熱浪來(lái)襲

制造車間將如何應(yīng)對(duì)酷暑？

酷暑已至

自今年6月以來(lái)，全國(guó)多數(shù)地區(qū)都持續(xù)升溫。

據(jù)國(guó)家氣候中心監(jiān)測(cè)顯示，今年6月以來(lái)（截至7月12日），我國(guó)平均高溫日數(shù)5.3天，較常年同期偏多2.4天，為1961年以來(lái)歷史同期最多。

2022年6月13日至7月12日全國(guó)極端最高氣溫分布

對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)這意味著

車間桑拿間又要“開業(yè)”了

四十多度高溫工作環(huán)境

是車間工作者的噩夢(mèng)

而更令人頭疼的

則是車間設(shè)備的過熱問題

有數(shù)據(jù)表示，高溫環(huán)境也影響事故的發(fā)生率，溫度為20-24℃左右時(shí)事故發(fā)生率最低，當(dāng)溫度高于30℃或降到10℃以下時(shí)，事故發(fā)生率將大幅增加。給工廠“降溫”早已被大家提上日程。

圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪

車間內(nèi)部有著眾多基礎(chǔ)設(shè)施組件及生產(chǎn)成線，一般車間降溫可以通過工業(yè)風(fēng)扇、工業(yè)空調(diào)等外部設(shè)備調(diào)整車間整體環(huán)境溫度甚至可以通過調(diào)節(jié)存儲(chǔ)硬件、云基礎(chǔ)設(shè)施使用從而達(dá)到降溫的目的。這些微小的變化可以共同減少生產(chǎn)車間的功耗，顯著節(jié)省能源。

但這無(wú)可避免產(chǎn)生新的問題，對(duì)于以上設(shè)備的持續(xù)電力供應(yīng)必將會(huì)推高車間運(yùn)營(yíng)成本，那么，除了上述這些常規(guī)的手段，是否能從生產(chǎn)設(shè)備這個(gè)源頭上進(jìn)行優(yōu)化來(lái)更好降低能源成本、提高整體能源效率來(lái)應(yīng)對(duì)高溫天呢？

降低風(fēng)扇及其它散熱設(shè)備的能耗是不錯(cuò)的選擇。

倍福最新推出的 MX 系統(tǒng)是一款模塊化自動(dòng)化組件，凝聚了倍福在控制柜制造方面擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)以及倍福在其它所有產(chǎn)品領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，采用防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP67 的全新外殼系統(tǒng)，可以直接安裝在機(jī)器設(shè)備上。由此打造出來(lái)的解決方案可以完全取代控制柜中安裝的傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)，減少設(shè)備占地面積，降低風(fēng)扇及其它散熱設(shè)備的能耗。倍福作為 PC 控制技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，在自動(dòng)化領(lǐng)域再次掀起了一場(chǎng)顛覆性革命，為無(wú)控制柜設(shè)備設(shè)計(jì)樹立了新的標(biāo)桿。

MX 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)

最初的可編程邏輯控制器只能處理設(shè)備和系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)的關(guān)系，而現(xiàn)在基于 PC 的控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造工藝中的所有自動(dòng)化功能。I/O、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、安全技術(shù)、數(shù)據(jù)輸入、與上位系統(tǒng)的連接，甚至圖像處理任務(wù)，全部都由中央控制器處理。隨著需要處理的任務(wù)持續(xù)增加，盡管電子電力器件的體積已經(jīng)在不斷變小，性能也更加強(qiáng)大，甚至還集成了安全功能，但控制柜的體積卻仍舊無(wú)法減小。情況甚至還恰恰相反，附加的自動(dòng)化設(shè)備功能不斷增加了控制柜中專用功能組件的數(shù)量。

傳統(tǒng)控制柜

通常可以分為幾個(gè)不同的功能區(qū)：

• 電力供應(yīng)、熔斷器保護(hù)和配電

• 輔助電壓的產(chǎn)生和熔斷器保護(hù)

• 帶有輸入輸出的控制系統(tǒng)

• 電機(jī)控制

• 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接層

如果我們對(duì)比一下過去數(shù)十年里使用的控制柜技術(shù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，包括上述功能區(qū)域的傳統(tǒng)控制柜基本結(jié)構(gòu)幾乎沒有發(fā)生變化 — 無(wú)論是部件的數(shù)量還是尺寸?，F(xiàn)在，控制柜內(nèi)各部件的安裝接線工作仍然需要人工完成，并需要在控制柜的各個(gè)區(qū)域內(nèi)部以及區(qū)域之間建立電氣連接。倍福認(rèn)識(shí)到，只有所有設(shè)備或功能單元都使用統(tǒng)一的接口，才能夠一勞永逸地減少接線工作。我們的目標(biāo)不僅是通過數(shù)字化和自動(dòng)化提高控制柜的設(shè)計(jì)和制造效率，而且要完全取代傳統(tǒng)控制柜。因此，我們開發(fā)了 MX 系統(tǒng)，它是一款模塊化的自動(dòng)化組件，它配備標(biāo)準(zhǔn)的電氣和機(jī)械接口，通過底板插接模塊。

NO · 1

EtherCAT 用作整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口

EtherCAT 是自動(dòng)化領(lǐng)域成熟的全球通信標(biāo)準(zhǔn)，具有獨(dú)特的“on-the-fly”運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)成了 MX 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口的技術(shù)基礎(chǔ)。EtherCAT 能夠用幾乎所有類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和順序?qū)⒋罅?I/O 模塊、驅(qū)動(dòng)器等組件連接至控制器，同時(shí)可以集成功能安全。EtherCAT 分布式時(shí)鐘功能能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)中所有組件的高精度同步，其偏差小于 100 ns。通過豐富的 EtherCAT 診斷功能可以盡早檢測(cè)、定位和消除所有故障，確保系統(tǒng)通信的穩(wěn)定。

MX 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)

EtherCAT 可以滿足所有數(shù)據(jù)傳輸需求，僅需一個(gè)總線系統(tǒng)就足以滿足內(nèi)部系統(tǒng)通信以及外部擴(kuò)展的需要，這些擴(kuò)展也可以通過 EtherCAT P 連接。EtherCAT P 是基于 EtherCAT 技術(shù)的單電纜自動(dòng)化擴(kuò)展方案，將數(shù)據(jù)通信與供電整合在一根電纜中。MX 系統(tǒng)內(nèi)除了 EtherCAT 接口之外，只需要再加一個(gè)電源接口，即僅需內(nèi)置兩個(gè)接口。第一個(gè)接口用于 24 和 48 V DC 安全特低電壓供電以及傳輸 EtherCAT 協(xié)議。單個(gè)數(shù)據(jù)接口上同時(shí)集成了不同的電壓以及信號(hào)。第二個(gè)接口用于輸出最高 530 V AC（3 相，加上中性線和 PE 線）的電源電壓以及最高 848 V DC 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流母線總線電壓。

NO · 2

堅(jiān)固耐用的底板解決方案

是完全取代傳統(tǒng)控制柜的基礎(chǔ)

MX 系統(tǒng)的連接器與 PCB 背板一起封裝在堅(jiān)固耐用的鋁型材壓鑄外殼中，上面可以插接各個(gè)功能模塊。這種由外殼和電力電子器件構(gòu)成的單元被稱為底板，它除了配備機(jī)械外殼之外，還包含背板，一方面用于控制電壓和通信，另一方面用于供電。底板和模塊組合后的防護(hù)等級(jí)可達(dá) IP67，采用被動(dòng)散熱，工作溫度范圍為 0...50°，從而可以直接安裝在機(jī)器設(shè)備上，無(wú)需額外的保護(hù)外殼。因此，不再需要使用手動(dòng)組裝的中央控制柜。MX 系統(tǒng)組件的裝配非常簡(jiǎn)單，只需一個(gè)工具就能夠?qū)⑺心K擰到底板上。

帶數(shù)據(jù)接口或帶數(shù)據(jù)和電源接口

的不同版本的底板可以用于滿足不同的應(yīng)用需求

底板可以輸出的最大電流為 63 A，其中 30 A用于安全特低電壓，能夠滿足大部分的自動(dòng)化需求。底板的初始長(zhǎng)度限制為 1 米，配備 24 個(gè)系統(tǒng)模塊槽位。集成的“后勤”系統(tǒng)可以記錄和監(jiān)測(cè)溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)，以及底板內(nèi)的振動(dòng)和沖擊情況。

底板有不同的版本可供選擇。緊湊型控制解決方案可以通過高度僅為 110 毫米的帶有功能模塊數(shù)據(jù)接口的 1 排版本底板接入主電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。所需的 24 V 電源和工業(yè) PC 都包含在功能模塊中。2 排版本的底板包括數(shù)據(jù)接口和底層電源接口。倍福將推出更多的底板版本，比如排內(nèi)混合各種接口的版本，以及可以布置為三排的擴(kuò)展版本，用于插接性能更強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)模塊。

NO · 3

適用于所有控制功能的模塊

MX 系統(tǒng)底板完全取代了傳統(tǒng)控制柜中各個(gè)組件間的接線，是自動(dòng)化領(lǐng)域真正的創(chuàng)新。功能模塊相當(dāng)于傳統(tǒng)控制柜中通常安裝的各個(gè)組件。但它們并不是 1:1 的替代關(guān)系，因?yàn)槎鄠€(gè)控制柜的功能可以被整合到一個(gè)功能模塊中。每個(gè)模塊內(nèi)都已經(jīng)集成了各種功能，包括出線熔斷器和連接器，如果需要更高的功率等級(jí)，則可以通過 M8 和 M12 信號(hào)連接器或倍福的 ECP/ENP 系列連接器提供。此外，很多電源模塊都集成有輸入接口，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳感器供電。所有這些解決方案都是倍福與在各行業(yè)處于領(lǐng)先地位的客戶緊密合作開發(fā)而成的。

通過 MX 系統(tǒng)和 EtherCAT，傳統(tǒng)的集中式控制方式變成了分散控制的分布式控制平臺(tái)

熱插拔功能模塊涵蓋了設(shè)備上所需的所有功能，分為工業(yè) PC、總線耦合器、I/O 和運(yùn)動(dòng)控制、繼電器以及系統(tǒng)產(chǎn)品領(lǐng)域。它們都是基于倍?；?PC 和 EtherCAT 的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成熟產(chǎn)品。該產(chǎn)品系列已經(jīng)擴(kuò)展到包括用于直接切換單相或三相交流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，如異步電機(jī)或電加熱器。倍福的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品系列已經(jīng)進(jìn)一步拓寬到變頻器。新產(chǎn)品還包括為控制功能提供所需基礎(chǔ)架構(gòu)的系統(tǒng)模塊，例如，24 和 48 V DC 的開關(guān)電源、UPS 模塊和以太網(wǎng)交換機(jī)。

此外，倍福還開發(fā)了采用混合設(shè)計(jì)的模塊，包括供電模塊，它是一個(gè)將主電源接入點(diǎn)、主開關(guān)、電源濾波器、電能測(cè)量技術(shù)、剩余電流測(cè)量和 24 V DC 電源集成于一體的功能模塊。另一個(gè)典型產(chǎn)品是 EtherCAT P 輸出模塊，它配備了用于保護(hù)超低電壓和低電壓線路的熔斷器。

如果一個(gè)功能需要由安裝在傳統(tǒng)控制柜中的設(shè)備進(jìn)行映射，則可以使用底板擴(kuò)展功能模塊，它可以將底板延伸到右外側(cè)，保護(hù)安裝在里面的 IP20 設(shè)備，并可為數(shù)據(jù)接口和電源接口以及 EtherCAT 接口供電。系統(tǒng)模塊與其它所有功能模塊一樣，本身也是 EtherCAT 設(shè)備。因此，可以直接通過設(shè)備控制器進(jìn)行控制、分析實(shí)際數(shù)值以及詳細(xì)診斷。

面對(duì)高溫天，如桑拿一般的車間，各制造企業(yè)該如何破局？如何更好的降低能源成本、提高整體能源效率？

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