1 能耗是一个积分运算

　　在工业生产中，能源消耗是一个时间的积分，它在每一个周期中的能耗都显得微不足道，但是，它在时间上的积分往往是巨大的。对于重资产、连续生产的高能耗场景尤其如此，细微处的节省，都是利润，1%对于大型企业来说，甚至都意味着千万级的能源节省。

图 1 节能的三个主要途径

　　如图1所示，节能主要有三个方向，首先，工艺节能就是在产品制造中，选择更为有效的工艺控制模型与方法，以达到低的能耗，其次是设备节能，采用更节能的变频技术、伺服传动以获得高能效，第三种则是基于PDCA循环的管理节能，贝加莱的系统设计有非常多的精彩之处，能够为企业提供高能源效率，让我们为您细细道来。

　　2 设计——长远能耗考量

　　节能首先在于规划，在机器设计阶段就要考虑这个问题，工程师不仅要完成机器的功能设计，同样也要评估能源效率，因为这是您的机器竞争力的一部分，这同样需要科学方法与工具支撑，电机选型就是一个环节，传统上，很多机器制造商习惯于“铭牌”选型，即，参考他方的电机参数来选型，殊不知，这些电机本身就是被放了余量，又往往被保守的设计思想继续放余量，这就使得电机功率往往选的较大，而电机就其生命周期而言，采购成本通常只占很少的比例(不超过5%)，它的成本主要是在能耗环节，因此，选择一个好的电机，既满足动态响应的要求，又能够满足节能的要求。

　　在Automation Studio中有内嵌的ServoSoft它能够针对不同的运动场景(连续与往复运动、各种传动链下的运动)的选型，当然，如果我们需要更为精准的动态性能下选型，可以采用MapleSim对机械结构进行建模仿真，以获得最佳的电机匹配，这样的电机精准满足动态响应要求，又不会产生功率浪费，如图2所示。

　　例：贝加莱在全电动注塑机的开合模机构传动设计中， 采用了MapleSim进行了其传动链的建模与仿真，并获得最有效的满足动态性能的传动设计，通过这一设计方法，可以最为精准的选择伺服电机，因为，在这种设计中能够获得最为精准的电机，避免过大的功率消耗。

　　3 算法精妙——同样节能

　　对于很多需要加热的场景例如吹瓶、注塑的温区控制，如果能够获得最有效的温度控制性能，那么，就可以避免过与不及，贝加莱的温度控制具有非常好的控制特性：

　　• 严格的斜坡跟踪能力：确保在设备的不同加热阶段， 能够严格遵循加热工艺曲线来实现加热，这就能确保最优的品质同时，又获得能源节省;

　　• 参数自适应(如图3所示)。

图 2 例 : 注塑机合模机构选型

图 3 精准温控降低能耗

图 4 ACOPOSmulti 共直流母线驱动技术

图 5 mappEnergy 的模块关系

　　4 设备节能

　　贝加莱的ACOPOSmulti伺服驱动系统，采用了共直流母线技术(Common DC-Bus)，简单的理解就是一个电机它在运行时处于电动机状态，而当它处于制动时，则处于发电机状态，ACOPOSmulti伺服系统可以将这些制动产生的能源通过汇流二极管回到再生线圈，并产生电流供应到直流母线排上，这些电流通过DC-AC转换又可以供应给其它处于运动状态的轴，对于那些经常出现大功率、往复运动的场景，这种驱动技术可以为机器提供节能，如图4所示为ACOPOSmulti伺服驱动系统的路径，它特别适合于多轴运动控制系统。

　　当然，这一节能措施不仅可以节能，在很多设备中， 它也是掉电停车的保障，在贝加莱的光伏晶片多线切割系统中，即采用了ACOPOSmulti这样的驱动系统，据统计，一天的运行中，相较于其它机器，可以节省超过50度电的消耗。同样，它也被广泛应用于轮转印刷机传动系统、多轴向经编机、饮料灌装系统中。

图 6 APROL EnMon 针对工厂的能源管理架构

图 7 APROL EnMon 中的能源监测画面

　　5 单机能源监控

　　对于工厂来说，小批量、多品种是比较显著的特征，因此，成本精准合算就需要更小的数据粒度。即，能源精准计量、能源的综合分析都是用以提升生产运营效率的重要因素，除了mappControl、mappOEE、mappTweet等mapp 模块，贝加莱的mappEnergy则为单机在软件上提供了能源计量的手段。图5中是mappEnergy和mappMotion中的轴进行连接，并可以提供给UI接口来做能源数据的呈现。

图 8 APROL EnMon 中的能源趋势分析

　　mapp的能源模块赋予了机器本身的精确能源计量，也能够通过OPC UA被管理系统访问，它体现了贝加莱在机器的每个细节的雕琢，以用户为中心的功能设计。

　　6 工厂级管理节能

　　对于工厂级的节能而言，其设计思想基于PDCA循环，即通过不断的能源监测，并不断去获得持续改善，因此，首先要解决的是能源监测问题，以获得管理视角的能源优化。工厂的能源管理包括电力系统如变压器，以及动力消耗如空气压缩机、冷水/热泵机组、加热装置等，都是能源大户，通过分布在现场的总线仪表，能源消耗被采集、计算，并通过能源分析(如比对分析、精准计量)来为工厂经理提供决策支持。如图6所示为贝加莱APROL EnMon所提供的能源管理架构，其中EnMon提供了能源分析以及计算，能源电子仪表盘呈现、能源计量报表，以及远程的Web发布等功能。

　　图7与图8可以看到在APROL的能源管理中针对数据的呈现，以及能源状态的趋势分析，当然，它也可以提供直观的数据报表。

图 9 X20AP 能源监测模块

　　在现场，贝加莱的AP模块提供对电力的数据采集，如图9所示，但是，它也同时包括了对电力信号的处理，并提供给管理系统。

　　它能够实现以下功能：

　　• 无功功率补偿,正常>0.90

　　• 补偿值与负载的均衡

　　• 测有功/无功/视在/相序/相位及累积值

　　• 谐波分析(X20AP-31次谐波测量)

　　• 三相不均衡,电压不平衡度<2%

　　• 中线电流值

　　不仅包括电力信号，对于液体与气体流量的计量与数据转化，本身也遵循ISO5167孔板、文丘里喷嘴、文丘里管的标准进行计算，通过APROL EnMon可以将来自于手动表格、总线数据采集、直接I/O采集的数据经由标准化数据转化为统一的能源消耗，并提供给决策支持，以实现全局的能源优化，其实现方式可以是错峰、甩负荷、I/O远程控制等多种方式对现场设备进行调度和配置。

　　综上所述，贝加莱在节能领域所涵盖的解决方案从机器设计到工艺、设备的节能、软件中的能源分析，以及针对管理节能的APROL EnMon平台，几乎覆盖了能源消耗的每个环节。