由于现代建筑自动化系统(BAS)和BACnet标准在美国和全球的发展，在过去10-15年里，发现和利用商业建筑节能的速度加快了。直接数字控制(DDC)已经将气动控制系统踢到了一边，能源数据现在很容易呈现给设备管理人员，为大公司带来了显著的能源节约。
现代BAS和能源管理系统(EMS)，以及在现代或翻新建筑中通过传感器进行房间和区域监测的普及，为设施管理人员提供了20年前大多数人没有的机会——即通过可操作的数据。
制造商是否有机会利用建筑空间中使用的BAS和EMS策略?与楼宇自动化相比，由于独特而多样的行业应用和制造足迹，制造商面临着不同类型的节能挑战。多年来，电力成本一直被视为运营领域的固定成本，而建筑管理通常不在讨论范围之内。
然而，一流的制造商已经在规划工厂战略，包括更多来自车间的数据。那么什么时候能源管理会成为讨论的一部分呢?
从哪里开始呢?
Opto 22的业务发展总监阿伦•辛哈(Arun Sinha)表示:“我们建议在一段时间内采用自上而下的方法，我们告诉制造商和建筑管理人员从主要建筑轮廓开始。”“监测、学习并发现能源足迹的异常。”
建筑管理相当统一。BAS作为软件驻留在操作员工作站上，或作为网页提供，而各种控制器类型管理设备和网络的部分。同时，区域传感器为控制器提供输入数据。所有这些都是通过BACnet通信协议，ANSI认证，或在LonWorks网络上完成的。子面板级别的监控允许运动感应和自动照明时间表，以节省能源时，房间是空的。
然而，制造应用程序和控制体系结构的固有多样性不允许简单的即插即用工业能源监控手册。例如，仓库或冷藏存储设施可能依赖于传统的自动化系统来控制用于加热、通风和空调(HVAC)和生产设备的压缩机和冷水机。这些应用包括控制和监视。
辛哈说:“如果我们在锅炉房，同一个房间有10个能源负荷，包括冷水机组、锅炉、泵和循环泵，那么我认为最好使用可编程自动化控制器(PAC)系统。”
能源是固定成本吗?
工业能源管理的一个特别具有挑战性的方面是操作所有权。能源管理或电力成本通常被视为一种固定成本，工厂的运营关注于满足产量和持续改进。
Phoenix Contact美洲运营服务副总裁Doug Ferguson说:“从历史上看，生产人员真的没有资源来关注能源监控，因为工厂里的15台不同的机器有不同的负载要求和需求，让生产经理真正考虑能源管理是非常困难的。”
然而，随着越来越多的设备数据从工厂转移到第三方能源管理软件解决方案，这种情况正在发生变化。
Kepware Technologies负责物联网解决方案的产品经理埃里克•德林杰(Erik Dellinger)表示:“我们目前看到的趋势是，许多楼宇自动化公司、硬件供应商和标准商业建筑的能源管理应用供应商都进入了制造业领域。”它们提供的系统通常通过XML将能源数据从输送电机通过OPC通信驱动器输出到云或能源仪表板，以实现实时可见性。
看到能源数据不是问题。“现在有很多选择，”辛哈说。“许多公司已经提供了基于云的可视化系统，这些系统非常容易使用。”
有许多第三方能源集成商提供仪表盘解决方案，如Pulse energy和eSight energy，但自动化供应商也在这个领域。例如，西门子(Siemens)和施耐德电气(Schneider Electric)都向制造商提供基于云的软件，将建筑和自动化系统进行垂直集成，帮助大型企业制定商业智能战略。
研究能源负荷
汽车发动机制造商康明斯(Cummins)是一家采用整体方法解决制造业能源使用问题的公司，同时使用DDC更新其建筑控制系统。该公司一直在与当地公用事业公司杜克能源(Duke Energy)合作，以便更好地了解其位于北卡罗来纳州洛基山(Rocky Mount)的制造工厂的能源负荷。
这个120万平方英尺的工厂每年生产大约15万台发动机，压缩空气是一个主要的能源因素，压缩空气用于吹掉发动机缸体和机头加工过程中的芯片。一些人将压缩空气描述为工业制造商的第四大公用事业，仅次于电、气和水。对康明斯来说，它的重要性毋庸置疑。
在洛基山工厂，杜克能源公司帮助设计了一个能源管理系统，该系统与公司现有的建筑管理系统相结合，该系统关注每条发动机线每分钟使用的压缩空气立方英尺(CFM)。公司有专人实时监控空压机，编制能源负荷数据日志。工厂内大约12个主要压缩空气滴被计量。
“洛基山压缩约2万立方厘米。这是我们工厂内最大的耗能系统，”康明斯落基山工厂设施工程师马克•凡达姆(Mark VanDam)表示。“它大约占我们每天用来压缩空气的电能的25%。”
凡达姆说，在洛基山工厂，他们正试图查明泄漏或其他可能导致压缩空气消耗的设备问题。“这些数据每15分钟记录一次，然后每15分钟记录一次平均值，供我们查看。”
康明斯正在开发自己的能源仪表盘，可深入到工厂地面线，为更多的六西格玛改进提供数据。VanDam说:“我们将能够给工厂内的每个业务单位，他们生产的每个部件一个CFM，基本上，这样他们就可以了解他们的每个部件的使用量是上升还是下降，从而降低我们的能源成本。”“我们现在有六个不同的六西格玛项目，基于直接能源节约，包括电能和压缩空气节约，每年总共节省约13.5万美元。”
洛基山并不是康明斯唯一一家朝着更好的能源可视化方向迈进的工厂。位于纽约州詹姆斯敦的发动机厂，正处于一项五年计划的末期，该计划将对其整个建筑管理系统进行改造，以支持BACnet开放式架构。与洛基山核电站类似，压缩空气的使用约占电厂用电的20%。
“在詹姆斯敦，有三个班次，但第二个班次是维护班次。因此，我们考虑的一件事就是确保在生产返乡进行第二班时，我们的负荷按比例下降，”詹姆斯敦工厂的工厂工程负责人戴维·伯利(David Burlee)说。“通过我们的计量项目，我们能够看到很多我们不知道的关于能源浪费的问题，特别是当线路或区域无法工作时。”
资产管理
当然，来自车间的数据可以节约能源，但它也可以提供设备洞察或更好的资产管理实践。一个机会来自于观察工厂的电能质量。糟糕的电源质量管理会增加电力使用量并损坏设备，如电机、计算机和工业控制设备。
三相电源模块是一种常见的解决方案，它们监测电机、生产线和电机控制中心的能源行为，同时使用Profibus、EtherNet/IP、CANopen等工业协议标准传输数据。
该模块测量有功、无功和视在功率、总功耗、功率因数和相移角等。
更重要的是，能源数据只是一个仪表盘。Wago的产品经理Charlie Norz说:“我们的三相功率测量模块有一个能源管理仪表板，为工程师或技术人员提供了系统能源使用的快速视图。”
设备级的能源使用提供了更多实时的能源数据，但网络解决方案还允许工厂经理查看更大的工厂能源消耗模式。例如，最近Profinet和EtherNet/IP的能源概况发展为制造商提供了更容易访问更大的系统视图的途径。
ProfiEnergy通信配置文件可以将电力需求信息传回控制器，以支持更复杂的节能策略，包括峰值负载管理。峰值负载管理的具体例子包括在短暂和较长的生产暂停和计划外停机期间节约能源。
ODVA的一份名为“CIP能源概况”的白皮书讨论了工业网络提供的更大视角的重要性——一种自上而下的方法。“一些设备可能会报告非常精确的能源数据，但在设备层面上并不需要高精确度。在能源分配网络的上游通常会有收入精确的仪表，”论文指出。“这张更完整的能源图提供了关于机器、区域、线路或区域的能源行为的有价值的信息，允许用户做出减少能源使用和成本的决策。”
Kepware
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