שתפו בתרגול של טרנספורמציה חכמה של מערכת הקירור של תהליך ההדפסה, תוך חיסכון של למעלה מ-900,000 בעלויות חשמל מדי שנה!

בתהליך של פעולה-ת במהירות גבוהה של ציוד הדפסה, ציוד בקרה אלקטרוני כגון ממירי תדרים בארון החשמל יפיק כמות גדולה של אנרגיית חום, אשר משפיעה ישירות על חיי הציוד, ואף גורמת לכשל ציוד ולכיבוי, שהיא גם הבעיה המרכזית שיש לפתור על ידי מערכת קירור המים בתהליך.

מערכת קירור המים המקורית של המפעל שלנו מאמצת את מצב התצורה המסורתי של "מארח קירור + מגדל קירור + משאבת מים", וציוד הליבה כולל שני מארחי Trane מקוררים במים, שני מגדלי קירור צולבים-, משאבות מחזוריות מרובות, כמו גם שסתומי סולנואיד רגילים, שסתומי בקרה ומחלפי חום צלחות. הקירור של אזורי המשרד והייצור מסופק בנפרד על ידי סט של מזגנים מרכזיים צנטריפוגליים גדולים עצמאיים של Carrier. לאחר שנים של תרגול תפעול, מערכת קירור המים בתהליך חשפה שלוש בעיות בולטות.

(1) דיוק בקרת טמפרטורה לא מספק. בהסתמך על קירור ישיר של מים קרים ממיזוג מרכזי, לא ניתן להתאים את הטמפרטורה באופן גמיש בהתאם לדרישת הייצור, ושגיאת הטמפרטורה של מי היציאה היא גדולה, מה שמקשה על עמידה בדרישות הציוד לטמפרטורת מי התהליך.

(2) צריכת האנרגיה נותרה גבוהה. מצד אחד, המזגן המרכזי להדפסת קירור פועל בתפוקה מלאה כל השנה, ומשאבת המים התומכת והמאוורר חסרים מנגנון ויסות מהירות חכם. מצד שני, הקירור של שטח המשרדים מסתמך על מארח מיזוג האוויר המוביל המקורי של המפעל, ודרישת הקירור בפועל ירדה משמעותית עקב הקטנת היקף המפעל בשלב מאוחר יותר, אך כושר הקירור של המארח המקורי לא תואם והותאם, מה שהביא לכמות גדולה של בזבוז אנרגיה ודחיפה נוספת של עלויות התפעול.

(3) דרגת אוטומציה נמוכה. היעדר פונקציות של ניטור-מושלם בזמן אמת ואזעקת תקלות, פרמטרים מרכזיים כגון טמפרטורה ולחץ צריכים להיבדק ולתעד באופן ידני, ותגובת תקלות הציוד נשארת מאחור, מה שלא רק מגדיל את עלויות העבודה, אלא עלול גם להוביל להפסקת ייצור עקב סילוק בטרם עת.

בשילוב עם הייצור בפועל והדרישות של מדיניות החיסכון באנרגיה- הלאומית, השינוי הזה מבהיר חמישה צרכים מרכזיים.

(1) בקרת טמפרטורה מדויקת. הטווח המתכוונן של טמפרטורת מי הקירור מוגדר ל-13 ~ 22 מעלות, ושגיאת הטמפרטורה של מי היציאה נשלטת בקפדנות על פחות או שווה ל-0.5 מעלות, מה שפותר ביסודו את בעיית יצירת הקונדנסט.

(2) חיסכון באנרגיה והפחתת הצריכה. ייעל את מצב הפעולה של הציוד באמצעות בקרה חכמה, הפחית במידה ניכרת את צריכת האנרגיה של מזגנים מרכזיים, משאבות מים ומאווררים.

(3) ניטור חכם. יש לו-פונקציות תצוגה בזמן אמת של פרמטרים מרכזיים כמו טמפרטורה ולחץ, ויש לו גם פונקציות זיהוי תקלות אוטומטיות והנחיית אזעקה, מה שנוח למפעילים לתפוס את מצב ההפעלה של המערכת בזמן.

(4) יציב ואמין. הוא תומך במעבר מצבים כפולים אוטומטיים וידניים-, שיכול להבטיח המשכיות ייצור באמצעות תפעול ידני כאשר המערכת נכשלת, ולמנוע השבתה של קו הייצור עקב כשל בציוד.

(5) הסתגלות כלכלית. אין צורך להוסיף ציוד חדש-בקנה מידה גדול, ולשדרג על בסיס המערכת המקורית כדי לשלוט בעלות הטרנספורמציה במידה הרבה ביותר ולהבטיח שהפרויקט ישיג מצב של win-win של יתרונות כלכליים וחברתיים.

שדרוג חומרה לבניית מערכת תמיכה בחומרה לבקרת טמפרטורה מדויקת

רעיון הליבה של הטרנספורמציה הזו מבוסס על PLC כליבה, בקרת PID כתמיכה באלגוריתם, תפיסה חכמה כבסיס, באמצעות אופטימיזציה של חומרה ושדרוג תוכנה, לבניית מערכת קירור חדשה של "בקרת טמפרטורה מדויקת +-תפעול חיסכון באנרגיה + ניטור חכם", הרעיון המרכזי הוא סביב שדרוג חומרה, שדרוג בקרה, אופטימיזציה של אלגוריתמים ומצבי התאמה מותאם של חומרה לחידוש כושר הפרסום ותאום חומרה. ותפעול יעיל של כל רכיב.

(1) יחידת בקרת הליבה בוחרת את מוצרי ה-PLC הבינוניים-המיינסטרים בשוק, ויכולה לבחור מותגים מרובים כגון סימנס, מיצובישי, Inovance ומותגים אחרים בהתאם לצרכים בפועל, עם מודולי קלט אנלוגיים, מודולי פלט ומודולי קלט/פלט משולבים כדי לענות באופן מלא על הצרכים של רכישת אותות מערכת ובקרה. טרנספורמציה זו משתמשת ב-PLC מסדרת Siemens S7-1200 בתור ליבת הבקרה, מצוידת במעבד דגם 1214CDC/DC/DC, ותומכת ב-8 מודולי הרחבה חיצוניים כדי לענות על צורכי בקרה מורכבים. בשילוב עם מודול קלט/פלט אנלוגי SM1231 AI 8×13BIT, מודול פלט אנלוגי SM1232 AO 4×14BIT ו-SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT מודול קלט/פלט אנלוגי, הוא אחראי על קליטת אותות חיישנים, פלט אותות בקרה, שיפור הגמישות בתהליך האותות.

(2) ממשק האינטראקציה של-המחשב האנושי מאמץ מסך מגע רגיל בגודל 8~10-אינץ', התומך בתקשורת מרובת -התקנים ופונקציות ניטור- בזמן אמת, דבר שנוח למפעילים לתפוס באופן אינטואיטיבי את מצב הפעולה של המערכת והתאמת הפרמטרים. ה-HMI HMI משתמש בתצוגה של Siemens TP900 Comfort בגודל 9-תומכת בתקשורת מרובת PLC ובפונקציות ניטור בזמן אמת, מה שמקל על המפעילים לתפוס באופן אינטואיטיבי את מצב ההפעלה של המערכת ולהתאים פרמטרים.

(3) בחירת ציוד החישה והביצוע מתמקדת ביציבות ודיוק, חיישן הטמפרטורה בוחר מוצרים עם טווח המכסה את טווח הטמפרטורות של סביבת הייצור ופלט אות יציב, חיישן הלחץ מתאים במדויק לתנאי הלחץ של הצינור, ואורך מוט הבדיקה נקבע באופן סביר בהתאם לגודל הצינור בפועל באזור המפעל (הערה: אורך חצי קוטר הצינור של הצינור) (הערה: דיוק נתוני הזיהוי.

(4) השסתום והמפעיל מצוידים בשסתומי תלת- חשמליים בעלי מהירות תגובה מהירה ודיוק בקרה גבוה ומפעילים מותאמים להתאמה מדויקת של קצב זרימת המים ולהבטחת אפקט בקרת הטמפרטורה. ממיר התדרים בוחר מוצרים בעלי הספק המותאם למשאבות מים ומאווררים, ותומך בהתאמה מדויקת של תדר, שיכולה לא רק להבטיח את ההתחלה והעצירה החלקה של הציוד, אלא גם להשיג פעולת חיסכון-באנרגיה. שיפוץ זה מאמץ מפעילים מסדרת סימנס SVB, עם מומנט מרבי של 1600N; יש לקבוע את בחירת המפעיל החשמלי בשילוב עם גוף השסתום, הצינור ולחץ הצינור, כלומר לעמוד ב"מומנט המפעיל גדול או שווה למומנט ההתחלה המרבי של השסתום× מקדם הבטיחות (1.3~1.5)".

(5) ליישם בקרת הצמדה עבור מחמם הסליל המקורי של מגדל הקירור כדי למנוע מטמפרטורת המים לקפוא בחורף ולהשפיע על זרימת המערכת; רכיבי הממסר משתמשים בספקי כוח מיתוג, שנאים וממסרים עם התאמת מתח והספק כדי לספק ערובה מוצקה לפעולה יציבה של מערכת המעגל כולה.

יש לבחור את אותו מותג ככל האפשר לבחירת הציוד, והאחדות והתיאום בין שילובי מרכיבי המותג השונים גרועים, דבר שנוטה לטעויות, מה שמוביל בסופו של דבר לעלייה בקושי באגים ולעלייה במספר התחזוקה. להלן שלושה מדדים מרכזיים לשינוי חומרה.

01/ ייעול חיבורי צינור

(1) צינורות הכניסה והיציאה של מגדל הקירור משופצים במקביל לצינורות המים הצוננים של מיזוג האוויר המרכזי (כמתואר באיור 1), ושסתומי סולנואיד מותקנים לשליטה בהפעלה/כיבוי, וכאשר הטמפרטורה החיצונית נמוכה בחורף, ניתן להשתמש ישירות במי הקירור של מגדל הקירור כדי להחליף את המים הצוננים של מיזוג האוויר המרכזי, מה שמצמצם מאוד את זמן ההפעלה של האוויר ומצמצם את זמן ההפעלה באנרגיה.

איור 1 מפת דרכים לשיפוץ

(2) שיפוץ וייעול צינורות המיזוג והקירור בשטח משרדי המפעל המקורי, והוספת שסתומים לניתוק צינור החיבור בין אזור המשרד למזגן המרכזי המקורי של Carrier, כך שהמזגן המרכזי המקורי יוכל לשמור על פעילות עצמאית ולשרת רק את תרחישי ההסתגלות המקוריים כגון סדנאות לייצור עיתונים; צינור הקירור באזור המשרד מחובר במדויק לצינור המים הצוננים של מיזוג האוויר המרכזי של מערכת הקירור ההדפסה של המפעל הקיים, שיכול להשתמש ישירות בעודפי כושר הקירור של מערכת הקירור המדפיסה לקירור אזור המשרד מבלי לצרוך אנרגיה נוספת לייצור מקור קר, ובכך להפחית מאוד את זמן ההפעלה של ציוד הקירור הצנטריפוגלי של Carrier צנטריפוגלי, צריכת אנרגיה יעילה, צריכת אנרגיה, צריכת אנרגיה יעילה, צריכת אנרגיה. יעדים משמעותיים לחיסכון באנרגיה והפחתת הצריכה.

02/ נוסף מעגל ידני חיצוני

במקרה של כשל מערכת או תחזוקה, המפעילים יכולים לשלוט באופן ידני על פעולת השסתומים והמשאבות כדי להבטיח שהייצור לא יושפע ולשפר את אמינות פעולת המערכת.

03/ שפר את רשת ניטור התפיסה

חיישני טמפרטורה ולחץ מותקנים בארבע עמדות המפתח של כניסת קירור, יציאה קפואה, כניסת קירור ויציאת קירור כדי לממש את איסוף הנתונים של כל תהליך מערכת הקירור, לספק תמיכה מקיפה ומדויקת בנתונים לבקרה מדויקת של PLC ולהבטיח את מימוש יעדי בקרת הטמפרטורה וחיסכון באנרגיה.-

אופטימיזציה של תוכנה ליצירת תוכניות ליבת בקרה חכמה

בטרנספורמציה זו, תכנון התוכנה בוחר בפלטפורמת פיתוח תוכנה לבקרת ציוד מיינסטרים עם פונקציות משולבות ותפעול נוח, שצריכה לתמוך במגוון שפות תכנות, שיכולות לפשט את תהליך כתיבת התוכנית וניפוי הבאגים, לקצר ביעילות את מחזור הפרויקט ולספק תמיכה טכנית לפעולה יציבה של המערכת. העיצוב משתמש ב-Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), בהתחשב בכך שתוכנת העיצוב צריכה להיות תואמת ל-PLCs חומרה ומסכי מגע, כך שמועדפים אותם מוצרי מותג.

הליבה של תכנון תוכנית בקרה חכמה כוללת שלושה מודולים: המרת נתונים, בקרת מצב כפול- ואזעקה. מודול המרת הנתונים ממיר במדויק את האות האנלוגי של 4~20mA שנאסף על ידי החיישן לערכי הטמפרטורה והלחץ שניתן לזהות על ידי יחידת הבקרה על ידי NORM_X הוראות סטנדרטיות והוראות קנה מידה SCALE_X. רוחב הנתונים של כל ערוץ של סימנס אנלוגי הוא 16 סיביות, וטווח הפעולה הקבוע מותאם ל-27648~27648, המתאים למתח הכניסה והיציאה ±10V, מתוכם 5533~27648 תואמים לזרם הקלט והיציאה של 4~20mA, ונתוני הפעולה של הנקודה הצפה של 0 הם 0-0. "OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)", ולאחר מכן הפעולה בקנה מידה "OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" צור התאמה עם כמויות פיזיות בפועל כדי להבטיח את הדיוק של המרת הנתונים.

בקרת מצב כפול- היא חידוש הליבה של עיצוב תוכנה זה, שיכול להחליף באופן אוטומטי את מצב הפעולה בהתאם לטמפרטורה החיצונית כדי למקסם את ניצול האנרגיה (איור 2). במצב יומי, כאשר הטמפרטורה החיצונית גבוהה (יותר מ-12 מעלות), המערכת מפעילה את מיזוג האוויר המרכזי, מתאימה את תדירות פתיחת השסתומים ותדירות ממיר התדרים בזמן אמת באמצעות אלגוריתם בקרת PID, שולטת במדויק על כמות המים הקרים ומהירות המשאבה ושומרת על הלחץ והטמפרטורה הקבועים של המערכת. בנוסף, אלגוריתם בקרת PID מייעל אוטומטית את פרמטרי ההתאמה על ידי השוואת הטמפרטורה, הפרש הלחץ וערך הזיהוי בפועל, ומבטיח שפתיחת השסתום ומהירות המשאבה תמיד במצב אופטימלי, מה שלא רק מבטיח את אפקט הקירור, אלא גם מונע בזבוז אנרגיה.

איור 2 ממשק בקרת מצב כפול-

במצב חורף, כאשר הטמפרטורה החיצונית נמוכה (פחות או שווה ל-12 מעלות), המערכת מכבה אוטומטית את יחידת המיזוג, פותחת את מגדל הקירור ושסתומי חיבור צנרת המזגן המרכזית ומשתמשת ישירות במי מגדל הקירור לקירור. בשלב זה, מהירות המאוורר והתנעה/עצירה של המחמם מותאמת באמצעות אלגוריתם בקרת PID כדי למנוע מטמפרטורת המים לרדת נמוך מדי ולגרום להקפאה המשפיעה על זרימת המערכת, תוך מזעור צריכת האנרגיה להשגת פעולה יעילה של מערכת הקירור בחורף.

תכנון תוכנית האזעקה לוקח בחשבון באופן מלא את הבטיחות והאמינות של פעולת המערכת. על ידי הגדרת סף לפרמטרים מרכזיים כגון טמפרטורה ולחץ, כאשר הנתונים שזוהו חורגים מהטווח הרגיל או מתרחשת תקלה במכשיר, המערכת מפעילה מיד אות אזעקה ומציגה אותו בבירור בממשק ה-HMI, תוך הזנה חוזרת למודול הקלט PLC. זה מאפשר למפעילים לזהות בעיות מיידית ולהגיב במהירות. ממשק המכונה האנושית-HMI מתוכנן עם מספר מסכים פונקציונליים (איור 3), התומך במעבר- בלחיצה אחת, ויכול להציג מידע מפתח בזמן אמת, כולל מצב פעולת המערכת, טמפרטורות ולחצים של צינורות שונים ומידת פתיחת השסתומים. זה גם תומך בהגדרות טמפרטורה ופעולות אישור אזעקה, מה שמאפשר למפעילים להבין באופן מקיף ואינטואיטיבי את מצב פעולת המערכת, מפחית מאוד את הקושי התפעולי ואת הסיכון לשימוש לא נכון, ומשפר את יעילות הייצור הכוללת.

איור 3 ממשק HMI

חשבונאות צריכת אנרגיה מדגישה את האפקטיביות של שימור אנרגיה והפחתת פליטות

חשבונאות צריכת האנרגיה מבוססת על תנאי הייצור בפועל של מפעל הדפוס, מערכת קירור המים התהליכית פועלת 24 שעות ביממה, 365 ימים בשנה, ותקופת פעולת מצב החורף מרוכזת מדצמבר עד פברואר של השנה שלאחר מכן, בסך הכל 90 ימים; מחיר החשמל התעשייתי מחושב ב-0.7 יואן/קוט"ש.

מארח קירור המים בתהליך הוא הקישור לחיסכון באנרגיה-הליבה של הטרנספורמציה הזו. לפני הטרנספורמציה הגיעה צריכת החשמל השנתית של מארח הקירור ל-1,822,100 קוט"ש ולאחר הטרנספורמציה הופסק מארח הקירור למשך 90 יום בחורף, וצריכת החשמל השנתית ירדה ל-1,479,300 קוט"ש, תוך חיסכון של 342,800 קוט"ש חשמל בשנה.

במונחים של שינוי קירור אזורי משרדים, קירור אזור המשרד משולב במערכת קירור המים בתהליך ההדפסה באמצעות עגינה בצנרת, ומערכת מיזוג האוויר המרכזית המקורית של Carrier פתוחה רק בשעות הייצור המוקדמות בבוקר של הסדנה, ו-זמן ההפעלה מצטמצם ל-שליש מהמקור, מה שמשפר מאוד את ניצול ניצול המים של מערכת ההדפסה ותפעול של 6 שעות קירור המים של מערכת ההדפסה. צריכת אנרגיה של מערכת מיזוג האוויר המרכזית של Carrier (מארח Carrier אחד, שתי משאבות סחרור ומאוורר מגדל קירור אחד) מדי יום. המזגן באזור המשרדים משמש בעיקר במשך 4 חודשים (120 ימים בסך הכל) באביב ובקיץ, חוסך 857,000 קוט"ש בצריכת אנרגיה בשנה לאחר השיפוץ.

צריכת החשמל השנתית הכוללת של שלוש משאבות הסחרור של 18.5kW לפני הטרנספורמציה עמדה על 486,200 קוט"ש, ולאחר הטרנספורמציה הופחת תדר ההפעלה הממוצע ל-40Hz, צריכת האנרגיה פחתה ב-20%, וצריכת החשמל השנתית הכוללת של שלוש המשאבות ירדה ל-388,900 קוט"ש, חיסכון של 2009 קוט"ש חשמל בשנה.

לאחר חשבונאות מקיפה, נמצא כי החברה חסכה 1.297 מיליון קוט"ש חשמל וכ-907,900 יואן בחשבונות חשמל בשנה. במקביל, שגיאת בקרת הטמפרטורה של המערכת לאחר הטרנספורמציה פחות או שווה ל-0.5 מעלות, אשר פותר לחלוטין את בעיית הקונדנסט ומפחיתה מאוד את שיעור הכישלון של ציוד ההדפסה. כל התהליך מנוטר אוטומטית, וזמן התגובה לתקלות מתקצר לפחות מ-5 דקות, תוך התחשבות באפקטיביות הטכנית, ביתרונות הכלכליים וביתרונות הניהוליים.

לסכם את התחזית ולהעמיק את נתיב השינוי הירוק והחכם של תעשיית הדפוס

הטרנספורמציה הטכנית של מערכת קירור המים התהליכית של ציוד דפוס המבוסס על PLC היא פרקטיקה חשובה לתרגול אסטרטגיית "פחמן כפול" ולקידום טרנספורמציה חכמה וירוקה, והיא גם אמצעי יעיל לתרגול קוד פתוח ולהפחתת הוצאות תחת הירידה ברווחיות תעשיית דפוס העיתונים. הטרנספורמציה פועלת לפי העיקרון של "טרנספורמציה לפי דרישה, עלות- יעילה ויעילה", אינה מוסיפה ציוד-בקנה מידה גדול, ומבצעת אופטימיזציה וחופרת לעומק הפוטנציאל של הציוד באמצעות בקרת PLC ואלגוריתם PID, אשר לא רק שולט בקפדנות על עלות השינוי, אלא גם מבטיח את ההתאמה היציבה של המערכת. שיעור החיסכון באנרגיה המקיף והשפעת הפחתת הפליטה המשמעותית של כ-30% מאמתים את היתכנותה של טכנולוגיה חכמה בטרנספורמציה של-חיסכון באנרגיה של תעשיית הדפוס, ומספקים נתיבים טכניים וניסיון מעשי לארגונים דומים ללמוד מהם.

בעתיד, המפעל שלנו ימשיך להעמיק את החדשנות הטכנולוגית ולקדם את השדרוג האיטרטיבי של מערכת קירור המים בתהליך ההדפסה בכיוון של "חכם יותר, יותר-חיסכון באנרגיה ויעילה יותר". החברה תמיד תזכור את משימתה, תתייחס לחדשנות טכנולוגית כדחף הליבה, תקח פיתוח ירוק ככיוון היסוד, יטפח לעומק את תחום השדרוג המושכל של תעשיית הדפוס, תמשיך לחקור נתיבים חדשים לפיתוח ירוק ופחות-פחמן, תתרום באופן פעיל למימוש היעד הלאומי "פחמן כפול" וקדם דוגמה, דוגמה ופיתוח תרבותי ואיכותי בתעשייה ובאיכות הגבוהה של התעשייה. תרגול תפיסת הפיתוח הירוק והובלת השינוי והשדרוג של הענף.