Tenne det miljøvennlige lyset

Luftfiltreringssystemer er et krav for mange selskaper i treforedlings-, plast- og tekstilindustriene for å ivareta helsen til de ansatte i produksjonen. Men, siden energikravet til et filtersystem består av opptil 40 % av det totale kravet til de faktiske produksjonssystemene, er energieffektivitet en viktig faktor for å sikre høy sikkerhet. LS Automation spesialiserer seg innen intelligent kontrollteknologi som gir systemoptimalisering og vesentlig merverdi for kundene, med tanke på energieffektivitet, ved bruk av teknologi fra Eaton.

Bakgrunn

Luft er livsviktig, og et menneske trenger 8000 liter luft hver dag. I EU dør flere hundre tusen mennesker hvert år på grunn av luftstøv. Dette temaet er veldig viktig for Heiko og Andre Schulte-Südhoff, administrerende direktører i Schuko H. Schulte- Südhoff GmbH (Schuko) i Bad Laer i Tyskland. Selskapet deres er et av verdens ledende spesialister på avtrekksteknologi og filtersystemer. Schuko tilbyr skreddersydde filtreringsløsninger, fra konsultasjon, planlegging og prosjektutvikling til produksjon, idriftsetting, vedlikehold og opplæring. Disse løsningene inkluderer støvavtrekk for småskalavirksomhet til filtersystemer til større industriell produksjon.

I dag har LS Automation GmbH & Co. KG. (LS Automation), et utfisjonert selskap fra Schuko, ansvaret for å designe og konstruere kontrollskapene, inkludert implementering av automasjonsløsninger. De har etablert seg som en spesialist på automasjonsteknologi i prosess, miljø, energi og bygningssystemer.

Utfordring

Ta treforedlingsmaskiner som et eksempel: kuttespon må fjernes fullstendig og på en sikker måte for å sørge for en god luft og ivareta sikkerheten til de ansatte samt oppfylle lovbestemte krav. Filtersystemets avtrekkseffektivitet avhenger av en vifte som brukes til å forflytte sponet pneumatisk, enten i den rene luften eller i den ubehandlede luften. Effektiviteten til viftemotoren har stor betydning for driftskostnadene. For optimalt strømforbruk må luftstrømmen være så lav og sakte som mulig, samtidig som at minimum luftstrøm for avtrekk er oppfylt. Tidligere ble viftene bare slått på og av, men i dag krever systemet intelligent styring. 

"«Energieffektivitet er et viktig tema i dag», sier Schulte-Südhoff. "«Ta energikravene til en treforedlingsmaskin: filtersystemet krever 40 % mer kraft. Dette påvirker bunnlinjen. Derfor har vi jobbet ganske lenge med energi- og kostnadseffektivitet. Frem til nå har produsentene foretrukket å fokusere på optimalisering av systemdesign. I mellomtiden har vi fått flere kunder basert på kontrollteknologi, som et direkte resultat av energieffektivitet.»" 

Derfor satte Ulrich Lemme, administrerende direktør i LS Automation, et mål for utvikling av løsninger ved bruk av innovative kontrollkonsepter og kraftig automasjonsteknologi, som gir konkurransefortrinn til kunder som Schuko og gir vesentlig merverdi for sluttkunden.

Løsning

Eaton jobber med LS Automation som en teknologipartner, og bidrar til implementering av denne oppgaven. Som del av et stort prosjekt for en møbelprodusent kunne Schuko, med støtte av LS Automation, redusere kundens energibehov fra ca. 3 MW til 400 kW. Løsningen involverte et filtersystem for 168 maskiner, fordelt over et område på 5000 m2 og med et 1,2 km langt rørsystem. Mer enn 40 trefasemotorer driver de 18 avtrekksviftene og transportviftene, samt kjedemotorer for høvling, transport- og luftslusemotorer. 

I en periode har Schuko brukt effektive IE3-motorer i samsvar med ErP (Energy-related Products)-direktivet. På grunn av sin høyere oppstartsstrøm for sikker og pålitelig drift, stiller disse motorene spesielle krav til svitsjer og verneinnretninger. Som en av de første leverandørene av dette utstyret, hadde Eaton allerede testet responsen til produktene og optimalisert kontaktorene og de manuelle motorstarterne i sine DIL-, PKZ- og PKE-serier tilsvarende. For det meste brukte møbelprodusenten PKZ manuelle motorstartere; i noen tilfeller ble manuelle motorstarterkombinasjoner fra DIL-kontaktorer brukt for direkte stjerne/delta-oppstart. 

Én spesialegenskap ved Schuko-systemene er kaskadesystemet. Dette muliggjør optimal kraftregulering og justering av avtrekkssystemet etter de faktiske luftkravene – hvilket bidrar til å optimalisere kraftforbruket. Systemet består av flere individuelle vifter som kan slås på og av etter behov. Systemet genererer derfor alltid det nødvendige trykket, også med små luftmengder. En av disse viftene startes av en frekvensomformer for å balansere ut trykksvingningene, mens de andre drives fra nettet med en fast hastighet på det optimale funksjonspunktet. 

Den kombinerte XV-102-styreenheten (HM/PLS) kontrollerer både kaskadesystemene og frekvensomformerne til filtersystemet samt de 168 frekvensomformerne som regulerer luftgjennomstrømningen i de individuelle arbeidsstasjonene basert på den lokale aktiviteten. Systemet, som er inndelt i to konstruksjonsdeler, er designet slik at hvert par av HMI/PLS-enheter kontrollerer én del, men de fire enhetene er nettverkskoblet for datautveksling. 

Mange systemoperatører ønsker et omfattende register av driftsdata og energiforbruk. Økende kostnadspress og kraftpriser har skapt høyere interesse for å tilordne energikostnader til produksjonsprosesser og få en oversikt over utnyttet maskinkapasitet. Denne tilnærmingen er den eneste måten å optimalisere bruk, vedlikehold og investeringen din på. "«Takket være Codesys-programmeringen og Galileo visualiseringsprogramvare, gir HMI/PLS-er fra Eaton oss muligheten og friheten til å realisere ideene våre raskt, enkelt og kostnadseffektivt», sier Lemme. "Vi kunne nylig programmere en opptaksmodul for driftsdata for et prosjekt uten problemer. Kunden sendte en ekstra forespørsel om registrering av energidata. I denne sammenhengen gir Eatons NZM-XMC-TC-MB målemodul sammen med NZM skillebrytere den ideelle løsningen." NZM-XMC-TC-MB-transdusermodulen var designet for bruk av eksterne, muligens allerede eksisterende omformere, og egner seg spesielt godt som en modifiseringsløsning. Den inkluderer måleteknologien for hele strømspekteret, opptil 6300 A i én enhet.

Resultater

Som et resultat av deres tidligere samarbeid med Eaton, har et samarbeid senere blitt utviklet mellom selskapet og Schuko og LS Automation. LS Automation er nå en «Authorized Lean Solution Partner» i Eatons partnerprogram. Takket være dette samarbeidet med spesialister på applikasjoner, kan Eaton gi kundene enkel tilgang til effektive og integrerte løsninger.

"«I fremtiden planlegger vi å kunne overføre data om drift og energiforbruk direkte til ressursplanleggingssystemer som SAP», forklarer Lemme entusiastisk." «Vi fokuserer også mer på diagnostikk og vedlikeholdskonsepter, samt kommunikasjon mellom maskiner og systemdeler. I et fremtidig prosjekt vil vi for eksempel bruke det intelligente SmartWire-DT-systemet til å videreutvikle gjennomsiktigheten i data og diagnostikk, til aktuator-/sensornivå. Eatons nye XV-300 HMI/PLS-er med to uavhengige Ethernet-grensesnitt gir oss også muligheten til å kontrollere automatiseringen av filtersystemer via et nettverk og tilrettelegge for parallell kommunikasjon med alle andre abonnenter i et selskap via kundens nettverk. Med Eatons teknologi er vi generelt godt utstyrt for å ‘tenne det grønne lyset’ hos kundene med tanke på energieffektivitet, og å forberede oss på implementeringen av industri 4.0.»"