作者 |Jan Edler

與IIoT相連的智能氣流監(jiān)測設(shè)備與預(yù)配置的數(shù)字分析軟件相結(jié)合，有助于識別和解決壓縮空氣浪費問題，從而幫助企業(yè)持續(xù)節(jié)約成本。

在很多制造廠中，使用氣動裝置來操作機械、設(shè)備、工具，因此壓縮空氣消耗是一個巨大的能源成本。然而，隨著時間的推移，氣動系統(tǒng)中的泄漏和氣流阻塞會不斷增加成本并降低生產(chǎn)率。更糟糕的是，這些泄漏和氣流阻塞點很難精確定位。

一種簡單粗暴的方法是更換新的空氣壓縮機或者加大管道尺寸，從而不斷增加容量，但這需要大量投資和運營費用，而且無法解決根本原因?qū)е碌膯栴}。更好的解決方案是仔細收集和分析整個系統(tǒng)的供應(yīng)和使用數(shù)據(jù)。

簡單地安裝標準壓力和流量儀表是一個良好的開端，但這些措施本身很少足以解決問題。取而代之的是，企業(yè)可以戰(zhàn)略性地安裝具有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）連接功能的智能氣流監(jiān)測設(shè)備，并通過軟件提供指導(dǎo)糾正措施所需的洞察力。

01訪問和分析數(shù)據(jù)

雖然用戶有很多方法來管理或增強工業(yè)過程，但人們普遍認為，最可靠的方法是基于全面測量和分析技術(shù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。有了正確的信息和工具，用戶就可以識別問題、制定糾正措施并驗證結(jié)果，從而實現(xiàn)經(jīng)驗證的持續(xù)改進。

新裝置更易于內(nèi)置必要的監(jiān)控和計算設(shè)備（擴展到基本控制之外）來支持此類優(yōu)化工作。然而，通過改造項目將這些功能添加到現(xiàn)有設(shè)施中通常會帶來更大的挑戰(zhàn)。

為了啟動能源利用和生產(chǎn)效率提高計劃，用戶正在尋找現(xiàn)成的硬件和軟件，旨在提供從車間到云端的連接。一些用戶可能會嘗試組裝和自定義配置各種IIoT傳感器、邊緣網(wǎng)關(guān)和軟件，但這種方法可能會有問題，因為它需要大量的系統(tǒng)集成工作。

更好的方法是使用經(jīng)過測試的自動配置傳感器組合，以及使用行業(yè)標準通信方法預(yù)配置的計算硬件和軟件。這類裝置克服了應(yīng)用障礙，降低了風(fēng)險，縮短了部署時間，并使企業(yè)能夠從小規(guī)模著手，然后擴大成功經(jīng)驗。

艾默生 Aventics AF2 系列流量傳感器是一種智能設(shè)備，能夠監(jiān)控、計數(shù)和記錄測量參數(shù)（如流量、壓力和溫度），然后對這些值進行計算，并將其安全地傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)和云端。

02使用合適的工具

諸如Ridgid、Greenlee和Klauke等專業(yè)工具品牌一直在建筑行業(yè)享有盛譽。艾默生專業(yè)工具擁有 11 個生產(chǎn)基地，用于生產(chǎn)上述品牌及其它品牌的產(chǎn)品。瑞士Sissach工廠專門生產(chǎn)沖壓產(chǎn)品和配件，如電池液壓工具和相關(guān)的鉗口和環(huán)。這座占地45000平方英尺的工廠，擁有80名員工和24臺數(shù)控機床。生產(chǎn)實現(xiàn)了高度的自動化，部分設(shè)備可以實現(xiàn)熄燈運行。

盡管工廠的自動化程度很高，但工廠團隊對空氣消耗需求的信息知之甚少。因此，在剛開始計劃擴建車間設(shè)施時，只是假設(shè)可能還需要一臺新的空氣壓縮機。為了更好地了解該擴建項目的實際需求，該公司啟動了一個內(nèi)部項目來監(jiān)測和分析空氣消耗量。

該項目的第一步，是在20個最重要的壓縮空氣所處的位置安裝艾默生Aventics AF2系列流量傳感器，以捕獲約70%的壓縮空氣用量。AF2是一種帶有本地顯示的智能流速傳感器，適用于各種氣體，可以在較大的流量和壓力范圍內(nèi)運行。

Web界面可配置為可視化所有可能的測量，并且可以輕松訪問所有設(shè)備協(xié)議和設(shè)置。

傳感器上集成了標準統(tǒng)計數(shù)據(jù)（混合、最大值和平均值）、計數(shù)（體積、質(zhì)量和能量）和日志記錄（具有可選擇的時間框架），并且可以使用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議（包括TCP/IP、OPC UA和MQTT）或通過IO-Link或傳統(tǒng)模擬信號與主機系統(tǒng)通信。它可以監(jiān)控和傳輸一系列過程參數(shù)，例如：體積流速、壓力、溫度、質(zhì)量流量、流速、體積、質(zhì)量和能量等。

由于流量傳感器具有靈活的連接選項，負責系統(tǒng)集成的團隊能夠利用現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施，并在短暫的計劃停機期間內(nèi)快速安裝傳感器。在該應(yīng)用中，流量傳感器可以通過以太網(wǎng)供電（PoE）。

每個流量傳感器都包括一個內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)接口，傳感器還使用適當?shù)陌踩C書，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)先配置的云服務(wù)，即壓縮空氣管理器（CAM）。這類綜合解決方案可擴展到任何數(shù)量的流量傳感器。

對于像這樣的IIoT項目來說，MQTT是一個特別有用的協(xié)議，它可以將字段值傳遞給本地或基于云的計算機。這就能更容易且安全地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱磉M行聚合和存儲，也可以按設(shè)施和項目組織數(shù)據(jù)。

CAM 應(yīng)用程序經(jīng)過預(yù)配置，可在邊緣網(wǎng)關(guān)上運行。用戶可以通過集成的 OPC-UA 服務(wù)器將其擴展到基于云的系統(tǒng)，從而訪問所有連接設(shè)備的綜合數(shù)據(jù)。標準儀表盤可對單個流量傳感器或設(shè)備的物理或功能分組進行廣泛的可視化顯示，同時還提供了一個摘要儀表盤，以提供快速概覽。當設(shè)備連接到數(shù)字環(huán)境中時，儀表板會自動填充，用戶可以根據(jù)自己的意愿選擇需要深入分析的事項。

將傳感器安裝到網(wǎng)絡(luò)上后，該團隊發(fā)現(xiàn)每個傳感器只需大約1分鐘即可使用網(wǎng)絡(luò)接口和提供的憑據(jù)將它們連接到服務(wù)器。這些部件就位后，就可以開始分析壓縮空氣系統(tǒng)了。

壓縮空氣管理器是一個現(xiàn)成的硬件和軟件分析包，具有預(yù)先填充的儀表板，可幫助用戶在最大限度地提高能源利用率和減少浪費的道路上快速啟動，從而節(jié)省成本并快速獲得投資回報。

03通過數(shù)據(jù)分析修復(fù)泄漏

起初，該團隊確定了正常生產(chǎn)周內(nèi)的空氣需求基線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，周末的空氣需求仍然出乎意料地高，因此制定了在停機期間隔離機器的程序，以避免這些損失。

使用該軟件進行深入分析，使用戶能夠識別比其它類似設(shè)備耗費更多空氣的設(shè)備，從而確定一系列從大到小的泄漏和其它異常情況，進而進行修復(fù)。在某個案例中，機器壓降被精確定位，使循環(huán)時間減少了5%。該狀況是通過增加供應(yīng)線直徑來糾正的。

研究小組發(fā)現(xiàn)每分鐘總共有850升空氣因泄漏而流失，約占總供氣流量的 20%。解決這些問題估計可在10年內(nèi)為企業(yè)節(jié)省58,000美元，減少68,000千克二氧化碳排放量。在5個月內(nèi)，該團隊發(fā)現(xiàn)節(jié)省的費用相當于項目投資回收率的50%，在不到24個月的時間內(nèi)就實現(xiàn)了全部投資回報。

此外，由于團隊掌握了可靠的可操作數(shù)據(jù)，他們將工作重點從投資新的（可能不必要的)空氣壓縮機轉(zhuǎn)移到了解決泄漏問題上。他們還掌握了準確的數(shù)據(jù)，可以確認在需要增加另一個空氣壓縮機之前，現(xiàn)場規(guī)模還可以擴大多少。

04高效的壓縮空氣管理

各種類型的工業(yè)設(shè)施普遍存在高達30%的壓縮空氣浪費，更不用說由于機器運行優(yōu)化不足而導(dǎo)致的效率低下。盡管這些問題與實現(xiàn)凈零排放、優(yōu)化生產(chǎn)和整體盈利能力背道而馳，但大多數(shù)企業(yè)必須手動追蹤泄漏，而這會大大增加勞動力成本。

Sissach工廠是壓縮空氣管理的一個成功案例，展示了艾默生在自身運營中實現(xiàn)凈零排放的承諾。易于安裝的AF2智能傳感器與CAM應(yīng)用集成，代表硬件和分析軟件相結(jié)合的數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以快速應(yīng)用于所有類型的設(shè)施。傳感器自動配置和軟件的預(yù)配置特性，減少了安裝時間、風(fēng)險和其它采用障礙，從而快速實現(xiàn)了投資回報并大大改善了運營。

關(guān)鍵概念：

■各種類型的工業(yè)設(shè)施普遍存在高達30%的壓縮空氣浪費。

■傳感器自動配置和軟件的預(yù)配置特性，幫助制造企業(yè)減少壓縮空氣的浪費。

思考一下：

如何實現(xiàn)高效的壓縮空氣管理？