Giảm mức tiêu thụ điện của các hệ thống dẫn động bằng động cơ điện (EMDS)
27/08/2019
Giới thiệu
Các hệ thống dẫn động bằng động cơ điện - Electric Motor-Driven Systems (EMDS) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau như các ứng dụng công nghiệp, xây dựng và thiết bị. Máy bơm, quạt, máy nén khí, băng tải, thang máy và hệ thống điều hòa không khí là các ví dụ về hoạt động cơ học được hưởng lợi từ khả năng tạo ra năng lượng của EMDS. Tuy nhiên, theo khảo sát của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, một nhược điểm của EMDS là chúng tiêu thụ một lượng điện cực lớn, chiếm gần 70% tổng mức tiêu thụ điện công nghiệp. Điều này là do EMDS luôn chạy ở tốc độ quay tối đa với nguồn năng lượng liên tục, ngay cả khi thiết bị cuối yêu cầu rất ít năng lượng. Do đó, các ổ đĩa tần số biến đổi (VFD), xuất hiện lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 20 đã được sử dụng để tăng tốc hoặc giảm tốc độ quay của EMDS.
Bằng cách thay đổi điện áp và tần số từ trình điều khiển, VFD có thể điều chỉnh hệ số công suất theo tốc độ và mô-men điều khiển để đảm bảo đáp ứng yêu cầu tải, do đó tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả.
Thách thức
Để quản lý và tập trung kiểm soát VFD và EMDS đúng cách, một hệ thống quản lý mạng (NMS), bao gồm SCADA và PLC thường được sử dụng để kết nối với EMDS và VFD. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi người vận hành phải khắc phục các sự cố thường gặp khi sử dụng các giao thức kết nối khác nhau; ví dụ, PLC thường hỗ trợ các giao thức Ethernet như EtherNet/IP trong khi VFD có xu hướng sử dụng Modbus RTU.
Giải pháp
Để cho phép giao tiếp giữa các thiết bị Ethernet và Modbus RTU, một trong các Fieldbus Gateway của Advantech có thể được thêm vào giữa các PLC và VFD để cho phép PLC truyền lệnh đến VFD để kiểm soát tốc độ quay của EMDS, rất hữu ích cho các ứng dụng như máy bơm và băng tải.
Quy trình được phác thảo như sau:
- Người vận hành sẽ được yêu cầu xác định ngưỡng trong SCADA để đặt các điều kiện theo đó băng chuyền sẽ hoạt động ở tốc độ nhất định, được xác định từ dữ liệu cảm biến.
- Các cảm biến để đo trọng lượng đai sẽ được yêu cầu để thu thập dữ liệu tải đai cho hệ thống SCADA. Bất cứ khi nào trọng lượng vượt quá ngưỡng xác định, hệ thống sẽ kích hoạt PLC để ra lệnh.
- VDF nhận các lệnh từ PLC, ví dụ, để điều chỉnh điện áp và tần số tiện ích để kiểm soát tốc độ quay EMDS.
- Dựa trên tốc độ quay, tốc độ băng tải được điều chỉnh tương ứng.
Với tốc độ quay và lượng mô-men xoắn có thể được thiết lập linh hoạt, EMDS sẽ không còn cần phải chạy hết công suất liên tục. Quá trình thu thập dữ liệu liền mạch, truyền thông M2M, truyền mạng và quản lý tập trung thúc đẩy vận hành nhà máy thông minh, góp phần cải thiện việc quản lý tiêu thụ điện năng và vận hành nhà máy. Điều này cũng làm giảm lượng khí thải CO2 và đảm bảo tính bền vững lâu dài cho các thế hệ tương lai.
Tính năng, Ưu điểm và Lợi ích
Các thiết bị Fieldbus Gateway và chuyển đổi giao thức công nghiệp của Advantech là giải pháp chuyển đổi giao thức hoàn chỉnh có thể đáp ứng mọi nhu cầu của các nhà sản xuất.
Tính tích hợp:
Các PLC khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau thường hỗ trợ các giao thức khác nhau (ví dụ: Modbus TCP cho Schneider, PROFINET cho Siemens và EtherNet/IP cho Rockwell). Mặc dù đảm bảo hỗ trợ giao thức có thể không phải là một nhiệm vụ khó khăn đối với các nhà máy nhỏ, việc nâng cấp và tích hợp một hệ thống để phù hợp với sự gia tăng quy mô kinh doanh có thể phức tạp và tốn kém hơn nhiều. Dòng sản phẩm hỗ trợ Fieldbus của Advantech hỗ trợ các giao thức công nghiệp được sử dụng rộng rãi (ví dụ: PROFINET, EtherNet/IP và EtherCAT), do đó giảm bớt áp lực chuyển đổi dữ liệu từ các thiết bị cũ khác nhau như VFDs.
Tính linh hoạt:
Với các Fieldbus Gateway của Advantech, các thiết bị EMDS, VFD, PLC và cơ sở hạ tầng mạng ban đầu có thể tái sử dụng và sẵn sàng nâng cấp. Điều này giúp đảm bảo khả năng phát triển của bất kỳ nhà máy nào vì các nhà khai thác chỉ cần dành một ít thời gian và nỗ lực để nâng cấp và có thể thu được nhiều nhất từ các công nghệ mới nhất. EMDS hiện có trên thị trường tiêu thụ ít năng lượng hơn nhưng hoạt động tốt hơn bao giờ hết, dẫn đến các nhà máy xanh hơn và bảo vệ môi trường tốt hơn.
Khả năng quản lý:
Thiết kế hướng người dùng của các gói WebAccess khác nhau cho phép xem xét trạng thái thiết bị theo thời gian thực, chẩn đoán ngay lập tức và phân tích thông minh. Có thể sử dụng công cụ Advantech WebAccess/SCADA để tự động hóa các quy trình công nghiệp phức tạp cho các tình huống liên quan đến hoạt động từ xa. Tất cả các tính năng có trong các gói phần mềm HMI và SCADA thông thường có thể được truy cập thông qua trình duyệt thông thường, cho phép truy cập vào đồ họa hoạt hình, kiểm soát dữ liệu thời gian thực, xu hướng, báo thức và nhật ký. WebAccess/NMS cho phép quản lý một cách tập trung mạng công nghiệp và cung cấp một nền tảng được phát triển riêng để giám sát, cài đặt và bảo trì các thiết bị thông qua mạng dựa trên IP.
Kết luận
Bằng cách triển khai giải pháp Fieldbus của Advantech, các nhà máy truyền thống có thể trở thành các nhà máy “xanh”. Với các tính năng tích hợp, tính linh hoạt và khả năng kết nối, các thiết bị Fieldbus Gateway, WebAccess/NMS và WebAccess/SCADA mang lại sự chuyển đổi liền mạch giữa các giao thức công nghiệp riêng lẻ và cho phép kết nối các thiết bị với các giao thức khác nhau để chẩn đoán, phân tích và quản lý một cách tập trung.
/WebAccessNMS_DS_s20151202170042.png)
