Godišnja ušteda električne energije prelazi 900.000; dijeljenje prakse inteligentne transformacije sistema vode za hlađenje procesa štampanja!

Tradicionalni procesni sistem vodenog hlađenja štamparije autorske grupe uglavnom je odgovoran za hlađenje električnog ormana i glavnog motora dve nemačke proizvodne linije mašina širokog formata MANN COLORMAN, koji radi skoro 20 godina, a postoji nekoliko izuzetnih bolnih tačaka: Trane rashladni uređaj, pumpa za vodu i druga oprema rade na fiksnoj snazi, a potrošnja energije je velika; Greška u kontroli temperature je velika, a ljeti lako dolazi do kondenzacije, što utječe na kvalitetu ispisa i vijek trajanja opreme, te će uzrokovati mnoge probleme s radom i kapanjem; Ljetno hlađenje u uredskim i proizvodnim prostorima oslanja se na nezavisne Carrier host sisteme, a ukupna potrošnja energije ostaje visoka.

U tom cilju, na osnovu stvarne proizvodnje, naša fabrika je pokrenula transformaciju sistema za hlađenje procesne vode baziranog na PLC-u, postigla preciznu kontrolu temperature i inteligentnu uštedu energije kroz PID kontrolni algoritam, te inovativno proširila funkciju "ušteda energije hlađenja zimske štampe + ljetno hlađenje ureda". Nakon transformacije, greška kontrole temperature sistema je manja ili jednaka 0,5 stepeni, a sveobuhvatna stopa uštede energije je čak 30%, što ne samo da pruža solidnu podršku preduzećima da smanje troškove i povećaju efikasnost, već i pruža replicirano praktično iskustvo za nadogradnju zelene{5}}tehnologije uštede energije štamparskih preduzeća.

Analizirajte trenutnu situaciju i razjasnite osnovne potrebe transformacije rashladnog sistema

U procesu-brzog rada opreme za štampanje, elektronska upravljačka oprema kao što su frekventni pretvarači u električnom ormaru će generirati veliku količinu toplotne energije, što direktno utiče na vijek trajanja opreme, pa čak i uzrokuje kvar i gašenje opreme, što je ujedno i osnovni problem koji treba riješiti sistemom hlađenja procesne vode.

Originalni sistem za hlađenje procesne vode naše tvornice usvaja tradicionalni način konfiguracije "rashladni toranj + toranj za hlađenje + vodena pumpa", a osnovna oprema uključuje dva vodeno{2}}hlađena Trane hosta, dva rashladna tornja s poprečnim protokom, više cirkulacionih pumpi, kao i obične elektromagnetne ventile, kontrolne ventile i pločaste izmjenjivače topline. Hlađenje kancelarijskog i proizvodnog prostora odvojeno je obezbeđeno setom nezavisnih velikih centrifugalnih centralnih klima uređaja Carrier. Nakon višegodišnje prakse u radu, sistem za hlađenje procesne vode otkrio je tri velika problema.

(1) Nedovoljna preciznost kontrole temperature. Oslanjajući se na direktno hlađenje hladne vode iz centralne klimatizacije, temperatura se ne može fleksibilno podešavati prema zahtjevima proizvodnje, a temperaturna greška izlazne vode je velika, što otežava ispunjavanje zahtjeva opreme za temperaturu procesne vode.

(2) Potrošnja energije ostaje visoka. S jedne strane, centralni klima uređaj za hlađenje štampe radi punim kapacitetom tokom cijele godine, a pomoćnoj pumpi za vodu i ventilatoru nedostaje inteligentni mehanizam za regulaciju brzine. S druge strane, hlađenje kancelarijskog prostora se oslanja na originalni nezavisni nosač klima uređaja u postrojenju, a stvarna potražnja za hlađenjem je značajno smanjena zbog smanjenja obima postrojenja u kasnijoj fazi, ali kapacitet hlađenja originalnog domaćina nije usklađen i prilagođen, što je rezultiralo velikom količinom rasipanja energije i daljnjim povećanjem operativnih troškova.

(3) Nizak stepen automatizacije. Nedostatak savršenog-praćenja u stvarnom vremenu i funkcija alarma kvara, ključni parametri kao što su temperatura i pritisak moraju se ručno pregledati i evidentirati, a reakcija na kvar opreme zaostaje, što ne samo da povećava troškove rada, već može dovesti i do prekida proizvodnje zbog neblagovremenog odlaganja.

U kombinaciji sa stvarnom proizvodnjom i zahtjevima nacionalne politike{0}}štede energije, ova transformacija pojašnjava pet osnovnih potreba.

(1) Precizna kontrola temperature. Podesivi opseg temperature rashladne vode je postavljen na 13~22 stepena, a temperaturna greška izlazne vode je strogo kontrolisana na manje od ili jednako 0,5 stepeni, što u osnovi rešava problem stvaranja kondenzata.

(2) Očuvanje energije i smanjenje potrošnje. Optimizirajte način rada opreme putem inteligentne kontrole, uvelike smanjite potrošnju energije centralnih klima uređaja, pumpi za vodu i ventilatora.

(3) Inteligentno praćenje. Posjeduje-funkcije prikaza u realnom vremenu ključnih parametara kao što su temperatura i pritisak, a također ima automatsku detekciju kvara i funkcije alarma, što je pogodno za operatere da shvate radni status sistema na vrijeme.

(4) Stabilan i pouzdan. Podržava automatsko i ručno prebacivanje u dva-načina, što može osigurati kontinuitet proizvodnje kroz ručni rad kada sistem otkaže, i izbjeći zastoj proizvodne linije zbog kvara opreme.

(5) Ekonomska adaptacija. Nema potrebe za dodavanjem nove velike-opreme i nadogradnjom baziranom na originalnom sistemu kako bi se u najvećoj mjeri kontrolirali troškovi transformacije i osiguralo da projekat postigne win{3}}situaciju ekonomskih i društvenih koristi.

Nadogradnja hardvera za izgradnju sistema podrške za hardver za preciznu kontrolu temperature

Osnovna ideja ove transformacije zasniva se na PLC-u kao jezgri, PID kontroli kao podršci algoritma, inteligentnoj percepciji kao osnovi, kroz optimizaciju hardvera i nadogradnju softvera, da se izgradi novi sistem hlađenja "precizna kontrola temperature +{1}}ušteda energije + inteligentni nadzor", osnovna ideja je oko nadogradnje hardvera, principa optimizacije i optimizacije nadogradnje hardvera do njenog algoritma. prilagodljivosti i diversifikacije kako bi se osigurao koordiniran i efikasan rad svake komponente.

(1) Osnovna kontrolna jedinica bira glavne PLC proizvode srednjeg{1}}proizvoda na tržištu i može odabrati više brendova kao što su Siemens, Mitsubishi, Inovance i druge marke prema stvarnim potrebama, s odgovarajućim analognim ulaznim modulima, izlaznim modulima i ulazno/izlaznim integriranim modulima kako bi u potpunosti zadovoljili potrebe prikupljanja i kontrole sistemskog signala. Ova transformacija koristi Siemens S7-1200 seriju PLC-a kao kontrolno jezgro, opremljenog CPU-om modela 1214CDC/DC/DC, i podržava 8 eksternih modula za proširenje kako bi se zadovoljile složene potrebe upravljanja. U kombinaciji sa SM1231 AI 8×13BIT analognim ulaznim modulom, SM1232 AO 4×14BIT analognim izlaznim modulom i SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT analognim ulazno/izlaznim modulom, odgovoran je za prijem signala senzora, poboljšanje izlaznih kontrolnih signala, fleksibilnu obradu signala, xi.

(2) Interfejs za interakciju s ljudskim-kompjuterom usvaja 8~10-inčni mainstream ekran osjetljiv na dodir, koji podržava komunikaciju sa više-uređaja i funkcije praćenja u stvarnom-vremenu, što je pogodno za operatere da intuitivno shvate operativni status sistema i podešavanje parametara. HMI HMI koristi Siemens TP900 Comfort 9- ekran, koji podržava multi-PLC komunikaciju i funkcije praćenja u realnom vremenu, što olakšava operaterima da intuitivno shvate radni status sistema i podese parametre.

(3) Odabir senzorske i izvedbene opreme fokusira se na stabilnost i točnost, temperaturni senzor odabire proizvode s rasponom koji pokriva temperaturni raspon proizvodnog okruženja i stabilnim izlaznim signalom, senzor tlaka se precizno prilagođava uvjetima tlaka u cjevovodu, a dužina šipke sonde je razumno podešena u skladu sa stvarnom veličinom cjevovoda u tvorničkom području (napomena da bi se osiguralo da je polovina promjera šipke sonde) tačnost podataka detekcije.

(4) Ventil i aktuator su opremljeni električnim trosmjernim ventilima-s velikom brzinom odziva i visokom preciznošću kontrole i prilagođenim aktuatorima za precizno podešavanje brzine protoka vode i osiguravanje efekta kontrole temperature. Frekventni pretvarač bira proizvode sa snagom prilagođenim pumpama za vodu i ventilatorima, i podržava precizno podešavanje frekvencije, koje ne samo da može osigurati nesmetano pokretanje i zaustavljanje opreme, već i postići -uštedu energije. Ovo renoviranje usvaja Siemens SVB seriju aktuatora, sa maksimalnim obrtnim momentom od 1600N; Odabir električnog aktuatora treba biti određen u kombinaciji s tijelom ventila, cijevi i tlakom cijevi, odnosno kako bi se zadovoljio "moment aktuatora veći ili jednak maksimalnom početnom momentu ventila× faktor sigurnosti (1,3~1,5)".

(5) Implementirati kontrolu veze za originalni zavojni grijač rashladnog tornja kako bi se spriječilo smrzavanje temperature vode zimi i utjecalo na cirkulaciju sistema; Komponente releja koriste prekidačke izvore napajanja, transformatore i releje sa usklađivanjem napona i snage kako bi pružili solidnu garanciju za stabilan rad cijelog sistema kola.

Za odabir opreme treba odabrati što je moguće više istu marku, a jedinstvo i koordinacija kombinacija komponenti različitih marki su loši, što je podložno greškama, što u konačnici dovodi do povećanja poteškoća u otklanjanju grešaka i povećanja broja održavanja. Slijede tri ključne mjere za transformaciju hardvera.

01/ Optimizirajte spojeve cijevi

(1) Ulazne i izlazne cijevi rashladnog tornja renoviraju se paralelno sa cijevima za rashlađenu vodu centralne klimatizacije (kao što je prikazano na slici 1), a ugrađeni su i elektromagnetni ventili za kontrolu uključivanja/isključivanja, a kada je vanjska temperatura niska zimi, rashladna voda rashladnog tornja može se direktno koristiti za zamjenu centralne klimatizacije ohlađene vode, što značajno smanjuje vrijeme rada domaćina ohlađene vode i smanjuje vrijeme rada domaćina.

Slika 1 Mapa puta za renoviranje

(2) Renovirati i optimizirati cijevi za klimatizaciju i hlađenje u originalnom tvorničkom uredskom prostoru i dodati ventile za odsjecanje priključnog cjevovoda između uredskog prostora i originalnog centralnog klima uređaja Carrier, tako da originalni centralni klima uređaj može održavati samostalan rad i služiti samo originalnim scenarijima adaptacije kao što su radionice za proizvodnju novina; Cjevovod za hlađenje u kancelarijskom prostoru precizno je povezan sa centralnim cjevovodom rashlađene vode za klimatizaciju rashladnog sistema za štampanje postojećeg postrojenja, koji može direktno koristiti višak rashladnog sistema za hlađenje štampe za hlađenje kancelarijskog prostora bez trošenja dodatne energije za generisanje izvora hladnoće, čime se značajno smanjuje vreme rada Carrier-ovog Carrier-ovog centralnog klima uređaja, recentrifugalno efikasno realizuje energetsku potrošnju energije. značajne ciljeve uštede energije i smanjenja potrošnje.

02/ Dodato eksterno ručno kolo

U slučaju kvara ili održavanja sistema, operateri mogu ručno kontrolisati rad ventila i pumpi kako bi osigurali da proizvodnja nije pogođena i poboljšali pouzdanost rada sistema.

03/ Poboljšati mrežu za praćenje percepcije

Senzori temperature i pritiska su instalirani na četiri ključne pozicije ulaza za hlađenje, zamrznutog izlaza, ulaza za hlađenje i izlaza za hlađenje kako bi se realizovalo prikupljanje podataka o cijelom procesu rashladnog sistema, pružila sveobuhvatna i tačna podrška podataka za preciznu kontrolu PLC-a i osigurala realizacija kontrole temperature i ciljeva{0}}uštede energije.

Optimizacija softvera za kreiranje inteligentnih kontrolnih jezgri programa

U ovoj transformaciji, dizajn softvera odabire glavnu platformu za razvoj softvera za kontrolu opreme s integriranim funkcijama i praktičnim radom, koja treba da podrži niz programskih jezika, što može pojednostaviti proces pisanja programa i otklanjanja grešaka, efektivno skratiti projektni ciklus i pružiti tehničku podršku za stabilan rad sistema. Dizajn koristi Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), s obzirom na to da softver za dizajn mora biti kompatibilan sa hardverskim PLC-ovima i ekranima osjetljivim na dodir, pa se preferiraju proizvodi istog brenda.

Jezgro dizajna inteligentnog upravljačkog programa uključuje tri modula: konverziju podataka, dual-način kontrole i alarm. Modul za konverziju podataka precizno konvertuje analogni signal od 4~20mA koji je prikupio senzor u vrijednosti temperature i tlaka koje kontrolna jedinica može prepoznati pomoću NORM_X standardiziranih instrukcija i SCALE_X skaliranja. Širina podataka svakog kanala Siemens analognog je 16 bita, a fiksni radni opseg je podešen na -27648~27648, što odgovara ulaznom i izlaznom naponu ±10V, od čega 5533~27648 odgovara ulaznoj i izlaznoj struji od 4~20mA, a podaci s plutajućim zarezom standardizovani rad 0 je 0. "IZLAZ=(VRIJEDNOST–MIN)/(MAX–MIN)", a zatim skalirana operacija "IZLAZ=[VRIJEDNOST×(MAX–MIN)]+MIN" Uspostavite korespondenciju sa stvarnim fizičkim veličinama kako biste osigurali tačnost konverzije podataka.

Dvostruki{0}} način upravljanja je osnovna inovacija ovog softverskog dizajna, koji može automatski mijenjati način rada u skladu s vanjskom temperaturom kako bi se maksimalno iskoristila energija (Slika 2). U dnevnom režimu, kada je vanjska temperatura visoka (više od 12 stepeni), sistem pokreće centralnu klimatizaciju, podešava frekvenciju otvaranja ventila i frekventnog pretvarača u realnom vremenu putem PID upravljačkog algoritma, precizno kontroliše količinu hladne vode i brzinu pumpe, te održava konstantan pritisak i temperaturu sistema. Osim toga, PID kontrolni algoritam automatski optimizira parametre podešavanja upoređujući zadanu temperaturu, razliku tlaka i stvarnu vrijednost detekcije, osiguravajući da su otvaranje ventila i brzina pumpe uvijek u optimalnom stanju, što ne samo da osigurava učinak hlađenja, već i izbjegava gubitak energije.

Slika 2 Dual-Kontrolni interfejs za način rada

U zimskom režimu, kada je vanjska temperatura niska (manja ili jednaka 12 stepeni), sistem automatski isključuje jedinicu za klimatizaciju, otvara rashladni toranj i komunikacijski ventil centralnog cjevovoda klimatizacije i direktno koristi vodu rashladnog tornja za hlađenje. U ovom trenutku, brzina ventilatora i uključivanje/isključivanje grijača se podešavaju putem PID kontrolnog algoritma kako bi se spriječilo da temperatura vode padne prenisko i izazove smrzavanje koje utiče na cirkulaciju u sistemu, dok se potrošnja energije minimizira kako bi se postigao efikasan rad zimskog rashladnog sistema.

Dizajn alarmnog programa u potpunosti uzima u obzir sigurnost i pouzdanost rada sistema. Postavljanjem pragova za ključne parametre kao što su temperatura i pritisak, kada detektovani podaci prelaze normalni opseg ili dođe do kvara na uređaju, sistem odmah aktivira alarmni signal i jasno ga prikazuje na HMI interfejsu, dok se takođe vraća na PLC ulazni modul. Ovo omogućava operaterima da brzo identifikuju probleme i brzo reaguju. HMI ljudski-mašinski interfejs je dizajniran sa više funkcionalnih ekrana (Slika 3), koji podržava prebacivanje jednim-klikom i može prikazati ključne informacije u realnom vremenu, uključujući način rada sistema, temperature i pritiske različitih cjevovoda, te stepen otvaranja ventila. Takođe podržava podešavanje temperature i operacije potvrde alarma, omogućavajući operaterima da sveobuhvatno i intuitivno shvate radni status sistema, značajno smanjujući operativne poteškoće i rizik od zloupotrebe i poboljšavajući ukupnu efikasnost proizvodnje.

Slika 3 HMI interfejs

Računovodstvo potrošnje energije naglašava efikasnost transformacije očuvanja energije i smanjenja emisije

Obračun potrošnje energije se zasniva na stvarnim proizvodnim uslovima štamparije, sistem za hlađenje procesne vode radi 24 sata dnevno, 365 dana u godini, a period rada u zimskom režimu je koncentrisan od decembra do februara naredne godine, ukupno 90 dana; Cijena industrijske električne energije obračunava se na 0,7 juana/kWh.

Host za hlađenje procesne vode je ključna karika{0}}uštede energije ove transformacije. Prije transformacije, godišnja potrošnja energije rashladne jedinice dostigla je 1.822.100 kWh, a nakon transformacije rashladna jedinica je zimi bila u prekidu 90 dana, a godišnja potrošnja energije je pala na 1.479.300 kWh, čime se uštedilo 342.800 kWh električne energije godišnje.

Što se tiče transformacije hlađenja uredskog prostora, hlađenje uredskog prostora je ugrađeno u sistem hlađenja vode za proces štampanja putem priključka na cjevovod, a originalni Carrier centralni sistem klimatizacije otvoren je samo u ranojutarnjem proizvodnom vremenu radionice, a -vrijeme pokretanja je smanjeno na jednu-trećinu originalnog, što može uvelike poboljšati efikasnost iskorišćenja vode u procesu hlađenja 1 sistema za hlađenje sa 6 sati rada. radne potrošnje energije centralnog sistema klimatizacije Carrier (jedan Carrier host, dvije cirkulacione pumpe i jedan ventilator rashladnog tornja) svakog dana. Klima uređaj u poslovnom prostoru se uglavnom koristi 4 mjeseca (ukupno 120 dana) u proljeće i ljeto, čime se uštedi 857.000 kWh energije godišnje nakon renoviranja.

Ukupna godišnja potrošnja energije tri cirkulacijske pumpe od 18,5kW prije transformacije iznosila je 486.200 kWh, a nakon transformacije prosječna radna frekvencija je smanjena na 40Hz, potrošnja energije smanjena je za 20%, a ukupna godišnja potrošnja energije tri pumpe smanjena je na 388.900 kWh, čime se uštedi 97,200 kWh električne energije po godini.

Nakon sveobuhvatnog računovodstva, ustanovljeno je da je kompanija uštedjela 1,297 miliona kWh električne energije i oko 907.900 juana na računima za struju godišnje. Istovremeno, greška kontrole temperature sistema nakon transformacije je manja ili jednaka 0,5 stepeni, što u potpunosti rešava problem kondenzata i u velikoj meri smanjuje stopu kvarova štamparske opreme. Cijeli proces se automatski prati, a vrijeme odgovora na kvar je skraćeno na manje od 5 minuta, uzimajući u obzir tehničku efikasnost, ekonomske koristi i prednosti upravljanja.