z čehož 5533~27648 odpovídá vstupnímu a výstupnímu proudu 4~20mA a data s plovoucí desetinnou čárkou 0,0~1,0 se získají standardní operací. „OUT=(HODNOTA–MIN)/(MAX–MIN)“ a poté škálovaná operace „OUT=[HODNOTA×(MAX–MIN)]+MIN“ Vytvořte shodu se skutečnými fyzikálními veličinami, abyste zajistili přesnost převodu dat.

Řízení duálního{0}}režimu je hlavní inovací tohoto softwarového návrhu, který dokáže automaticky přepínat provozní režim podle venkovní teploty, aby se maximalizovalo využití energie (obrázek 2). V denním režimu, kdy je venkovní teplota vysoká (více než 12 stupňů), systém spustí centrální klimatizaci, nastaví otevření ventilu a frekvenci frekvenčního měniče v reálném čase pomocí regulačního algoritmu PID, přesně řídí množství studené vody a rychlost čerpadla a udržuje konstantní tlak a teplotu systému. Algoritmus řízení PID navíc automaticky optimalizuje parametry nastavení porovnáním nastavené teploty, tlakového rozdílu a skutečné detekční hodnoty, čímž zajišťuje, že otevření ventilu a otáčky čerpadla jsou vždy v optimálním stavu, což zajišťuje nejen chladicí efekt, ale také zabraňuje plýtvání energií.

Obrázek 2 Rozhraní ovládání duálního{1}}režimu

V zimním režimu, když je venkovní teplota nízká (méně než nebo rovna 12 stupňům), systém automaticky vypne klimatizační jednotku, otevře ventily připojení chladicí věže a centrálního vzduchotechnického potrubí a přímo využívá vodu chladicí věže k chlazení. V tomto okamžiku jsou otáčky ventilátoru a spuštění/zastavení ohřívače upraveny pomocí regulačního algoritmu PID, aby se zabránilo poklesu teploty vody příliš nízko a způsobení zamrzání, které ovlivňuje cirkulaci systému, a zároveň se minimalizuje spotřeba energie pro dosažení efektivního provozu systému zimního chlazení.

Návrh poplachového programu plně zohledňuje bezpečnost a spolehlivost provozu systému. Nastavením prahových hodnot pro klíčové parametry, jako je teplota a tlak, když detekovaná data překročí normální rozsah nebo dojde k poruše zařízení, systém okamžitě spustí poplachový signál a zřetelně jej zobrazí na rozhraní HMI a zároveň jej předá zpět do vstupního modulu PLC. To umožňuje operátorům rychle identifikovat problémy a rychle reagovat. Rozhraní HMI člověk-stroj je navrženo s několika funkčními obrazovkami (obrázek 3), které podporuje přepínání jedním-kliknutím a může zobrazovat klíčové informace v reálném čase, včetně provozního režimu systému, teplot a tlaků různých potrubí a stupně otevření ventilu. Podporuje také operace nastavování teploty a potvrzování alarmů, což operátorům umožňuje komplexně a intuitivně porozumět provoznímu stavu systému, výrazně snižuje provozní potíže a riziko nesprávného použití a zlepšuje celkovou efektivitu výroby.

Obrázek 3 Rozhraní HMI

Účtování spotřeby energie zdůrazňuje účinnost transformace úspor energie a snižování emisí

Účtování spotřeby energie je založeno na skutečných výrobních podmínkách tiskárny, systém chlazení procesní vody běží 24 hodin denně, 365 dní v roce a období provozu v zimním režimu je soustředěno od prosince do února následujícího roku, celkem 90 dní; Cena průmyslové elektřiny je vyčíslena na 0,7 juanů/kWh.

Hostitel chlazení procesní vody je hlavním článkem této transformace, který šetří energii-. Před transformací dosahoval roční příkon chladicího zařízení 1 822 100 kWh a po přeměně byl chladicí systém v zimě na 90 dní odstaven a roční spotřeba energie klesla na 1 479 300 kWh, čímž se ušetří 342 800 kWh elektrické energie za rok.

Pokud jde o transformaci chlazení kancelářských prostor, chlazení kancelářských prostor je začleněno do systému vodního chlazení tiskového procesu prostřednictvím dokování potrubí a původní centrální klimatizační systém Carrier je otevřen pouze v časných ranních hodinách výroby v dílně a počáteční-doba je zkrácena na jednu-třetinu originálu, což výrazně zlepšuje účinnost využití klimatizačního hostitele a šetří hodiny provozního systému chlazení vody v tiskovém procesu Carrier16 (jeden hostitel Carrier, dvě oběhová čerpadla a jeden ventilátor chladicí věže) každý den. Klimatizace v kancelářských prostorách se používá hlavně po dobu 4 měsíců (celkem 120 dní) na jaře a v létě a po renovaci ušetří 857 000 kWh spotřeby energie za rok.

Celková roční spotřeba tří 18,5kW oběhových čerpadel před transformací byla 486 200 kWh a po transformaci byla průměrná provozní frekvence snížena na 40 Hz, spotřeba energie byla snížena o 20 % a celková roční spotřeba energie tří čerpadel byla snížena na 388 900 kWh, což znamená úsporu elektřiny 97 200 kWh za rok.

Po komplexním vyúčtování bylo zjištěno, že společnost ušetřila 1,297 milionu kWh elektřiny a asi 907 900 juanů na účtech za elektřinu ročně. Současně je chyba regulace teploty systému po transformaci menší nebo rovna 0,5 stupně, což zcela řeší problém kondenzátu a výrazně snižuje poruchovost tiskového zařízení. Celý proces je automaticky monitorován a doba odezvy na poruchu je zkrácena na méně než 5 minut s přihlédnutím k technické efektivitě, ekonomickým přínosům a přínosům pro řízení.

Shrňte výhled a prohloubte zelenou a inteligentní transformační cestu polygrafického průmyslu

Technická transformace chladicího systému procesní vody u tiskového zařízení založeného na PLC je důležitou praxí pro praktikování strategie „dvojího uhlíku“ a pro podporu inteligentní a zelené transformace a je také účinným opatřením pro praktikování open source a snižování výdajů při poklesu ziskovosti novinového tisku. Transformace se řídí zásadou „transformace na vyžádání, nákladově-efektivní a efektivní“, nepřidává velké-zařízení a optimalizuje a proniká hluboko do potenciálu zařízení prostřednictvím řízení PLC a PID algoritmu, který nejen přísně kontroluje náklady na transformaci, ale také zajišťuje stabilní přizpůsobení systému. Komplexní míra úspory energie a významný efekt snížení emisí o přibližně 30 % ověřují proveditelnost inteligentní technologie při transformaci-úspory energie v polygrafickém průmyslu a poskytují technické cesty a praktické zkušenosti pro podobné podniky, ze kterých se mohou učit.

V budoucnu bude naše továrna nadále prohlubovat technologické inovace a podporovat iterativní modernizaci systému vodního chlazení tiskového procesu směrem k „chytřejšímu, energeticky-úspornějšímu a účinnějšímu“. Společnost bude vždy mít na paměti své poslání, bude brát technologické inovace jako hlavní hnací sílu, brát zelený rozvoj jako základní orientaci, hluboce kultivovat oblast inteligentního upgradu polygrafického průmyslu, pokračovat ve zkoumání nových cest pro zelený a nízkouhlíkový vývoj, aktivně přispívat k realizaci národního cíle „dvojitého uhlíku“ a podporovat vysoce{3}}kvalitní rozvoj kulturního průmyslu a stát se vůdčím a transformačním procesem rozvoje kulturního odvětví modernizace průmyslu.