1 能耗是一個積分運算

　　在工業生產中，能源消耗是一個時間的積分，它在每一個周期中的能耗都顯得微不足道，但是，它在時間上的積分往往是巨大的。對于重資產、連續生產的高能耗場景尤其如此，細微處的節省，都是利潤，1%對于大型企業來說，甚至都意味著千萬級的能源節省。

　　

圖 1 節能的三個主要途徑

　　如圖1所示，節能主要有三個方向，首先，工藝節能就是在產品制造中，選擇更為有效的工藝控制模型與方法，以達到低的能耗，其次是設備節能，采用更節能的變頻技術、伺服傳動以獲得高能效，第三種則是基于PDCA循環的管理節能，貝加萊的系統設計有非常多的精彩之處，能夠為企業提供高能源效率，讓我們為您細細道來。

　　2 設計——長遠能耗考量

　　節能首先在于規劃，在機器設計階段就要考慮這個問題，工程師不僅要完成機器的功能設計，同樣也要評估能源效率，因為這是您的機器競爭力的一部分，這同樣需要科學方法與工具支撐，電機選型就是一個環節，傳統上，很多機器制造商習慣于“銘牌”選型，即，參考他方的電機參數來選型，殊不知，這些電機本身就是被放了余量，又往往被保守的設計思想繼續放余量，這就使得電機功率往往選的較大，而電機就其生命周期而言，采購成本通常只占很少的比例(不超過5%)，它的成本主要是在能耗環節，因此，選擇一個好的電機，既滿足動態響應的要求，又能夠滿足節能的要求。

　　在Automation Studio中有內嵌的ServoSoft它能夠針對不同的運動場景(連續與往復運動、各種傳動鏈下的運動)的選型，當然，如果我們需要更為精準的動態性能下選型，可以采用MapleSim對機械結構進行建模仿真，以獲得最佳的電機匹配，這樣的電機精準滿足動態響應要求，又不會產生功率浪費，如圖2所示。

　　例：貝加萊在全電動注塑機的開合模機構傳動設計中， 采用了MapleSim進行了其傳動鏈的建模與仿真，并獲得最有效的滿足動態性能的傳動設計，通過這一設計方法，可以最為精準的選擇伺服電機，因為，在這種設計中能夠獲得最為精準的電機，避免過大的功率消耗。

　　3 算法精妙——同樣節能

　　對于很多需要加熱的場景例如吹瓶、注塑的溫區控制，如果能夠獲得最有效的溫度控制性能，那么，就可以避免過與不及，貝加萊的溫度控制具有非常好的控制特性：

　　? 嚴格的斜坡跟蹤能力：確保在設備的不同加熱階段， 能夠嚴格遵循加熱工藝曲線來實現加熱，這就能確保最優的品質同時，又獲得能源節省;

　　? 參數自適應(如圖3所示)。

　　

圖 2 例 : 注塑機合模機構選型

　　

圖 3 精準溫控降低能耗

　　

圖 4 ACOPOSmulti 共直流母線驅動技術

　　

圖 5 mappEnergy 的模塊關系

　　4 設備節能

　　貝加萊的ACOPOSmulti伺服驅動系統，采用了共直流母線技術(Common DC-Bus)，簡單的理解就是一個電機它在運行時處于電動機狀態，而當它處于制動時，則處于發電機狀態，ACOPOSmulti伺服系統可以將這些制動產生的能源通過匯流二極管回到再生線圈，并產生電流供應到直流母線排上，這些電流通過DC-AC轉換又可以供應給其它處于運動狀態的軸，對于那些經常出現大功率、往復運動的場景，這種驅動技術可以為機器提供節能，如圖4所示為ACOPOSmulti伺服驅動系統的路徑，它特別適合于多軸運動控制系統。

　　當然，這一節能措施不僅可以節能，在很多設備中， 它也是掉電停車的保障，在貝加萊的光伏晶片多線切割系統中，即采用了ACOPOSmulti這樣的驅動系統，據統計，一天的運行中，相較于其它機器，可以節省超過50度電的消耗。同樣，它也被廣泛應用于輪轉印刷機傳動系統、多軸向經編機、飲料灌裝系統中。

　　

圖 6 APROL EnMon 針對工廠的能源管理架構

　　

圖 7 APROL EnMon 中的能源監測畫面

　　5 單機能源監控

　　對于工廠來說，小批量、多品種是比較顯著的特征，因此，成本精準合算就需要更小的數據粒度。即，能源精準計量、能源的綜合分析都是用以提升生產運營效率的重要因素，除了mappControl、mappOEE、mappTweet等mapp 模塊，貝加萊的mappEnergy則為單機在軟件上提供了能源計量的手段。圖5中是mappEnergy和mappMotion中的軸進行連接，并可以提供給UI接口來做能源數據的呈現。

　　

圖 8 APROL EnMon 中的能源趨勢分析

　　mapp的能源模塊賦予了機器本身的精確能源計量，也能夠通過OPC UA被管理系統訪問，它體現了貝加萊在機器的每個細節的雕琢，以用戶為中心的功能設計。

　　6 工廠級管理節能

　　對于工廠級的節能而言，其設計思想基于PDCA循環，即通過不斷的能源監測，并不斷去獲得持續改善，因此，首先要解決的是能源監測問題，以獲得管理視角的能源優化。工廠的能源管理包括電力系統如變壓器，以及動力消耗如空氣壓縮機、冷水/熱泵機組、加熱裝置等，都是能源大戶，通過分布在現場的總線儀表，能源消耗被采集、計算，并通過能源分析(如比對分析、精準計量)來為工廠經理提供決策支持。如圖6所示為貝加萊APROL EnMon所提供的能源管理架構，其中EnMon提供了能源分析以及計算，能源電子儀表盤呈現、能源計量報表，以及遠程的Web發布等功能。

　　圖7與圖8可以看到在APROL的能源管理中針對數據的呈現，以及能源狀態的趨勢分析，當然，它也可以提供直觀的數據報表。

　　

圖 9 X20AP 能源監測模塊

　　在現場，貝加萊的AP模塊提供對電力的數據采集，如圖9所示，但是，它也同時包括了對電力信號的處理，并提供給管理系統。

　　它能夠實現以下功能：

　　? 無功功率補償,正常>0.90

　　? 補償值與負載的均衡

　　? 測有功/無功/視在/相序/相位及累積值

　　? 諧波分析(X20AP-31次諧波測量)

　　? 三相不均衡,電壓不平衡度<2%

　　? 中線電流值

　　不僅包括電力信號，對于液體與氣體流量的計量與數據轉化，本身也遵循ISO5167孔板、文丘里噴嘴、文丘里管的標準進行計算，通過APROL EnMon可以將來自于手動表格、總線數據采集、直接I/O采集的數據經由標準化數據轉化為統一的能源消耗，并提供給決策支持，以實現全局的能源優化，其實現方式可以是錯峰、甩負荷、I/O遠程控制等多種方式對現場設備進行調度和配置。

　　綜上所述，貝加萊在節能領域所涵蓋的解決方案從機器設計到工藝、設備的節能、軟件中的能源分析，以及針對管理節能的APROL EnMon平臺，幾乎覆蓋了能源消耗的每個環節。