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通过空调控制系统智能调节车间温度

作者:Paul Garcia Wago公司2011.04.18阅读 8274

        YH美国公司(YHA)主要生产汽车流体输送产品、密封剂、助力转向系统和刹车部件。公司在在美国大学广播电台Bluegrass Country的评比中,始终稳坐该行业的头把交椅。汽车行业在经过了一段历史低谷的艰难前行之后,正在重新起飞,这对位于肯塔基州凡尔赛市的YHA公司来说,不啻为天大的好消息。
        “2009年的生产下滑,导致我们开工不足,”YHA的电气控制专家John Martin解释说:“现在公司又重新开足了马力。我们新增了三十台管材成型机,每台都使用一个二十马力的液压泵马达。”在这个扩展中的面积为十二万平方英尺的生产基地中,实际上增加了功率为600马力的热能,因此,YHA必须尽快找到方法为280名两班倒的员工提供凉爽的工作环境。

YHA公司12万平米开放式的工厂,有280名工人两班倒进行生产。车间的顶部装有16套空调机组用于制冷,办公室区域装有6套。

        同步设定
        为了解决这一问题,YHA在车间顶棚安装了22套空调,每台都由管道下方封闭在密码箱内的可编程恒温器控制。虽然看起来好像很简单,但是实际上是非常糟糕的。
        “可编程温控器没有备用电池,”Martin解释道:“因此,如果我们有一个电能闪烁指示,即便它不能关闭制造设备,我们也不需要对每一个空调机组进行重新调节了。看起来,我们永远也无法实现这些同步设定了。”
        员工需要爬着去检查每一台温控器,感受每一个管道的空气流速。除此之外,还有其他不确定的因素。比如:空调中的冷却液是不是充足?压缩机是否正常工作?回答这些问题,需要取决于人的效率。从轮换的角度说,这些空调机组是否合理闲置?周末的时候,温度是否调回六度到八十六华氏度?公司需要一套统一的方法监视和控制每一条管道,尽快拆除屋顶上每台空调机组上的温控器。
        Martin选择了Pro-Face、Air Hydro Power和Wago公司。他们帮助他设计一套完善的空调控制系统。Wago公司提供了22台Wago PFC(及输入输出模块)、一台电源、Topjob接线端子,并将所有这些连接在一起。为了保证效率最高,YHA亲自执行了从安装机箱到控制编程的整个项目过程。常规的空调服务和维修,则由承包商完成。
        “我们在管道下方每一个主要的支撑梁上都安装了Wago IP65等级的机箱,”他解释道。项目还使用了22台Wago 750-84以太网TCP/IP可编程现场总线控制器(PFC)以及与之搭配的输入输出模块。在温度控制方面,项目使用了Wago的750-512中继输出模块。

P65等级的机箱中,包括PFC、电源组件和接线端子。三相电力测量也正在被整合到其中,以便于查看能源使用情况和“耗能大户”所在。

        YHA通过两个阶段排放冷/热空气:阶段1(使用两台压缩机)和阶段2(使用四台压缩机)。Wago的750-461型双通道RTD输入模块与传感器搭配使用CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些传感器通过次级RTD输入模块监控每一条管道和屋顶空调设备的温度。这么做能够起作用的原因在于,车间尤其是大型区域被分割为区域1(开放的生产车间和休息室,有16台空调机组服务)和区域2(办公室,有6台空调机组服务)。
        两个区域之间的协调工作由两台Wago 750-871型以太网TCP/IP可编程现场总线控制器完成,每一台PFC可以确保空调按照编程要求切换到夜间或者舒适模式。“同时,它为每一套空调机组的750-841型PFC提供支持。因此,如果出现断电的情况,750-871型以太网PFC就会接管控制,”Martin说道。他也建议说,如果只是在主控制器周围安装I/O系统,就没有这种灵活性。
        人机界面
        YHA选择了8英寸Pro-Face人机界面来连接Wago的PFC网络浏览器,用以获取操作状态、阶段(比如制冷第一阶段/第二阶段、制热第一阶段/第二阶段)以及22根管道温度的实时系统反馈。这些系统都允许远程接入。

通过替换封闭在密码箱的可编程温控器,由22台PFC控制的空调系统获得了更高的效率和可靠性。

Pro-Face 的HMI与Wago的PFC网络浏览器相连,实现实时反馈,方便远程接入。

        “维修主管或者是车间工作人员都可以过来看一眼,”Martin说:“那个蓝色LED在闪烁吗?有机组需要制冷吗?如果程序变化的时候管道温度不变,我们可以去找承包商。这对诊断来说非常重要,对于故障定位更是大有帮助。”
        Martin在YHA主要的角色是控制设计、机器修正以及制造工程。他学习了CoDeSys编程软件,运用一个制冷和一个制热输出功能模块以及一个辅助功能模块,实现两阶段制冷和制热。
        新的空调控制系统帮助YHA遵循ISO 14001环境管理体系。YHA的员工每个月会开一次会,减少垃圾和能耗,促进循环利用。而同时,控制也节约了空调相关的费用。
        “过去的六七年里,我们在夏天的时候光是空调一项每个月就要花费一万美金,”Martin承认:“这就像一个无底洞,我们根本不知道HVAC系统真正的能耗以及相应的费用情况。”
        控制成本
        八台Wago 750-493型三相电力测量模块,将用于测量HVAC系统实际消耗的电量。Martin和YHA总裁Ed Behn都很支持这项工作。
        “现在www.cechina.cn,我们对于HVAC系统第一步的能源目标,是每年节约两万美元,”Martin说:“在HVAC系统上的投资预计在两年的时间内收到回报。不过,随着750-493网络功能的启动,这一时间可能会发生变化。”
        在2010年5月,Martin说,尽管增加了600马力的热功率www.cechina.cn,能耗还是略低于YHA在HVAC系统实现自动化之前的历史最低值。这一数据有助于应用的广泛推广。当有新设备添加进来的时候,YHA可以测量它们的影响。除了帮助制定决策之外,这些数据还可以协助其进行故障定位。
        事实上,收益不仅仅体现在财务报表上。“如果机器在启动的时候需要更多的电力,我们将把它视为‘耗电大户’。然后,通过改变电机或者进行其他的更改来减少能耗。”
        尽管现在还没有安装电力测量模块,但YHA将进行更多改变。每一台空调机组现在都装备有一个传感器驱动的节能装置,如果周边的温度和湿度允许,它就可以通过风扇抽入或者抽出冷气,尽量减少使用压缩机。然而,电阻式传感器不能仅仅依靠风扇,因此Martin正在将它们与Wago的空调控制一起使用,希望可以比风扇制冷更加显著的降低能耗。
        随着空调自动化项目接近完成www.cechina.cn,Martin指出:“采暖通风系统是能耗大户,因此我的建议是首先安装测量设备。这样www.cechina.cn,你才能在资源分配方面做出最好的决策。”
        随着客户偏好的不断变化以及日益严格的排放标准和经济形势,汽车行业的未来发展充满了挑战。更加舒适的工作环境、制冷设备和低能耗,将会帮助YHA紧跟时代的脚步。

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