基於 PC 的控製技術助力實現樓宇和生產自動化的集中控製-國際節能環保網-行業資訊

天窗機械組件和門鎖外殼的全球市場領導者珀尓曼公司依托全麵的數字孿生技術，基於虛擬環境設計了其位於奧地利 Vitis 的新工廠。項目設計師、安裝人員及業主緊密合作，利用預測的重要數據在 3D 環境中運行真實的仿真，進行預先優化，並使用倍福基於 PC 的控製技術地實施交付所有流程。
珀爾曼公司由 Franz Pollmann 在 1888 年創立，最初在奧地利的卡爾施泰因鎮以製作精密儀器和鍾表等業務起家。130 多duo年nian後hou，珀po爾er曼man已yi經jing成cheng為wei一yi家jia創chuang新xin產chan品pin開kai發fa商shang和he製zhi造zao商shang，再zai次ci聲sheng名ming鵲que起qi。今jin天tian，公gong司si的de核he心xin專zhuan長chang是shi為wei汽qi車che行xing業ye提ti供gong高gao度du複fu雜za的de機ji電dian組zu件jian產chan品pin，事shi實shi上shang，珀po爾er曼man已yi被bei公gong認ren為wei是shi天tian窗chuang機ji械xie組zu件jian和he門men鎖suo外wai殼ke的de全quan球qiu市shi場chang領ling導dao者zhe。“幾乎全球所有汽車品牌在生產汽車時都配備我們的產品。”珀爾曼國際第四代管理合夥人 Robert Pollmann 指出。為滿足公司業務穩定增長的需要，珀爾曼於 2018/2019 年開始在 Vitis 規劃建設一座新的工廠。“Pollmann 2.0 係統是我們邁向工業 4.0 的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen，因yin此ci我wo們men與yu所suo有you參can與yu方fang都dou非fei常chang清qing楚chu，我wo們men需xu要yao整zheng個ge係xi統tong都dou是shi最zui先xian進jin的de。對dui我wo們men來lai說shuo，能neng夠gou發fa揮hui內nei部bu物wu流liu的de最zui大da效xiao率lv和he依yi賴lai整zheng棟dong建jian築zhu的de模mo塊kuai化hua設she計ji和he可ke擴kuo展zhan性xing非fei常chang關guan鍵jian。”Robert Pollmann 在解釋項目對合作夥伴 Peneder、Stiwa 和倍福提出的高要求時說道。
機械工程與工業工程的智能聯網
在機械工程領域，人們已經普遍使用 3D moxingjinxingshejihefangzhen。erzaijianzhuhelouyuzidonghualingyu，zhiyoushaoshuyouyuanjiandekailuxianfengmenzaixinxiangmudeguihuaheshishizhongbuduantuijinshuziluanshengdeyingyong。zheqizhongjiubaokuo Peneder Bau-Elemente GmbH 和 Stiwa 集團。“我們作為一家設備製造商和軟件公司，一直致力於尋找優化生產環境的方法。”Stiwa AMS 公司樓宇自動化業務部主管 Thomas Führer qiangtiaodao。tashenzhihuanjingtiaojianduishebeizhengtixiaolvyoujudayingxiang。shebeisizhoudekongjianyouduoda？shengchanchejiandezuijiatiaojianshishenme？wuliaoruhezaichejianneibuliudong，yuangongyouruhezaichejianneizoudong？“在規劃設計智慧工業建築時，所有這些因素都需要考慮到，包括能量流。”Thomas Führer 在指出提高生產效率的重要因素時繼續說道。
由於珀爾曼僅會根據客戶訂單需求進行產能擴張，因此從一開始就迫切需要 Vitis 二廠必須在奠基儀式後 10 個月內全麵投產。“涉(she)及(ji)到(dao)大(da)量(liang)技(ji)術(shu)和(he)開(kai)發(fa)工(gong)作(zuo)的(de)微(wei)型(xing)組(zu)件(jian)產(chan)品(pin)仍(reng)在(zai)卡(ka)爾(er)施(shi)泰(tai)因(yin)總(zong)部(bu)生(sheng)產(chan)，但(dan)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)額(e)外(wai)的(de)產(chan)能(neng)大(da)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)汽(qi)車(che)門(men)鎖(suo)外(wai)殼(ke)和(he)鎖(suo)蓋(gai)等(deng)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)的(de)組(zu)件(jian)。”工廠經理 Manfred Jäger 說道。基本要求包括大幅提高生產過程的自動化、盡可能地減少物流工作、能源及其它所有資源的可持續利用、人員和貨物的結構化流動，以及生產基地的靈活擴展。
Vitis 擴建工程的第一個階段包括建造一座 9400 m2 的廠房、一個目前有 5500 個托盤位的立體倉庫，以及辦公室、工藝區和休息區。根據聯合開發的總體規劃方案的設計，工廠可以非常快捷、方(fang)便(bian)地(di)擴(kuo)展(zhan)到(dao)五(wu)個(ge)車(che)間(jian)，因(yin)此(ci)所(suo)有(you)的(de)供(gong)給(gei)線(xian)路(lu)以(yi)及(ji)物(wu)料(liao)輸(shu)送(song)和(he)人(ren)員(yuan)走(zou)動(dong)都(dou)彙(hui)集(ji)在(zai)中(zhong)央(yang)物(wu)流(liu)中(zhong)樞(shu)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)的(de)好(hao)處(chu)在(zai)於(yu)，隻(zhi)需(xu)相(xiang)應(ying)地(di)延(yan)長(chang)這(zhe)條(tiao)主(zhu)通(tong)道(dao)即(ji)可(ke)啟(qi)動(dong)下(xia)一(yi)個(ge)擴(kuo)建(jian)階(jie)段(duan)：“我們自己完全沒想到讓建築采取坐北朝南的格局，也沒想到要集中布局一個通道，通往各台用電設備的樞軸從這裏向左和向右延伸。”Robert Pollmann 說道，他非常欣賞總承包商的遠見卓識。
Designing buildings through an industrial lens
工業鏡頭助力成功完成建築設計
基於生產的規劃重點在於製造過程及其所有的能量流和物料流以及所有與生產效率相關的環境條件。“建築被認為是機器。”Thomas Führer 用一句話簡要概述了 Peneder 和 Stiwa 的做法，即使用典型的機械工程方法和軟件工具。珀爾曼除設計了建築的 3D 模型之外，還設計了一個數字孿生用作建築信息模型（BIM），它能夠測試比例、物料、光線、形狀和顏色的一致性，正如規劃好的生產和運營過程一樣。BIM 是一種將不同學科的各個子模型（例如建築、物流、建築和電氣工程、樓宇自動化和設施管理）整合到一個中央 3D 模型中的虛擬規劃設計方法。Peneder 公司是工業建築和商業建築領域的專家，從規劃到運營的每個階段，他們都使用了 BIM。“使用 BIM 實現的虛擬設計可為建築的施工及後續運營帶來很多優勢。”倍福奧地利分公司樓宇自動化行業經理 Christian Pillwein 證實道。
僅生產、物流和樓宇技術之間的閉環控製就能顯著降低電力成本。Christian Pillwein 以按需通風為例：生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)與(yu)建(jian)築(zhu)和(he)能(neng)源(yuan)供(gong)應(ying)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)的(de)智(zhi)能(neng)連(lian)接(jie)，確(que)保(bao)隻(zhi)有(you)在(zai)當(dang)前(qian)使(shi)用(yong)的(de)設(she)備(bei)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，才(cai)會(hui)給(gei)車(che)間(jian)通(tong)風(feng)換(huan)氣(qi)。畢(bi)竟(jing)，考(kao)慮(lv)到(dao)轉(zhuan)換(huan)時(shi)間(jian)或(huo)維(wei)護(hu)，設(she)備(bei)很(hen)少(shao)會(hui)在(zai)同(tong)一(yi)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)全(quan)部(bu)運(yun)行(xing)。即(ji)使(shi)是(shi)一(yi)些(xie)堪(kan)稱(cheng)典(dian)範(fan)的(de)企(qi)業(ye)，其(qi)設(she)備(bei)綜(zong)合(he)效(xiao)率(lv)（OEE）平均也隻有 75%。“25% 的差值蘊含著巨大的節能潛力，可以很好地利用基於需求的樓宇自動化控製。”Thomas Führer 分享道。在硬件方麵，珀爾曼的整個控製係統采用的都是倍福組件。
一台 C69xx 控製櫃式工業 PC 用作控製室服務器，而 HVAC 控製中心、通風和房間自動化係統則通過五台 CX50xx 嵌入式控製器控製。珀爾曼通過 KNX、M-Bus 和 MP-Bus 以及 Modbus TCP 和 RTU 等子係統以及約 700 個倍福 EtherCAT 端子模塊和總線端子模塊將各種傳感器和執行器集成到基於 PC 的控製係統和 TwinCAT 控製平台中。
“這個項目的主要挑戰是需要開發一個基於需求的智能控製方案，它可以將製造自動化和樓宇自動化整合於一體。”Christian Pillwein 強調道。由於珀爾曼在這兩個方麵都采用了倍福基於 PC 的控製技術，因此能夠非常輕鬆地實現技術整合。“我們不僅能夠監測和控製樓宇設備，還可以實時記錄運行數據。”Thomas Führer 解釋道，這對於珀爾曼新廠區的設施管理負責人 Rainer Hobiger 來說無疑是一個絕佳的好消息。“我們可以通過在線儀表板查看哪些設備正在運行以及它們的運行情況。”能耗的突然暴增往往是由下述兩種情況引起：生產單位數量增加或設備磨損嚴重。“由於數量也可以被跟蹤，我們可以在簡要分析我們的目標與實際性能後立即派出維護人員。”Rainer Hobiger 說道。
除(chu)了(le)取(qu)決(jue)於(yu)負(fu)載(zai)的(de)通(tong)風(feng)之(zhi)外(wai)，珀(po)爾(er)曼(man)還(hai)采(cai)取(qu)了(le)一(yi)些(xie)其(qi)它(ta)措(cuo)施(shi)來(lai)確(que)保(bao)能(neng)源(yuan)的(de)可(ke)持(chi)續(xu)利(li)用(yong)。建(jian)築(zhu)坐(zuo)北(bei)朝(chao)南(nan)不(bu)僅(jin)陽(yang)光(guang)充(chong)足(zu)，而(er)且(qie)通(tong)風(feng)效(xiao)果(guo)好(hao)，可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)采(cai)暖(nuan)降(jiang)溫(wen)所(suo)消(xiao)耗(hao)的(de)能(neng)源(yuan)。注(zhu)塑(su)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)的(de)餘(yu)熱(re)可(ke)以(yi)回(hui)收(shou)用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)整(zheng)個(ge)廠(chang)區(qu)的(de)供(gong)暖(nuan)，驅(qu)動(dong)器(qi)散(san)發(fa)到(dao)周(zhou)圍(wei)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)熱(re)量(liang)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)，而(er)模(mo)具(ju)冷(leng)卻(que)產(chan)生(sheng)的(de)廢(fei)熱(re)則(ze)通(tong)過(guo)冷(leng)熱(re)循(xun)環(huan)機(ji)間(jian)接(jie)使(shi)用(yong)。冷(leng)熱(re)循(xun)環(huan)機(ji)本(ben)身(shen)和(he)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)熱(re)量(liang)也(ye)會(hui)被(bei)回(hui)收(shou)。“總的來說，我們必須協調整個係統中使用的多個溫度回路。”工廠經理 Manfred Jäger 在解釋珀爾曼極力為這個項目尋找“能夠從工業角度看待項目的樓宇自動化專家”的原因時說道。
符合工業標準的建築
“我認為，硬件主要是一種手段，目的是創造一些流程，並與軟件相結合帶來效益。”Thomas Führer 說道。他希望盡可能少地使用硬件；它的工作其實很簡單 — 可靠、全天候地運行。“倍福的產品係列符合行業標準，為實現完整的樓宇自動化提供了完美的解決方案。基於 PC 的控製技術對用戶全方位開放。”以 Stiwa 為例，他們目前正在使用的 Oracle 數據庫就是在倍福工業 PC 的後台運行，用於分析複雜的 if-then 算法。對於現場層，Thomas Führer 也是開放性的忠實粉絲：“每一個現場組件，無論其製造商是誰，都可以通過相應的接口或總線係統集成到整個解決方案中。”這裏使用了 400 多個不同的 EtherCAT 端子模塊。
珀爾曼和倍福在擴建工程開始之前就已經相當熟悉了。“我們基本上是同一時期發展起來的。”Manfred Jäger 在回顧兩家公司合作的第一個自動化技術項目時說道。“當時，我們對廠房的建設提出了非常特殊的要求，而事實證明倍福比他們的競爭對手要靈活得多。”這位 Vitis 工廠負責人回憶並解釋了當時轉向使用基於 PC 的控製技術的原因。時至今日，珀爾曼已不再隻是使用倍福控製器控製單台設備，而是用它們實現 Vitis 二廠的中央樓宇自動化係統。
更多信息：
www.beckhoff.com.cn/building

大家對機械工程與工業工程的成功整合非常滿意（左起）：Rainer Hobiger（珀爾曼公司設施管理部主管）、Manfred Jäger（珀爾曼公司 Vitis 工廠廠長）、Robert Pollmann（珀爾曼國際公司管理合夥人）、Thomas Führer（Stiwa 公司樓宇自動化部負責人）、Christian Pillwein（倍福奧地利分公司樓宇自動化行業經理）以及 Harald Setka（Peneder 公司建築師）

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