工业能源消耗: 通过监督和控制降低碳排放

2022-06-28浏览次数:113

工业能源消耗: 通过监督和控制降低碳排放


Written by Carsten Frederiksen


减少碳排放量是应对气候变化最重要的措施之一。降低能源消耗对任何行业来说都是一项重大挑战,但也可能是一项长期的成本节约的努力。法国公司 Eiffage Energie Systèmes-Clemessy 以其 Syclone 控制软件和 Dewesoft 数据采集领域的关键项目而闻名,这些领域包括太空发射器控制台或桥梁结构健康监测。

然而,他们在控制指挥软件领域的最新创新是一个完全工业化的网络解决方案,统一了对能源消耗和碳排放的监督和控制。Syclone x 低碳系统是一个基于网络的监控系统,可以跟踪和控制能源消耗。

引言

气候变化是我们现代社会不得不面对的最严重的全球性和系统性现象之一。它影响着我们所有人。例如,法国公共当局承诺到2030年将法国的二氧化碳排放量降低40% ,到2050年实现21碳中和。简而言之,全球需要迅速将仍处于开拓阶段的低碳解决方案转化为标准方案。

那么,一个专门从事工业过程和建筑物的软件和系统集成商能够做些什么来帮助工业管理能源使用呢?控制指挥系统如何限制碳排放?在工业领域,特别是在工业场所和建筑物中,可以集中、控制和优化若干功能,以管理能源和减少碳足迹。

建筑物能源监督与控制

关于工业现场的能源监督管理,对建筑物监督管理软件有什么期望?为了设置场景,下面的草图突出了一个工业基地或特别感兴趣的地区的一些部分。下文草拟了包括在 Syclone x 低碳解决方案中的补救措施,以生成能源和排放流的总体情况,并解决能源消耗问题。


1. 工业用地示意图。



1. 空气质量和空气调节
基于日历和气象学的办公室温度管理
大气污染数据采集

2. 数据中心
电力消耗分析
温度管理系统

3. 数据采集与监控系统
公用事业管理: 电灯,加热器/冷却器,蒸汽发生器..
数据集中在边缘或云端
场景和顺序编辑
决策支持系统
开放式架构

4. 物联网传感器
数据采集,例如电力消耗、噪音、空气质量、停车场空间

专注于软件本身,数据采集与监控系统的最低要求是对设施进行控制和指挥。其目的是开关灯,加热器,或发电机或关闭。
与大量协议接口的能力是一个关键特性。EES-Clemessy 选择围绕 OPC 统一体系结构(OPC UA)构建 Syclone 软件,OPC 基金会开发的工业自动化机器对机器通信协议。OPC-UA 非常适合与现代设备接口,但也非常适合于开发特定驱动程序以与行业中遇到的其他协议进行通信。
再进一步看,操作员必须能够轻松地编辑控制他们设备的序列,这正是 Clemessy 序列器能够提供的。
今天,一些客户欣然同意部署物联网(IoT)直接获取数据,甚至驱动一些设施。这是未来几年的一个重大变化。有时甚至可以避免可编程逻辑控制器(PLC)级,而将其功能集成到物联网或软件服务器中。


5. 最后,即使以上列出的一些自动排序功能可以节省能源,能源管理模块也是关键部分:

跟进消费量
历史观察
统计和曲线绘图仪
根据供应商的条件进行合同管理:
最大功率授权,处罚日
最小/最大厚度
平均每周期
流动电话提示/警报
用电量预测


可扩展的能源管理模块

能源管理模块是可扩展的,因为客户需要的新功能不断增加。从用电跟踪开始,继续使用历史查看器、统计和曲线绘制器、根据供应商的条件进行合同管理,现在启动了人工智能用电预测。

图2. Syclone 能源管理模块——概述。


所有功能都通过 CLEMESSY 软件集成到 Syclone 中。 Syclone 是一个软件工具箱,分为两个部分:



在专用控制器上承载的实时确定性控制器,以及
监督,SCADA 世界,可以托管在边缘或在云

Syclone 监督现在完全托管在网络服务器技术上。客户的笔记本电脑上没有安装任何东西,也不需要任何特定的硬件。它只是一个简单的网页链接。选择这种解决方案是为了简化安装,方便最终用户的维护周期。例如,这个 SCADA 软件今年夏天在匈牙利部署——在科罗纳危机期间——无需出差。
所有的监督功能是可用的,此外,用户有能力监测能源和行动对他们的消费。最后,该系统是高度可扩展的——演示可以通过十几个输入和输出来完成,但是一个项目的前景可能是一个站点10000点。

图3基于 Syclone 和 Dewesoft 的监控。

在硬件表示中,Syclone x 确保与操作符的接口,而操作符只需要一个简单的 web 浏览器。该设计反应灵敏,可以在笔记本电脑、手机或平板电脑上使用。跨平台服务器托管在 Edge 上,可以在小型 PC 甚至笔记本电脑上管理。
由于软件是作为服务解决方案提供的,因此应用程序通常在云中运行。这可以托管在 EES-Clemessy 数据中心,或在客户的网站上。与流程的接口通过经典的 PLC、物联网和数据采集前端实现。
该解决方案的创新之处在于,Dewesoft DAQ 系统不仅用于数据采集,而且还作为“第三方”EtherCAT 奴隶或通过 OPC-UA。

简单实例-通过 OPC UA 进行远程能量监控

OPC UA 的能力可以通过一个简单的用例来说明。位于巴黎的 Dewesoft 办公室为主电源配备了氪数据采集系统,而 Clemessy 则在米卢斯建立了一个网络服务器,所有的一切都可以通过使用 Syclone Web 的 OPC UA 进行远程能源监控。

图4. 通过网络浏览器监视和控制一个乐高积木搭建的微型工厂。

在一台办公室笔记本电脑上,从微软365切换到连接到巴黎 Dewesoft 的 Syclone 网络服务器,只需点击几下鼠标,就可以访问 Dewesoft 办公室的电压、电流、电源以及加速度或温度的能耗。电力合同的基本成本计算可以增加。
传感器和执行器很容易通过 Syclone 连接到网络浏览器上。

在一个小规模的应用案例中—— Clemessy 研发团队非常欣赏这个案例——其目的是获取传感器和驱动器,以便与乐高制造的微型工厂连接:



乐高积木搭建的微型工厂装有传感器,
输入和输出通过 Dewesoft 硬件接口,
整个过程由一个网络界面控制和监控。

图5。传感器设置在几个地点的速度,颜色,温度,或电压。而致动器也分布在通路上。

图6. 监视和控制-通过网络浏览器命令微型工厂,Syclone 托管在标准的平板电脑上。



所有传感器和驱动器的数据都是可用的。网页可以在平板电脑上显示,而控制命令功能则在网络服务器上执行。

大型项目-汽车制造现场

这些小规模的案例强调了接口过程、获取数据和能量监控的简单性,但是系统也具有高度的可扩展性。
在汽车行业实施了一个重大项目,在世界前10大汽车制造商所在地的一个大型项目中实施了能源监督和控制、基础设施控制以及减少碳足印。

图7. 主要汽车制造商的全网 SCADA 系统。

该项目涉及全球20多个地点。在主要工厂,监督和监测的地点包括超过30个建筑物,超过10000个输入/输出接口。
实现了 SCADA 系统的基本功能。SCADA 系统不需要特定的硬件或软件配置。除了完整的网络软件,关键在于能耗模块的实现。

图8。这是汽车制造商的工业区——监控范围在黄线以内。

图9。制造网站的主要 Syclone 视图可以通过网络浏览器直接访问。点击将手动驱动建筑物或设备。


图10. Syclone 指示板包含所有主要功能。



仪表板包括:

概要: 查看和编辑,
配置器: 添加一个新点
序列编辑器允许触发超调的自动动作
这些曲线对能量报告非常有用

图11 Syclone 能源监测所需的典型曲线。


Syclone 能源监测所需的典型曲线显示了根据供应商条件提供的合同管理信息:

最大动力授权是绿线,
预计全天用电量模板为红色,
实时消费是黄色的,
消费量的预测在一天结束是蓝色的,
室外温度是白色的
惩罚日可以通过规则来管理,例如,避免启动效率较低的设施




总结

最终客户的收益是什么?可以节省多少能源,碳排放量可以降低多少?目前还没有关于安装系统对此的长期影响的官方反馈,但有一点几乎可以肯定: 无论何时开始测量一个物理现象,你都可以选择控制和管理它。
允许几个功能被集中,提供一个概述和创建控制和优化的基础,以实现更有效的能源使用和减少工业场所的碳足印。