PROFIenergy: Volkswagen y Mercedes-Benz estudian potenciales ahorros de energía.

Publicado por Marcos Fernández el día 14.4.12

Durante el 17th Annual PI North America General Assembly Meeting en Phoenix, el Dr. Frithjof Klasen, profesor del Instituto de Automatización Industrial IT en la Universidad de Colonia hizo una presentación sobre los resultados de un estudio realizado en una planta de Volkswagen y Mercedes-Benz que se centró en PROFIenergy. Señaló que PROFIenergy fue desarrollado en respuesta a la solicitud de la AIDA (Automation Initiative of German Automobile Manufacturers)  cuyos miembros incluyen a Audi, BMW, Daimler, Porsche y Volkswagen, para reducir el consumo de energía. Las plantas participantes fueron la Planta de Daimler en Sindelfingen (producción mixta de turismo y el modelo T) y la de Planta de Hannover de Volkswagen (producción del chasis del Porsche Panamera).

PROFIenergy es un "perfil" de comunicaciones del protocolo PROFINET que permite gestionar el consumo de energía de equipos de automatización en una red PROFINET. El perfil de PROFIenergy se publicó en 2010 con la idea clave de permitir que los dispositivos que consumen energía puedan "desconectarse" durante periodos no productivos.





PROFIenergy permite la implementación de estrategias de ahorro energético. La ingeniería necesaria para las funciones de ahorro de energía, a menudo debe ser llevado a cabo específicamente para cada dispositivo, lo cual, hasta la fecha, ha sido un gran obstáculo para la aplicación de medidas de ahorro de energía. Aquí es donde la belleza y la simplicidad de la ingeniería de PROFIenergy brilla. Cuando permite al ingeniero de la aplicación gestionar la lógica de control para una máquina según uno de tres estados:

  • Breve pausa - Por lo general, planificado y una duración de hasta una hora.
  • Pausas más largas - Normalmente horas o días.
  • Las pausas no programadas - Por lo general causada por la falla del equipo.


PROFIenergy permite un control centralizado de los dispositivos individuales o partes de una planta de producción a los modos de conmutación para el ahorro de energía. El perfil de continuación, permite un comportamiento coordinado de reinicio de los modos de ahorro de energía. PROFIenergy también define modelos para el seguimiento de los datos de consumo de energía para normalizar los datos. Permite supervisar directamente e consumo (por instrumentos) o calcularlo (conociendo los parámetros eléctricos).

Estudio de la Energía

El estudio de medición examinó el potencial de ahorro en el sector de la automoción en colaboración con Volkswagen y Mercedes-Benz mediante el registro de perfiles de carga para el equipo en células de trabajo.



El profesor Klasen utilizó la analogía de la administración de energía en un ordenador portátil para ilustrar el concepto detrás de PROFIenergy. Los usuarios de portátiles definen cuando la pantalla se oscurece, cuando el monitor se apaga, cuando la unidad se apaga, y cuando el equipo se pondrá en modo de espera de ahorro de energía de modo. De manera similar, los estados definidos en el perfil PROFIenergy se usan para ahorrar energía en plantas de producción basado en el estado de producción.

Utilizando la instrumentación, el estudio mide y registra perfiles de carga de células de trabajo, junto con los estados de funcionamiento de registro de producción. Los estados de funcionamiento de la producción son la producción total prevista, y no planificado al hacer una pausa para determinar los ahorros energéticos relevantes. Además de la energía eléctrica, el consumo de energía de los dispositivos neumáticos se midió porque representan un gran porcentaje de utilización de la energía en las plantas. El consumo energético se midió hasta el nivel de dispositivo.

Aparatos de medición

Analizadores de redes han adquirido y registrado de forma simultánea todas las características del sistema de suministro de energía, transitorios, alarmas, y formas de onda. Los instrumentos de medición se conectaron con un PLC para capturar el estado de funcionamiento de la línea de producción y las máquinas. Se realizó la grabación continua de los parámetros de voltaje, corriente y potencia durante un periodo de tiempo de 7 días con un intervalo de medición de 1 segundo. Las mediciones se registraron también en la alimentación de la planta, sub-distribuciones a unidades de plantas. Ejemplos de unidades monitoreadas incluyen conjunto de robot, robot de entrega parcial, y la máquina de atornillar. Esto nos ha proporcionado información sobre los modos de funcionamiento:

  • Nivel Planta: Planta listo para funcionar, la planta en funcionamiento, o falla de la planta.
  • Nivel de la estación: operación de la estación individual.
  • Fin de nivel de dispositivo: Robot en movimiento, la herramienta en funcionamiento, etc



Datos

Los datos se registraron junto con los modos de funcionamiento para el análisis de energía y para capturar el consumo de energía / curvas de carga para, toda la operación secciones y dispositivos. Otra información registrada para toda la operación, las secciones y dispositivos incluidos el consumo máximo de energía, el consumo promedio de energía de base y el consumo de energía en momentos de inactividad.

Análisis

Análisis cualitativo y cuantitativo de los modos de funcionamiento y el consumo de energía asociado de unidades de proceso que se deriva de los datos, incluyendo el consumo de energía de las unidades individuales de la planta, la reducción del consumo de energía en momentos de inactividad, la duración de los tiempos de inactividad, y las pausas (planificada y no planificada, operativa, modelo relacionado).

Basándose en esta información ahorros potenciales se determinaron. Por ejemplo una de las líneas de producción tenían consumo promedio de energía durante la producción de 32,62 kW y durante el tiempo de inactividad 17,74 kW. El estudiPensamientos y Observaciones
o calcula un ahorro potencial del 33% de energía por año para la línea de producción con PROFIenergy sobre la base de una operación de dos turnos, 5 días laborables + 2 días de fin de semana. Los ahorros potenciales por los resultados de células de trabajo en un ahorro de 5.700 euros y 33.250 kg de CO2 al año. Las plantas con más de 100 células pueden llegar a un ahorro de más de 500.000 euros al año.



El Dr. Klasen señaló que la plena utilización del potencial de ahorro requiere de estudios adecuados de las plantas para ahorrar energía. Los operadores de planta deben definir los requisitos para las empresas de equipamiento, fabricantes de equipos y fabricantes de dispositivos. Además, el modo de espera sólo es útil si no existen problemas de arranque del equipo, lo cual en muchos casos no es posible.

Pensamientos y Observaciones

Este fue un excelente ejemplo de la ingeniería aplicada que conduce a la comprensión. Me quedé impresionado por el cuidado y la precisión del estudio del Dr. Klasen y la apertura de Volkswagen y Mercedes-Benz para permitir que sus líneas de producción estuviesen disponibles para el estudio. Este es un ejemplo de cooperación productiva para mejorar la industria.

PROFIenergy es una idea inteligente que ofrece el tipo de marco necesario para configurar sistemas de control y de automatización para ahorrar energía en colaboración con el flujo de producción.

El siguiente paso es que los sistemas de TI de la empresa exploren las capacidades de PROFIenergy para mejorar la eficiencia operativa.