倍福| 控製技術和數據監測在集裝箱式沼氣發電機組中的應用

2026-04-07 01:21:58

  Reverion 公司通過創新的沼氣發電機組輕鬆實現氣候友好型能源供應,真正做到“手到擒來”。如果說安裝在移動式集裝箱內的緊湊型設計還不足以簡化這種能源技術的使用,那麼高達 80% 的發電效率、可逆利用選項以及通過倍福基於 PC 的控製進行的無縫數據監測都是實現高度自動化的先決條件。

 

  Reverion 公司成立於 2022 年,總部位於埃雷辛,由 Stephan Herrmann 博士與慕尼黑工業大學的工程師和科學家組成的團隊共同創立,如今已經擁有 80 多名員工。據 Reverion 公司的應用工程師 Sven Bettendorf jieshao,gongsidemubiaoshijiejuedangjinrenleimianlindeliangdawenti,jijianlizhenzhengkechixufazhandenengyuantixihecongdaqizhongquchushushiyidundeeryanghuatan。xinyidaizhaoqifadianchangbujinnenggouzuidaxiandudifahuizhaoqinengyuandeqianli,tongshihaikeyiliyongduoyudetaiyangnenghefengneng,fouzezhexienengyuanhuibeilangfei。

  高效、可逆的利用

  Reverion 沼氣發電機組的技術亮點包括高效率和可逆利用,它們不僅能用於發電,還能用來在電網飽和時儲存沼氣或綠色氫氣。關於係統效率,Sven Bettendorf 解釋道:“目前,沼氣主要用於熱電聯產電廠,但其發電效率隻能達到 40% 左右。基於燃料電池技術的替代係統(如我們的沼氣發電機組)發電效率可以達到 60% 左右,而我們係統的發電效率則高達 80%。”效率大幅提升的主要原因是係統的高度集成以及由此充分利用了優化潛力,再加上很多不同的工藝流程之間的交互作用。Reverion 公司高級軟件開發人員 Julian Schauseil 強調了能源供應的潛在重要性:“這涉及到相當大的能源量。如果德國的所有沼氣發電廠都改用我們的技術,就可以取代目前所有的火力發電廠。”

  Reverion 的沼氣發電機組具有可逆運行能力,為實現靈活儲能提供了巨大潛力。“例如,當太陽能和風能達到最佳條件,使得能源供給網絡飽和時,可用的電力可用於沼氣生產和儲存。”Julian Schauseil 解釋道。德國目前可用的天然氣管網的儲氣量相當於電力儲存設施存儲能力的約 10 wanbei。yinci,zhaoqifadianchangbujinkeyizuoweibendifadianchang,jiangzhaoqidianbingrudianwang,erqiehaikeyifanxiangyunxing,qidaohuanchongzuoyong。liruzaidianjiajiaodihuofengnenghuotaiyangnengfengfushishengchanzhaoqihuolvseqingqi,ranhouzaidianwangxuqiujiaogaohuodianjiajiaogaoshizaicijiangdianbingrudianwang。yinci,fadianchangnenggoushixianeryanghuatanfupaifang。yinweizairedianlianchandianchangzhong,zhaoqizhongdeeryanghuatantongguofeiqiwukongzhidishifangdaohuanjingzhong,ertongguozhegefangfazekeyijiangeryanghuatanchucunzaixitongzhong,zaidadaoshipinjihouzhuangping,yongyumouxietedingyingyong。

  

  Reverion 沼氣發電機組安裝在一個高度緊湊的集裝箱內,發電效率高達 80%,並且支持可逆運行

  基於 PC 的控製技術助力實現複雜流程的自動化

  考慮到高度集成和可逆利用,底層工藝技術被分為多個子過程,並需要使用大量傳感器。因此,高性能的自動化技術是可靠、優化控製所有不同的過程以及實現無縫數據監測的有力保障。Reverion 公司在成立之前就已經在慕尼黑工業大學的研究工作中使用了倍福基於 PC 的控製技術,並延續使用至今。Sven Bettendorf 解釋道:“在一開始,TwinCAT 軟件的易用性對我們來說非常重要,這樣我們就可以在不購買軟件的情況下進行全麵測試。此外,TwinCAT 可視化軟件的易擴展性以及倍福專家提供的出色的技術支持也具有重要意義。對於像我們的沼氣發電機組這樣的新開發項目,基於 PC 的控製技術的靈活性和可擴展性是項目成功實施的決定性因素。畢竟,在從樣機到量產的過程中,結構和工藝都會發生很大的變化。”

  Julian Schauseil 補充道:

  “另外值得一提的是,我們認為倍福全麵的硬件產品係列具有出色的性價比。”

  除了確保可靠和安全的係統運行之外,自動化技術的主要目標是從操作人員的角度實現即插即用功能。簡化為簡單的開/關(guan)操(cao)作(zuo)不(bu)僅(jin)為(wei)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)極(ji)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),而(er)且(qie)還(hai)能(neng)夠(gou)用(yong)最(zui)小(xiao)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)更(geng)換(huan)現(xian)有(you)的(de)能(neng)源(yuan)供(gong)應(ying)係(xi)統(tong)。集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)式(shi)設(she)計(ji)簡(jian)化(hua)了(le)尋(xun)找(zhao)合(he)適(shi)安(an)裝(zhuang)地(di)點(dian)的(de)過(guo)程(cheng),隻(zhi)需(xu)要(yao)一(yi)根(gen)合(he)適(shi)的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)以(yi)及(ji)與(yu)天(tian)然(ran)氣(qi)管(guan)網(wang)連(lian)接(jie),而(er)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)電(dian)廠(chang)的(de)運(yun)營(ying)商(shang)已(yi)經(jing)具(ju)備(bei)了(le)這(zhe)兩(liang)個(ge)條(tiao)件(jian)。

  

  在硬件方麵,自動化技術是通過兩台計算機實現的:

  一台 CX2043 嵌入式控製器(主控計算機)和一台 C6930 控製櫃式工業 PC,未來可能會使用 C6030 超緊湊型工業 PC。Sven Bettendorf 解釋了這樣做的原因:“在係統開發過程中,由於複雜性不斷增加,我們決定使用兩台相互通信的工業 PC。這樣可以輕鬆提升將控製技術的性能並根據各種平台進行調整。由此產生的冗餘還可以提高係統運行的可靠性。”硬件方麵的配置還包括 450 多個 EtherCAT 端子模塊,用於連接約 1200 個傳感器和 300 個執行器。其中包括 220 多個模擬量端子模塊,如 EL3024(4...20 mA)、EL3064(0...10 V)、EL3208(Pt100)、EL3255(電位計)和 EL3318(熱電偶)模擬量輸入端子模塊。

  所有這些 I/O 數據都通過倍福 TwinCAT 軟件進行分析評估。據 Julian Schauseil 介紹,該軟件還可用於映射此類複雜係統:“TwinCAT 支持的麵向對象的編程、zidongdanhuayuanceshihemokuaihuaruanjianjiagouzaichulifuzaqiechixukaifadekongzhichengxushifeichangyouyoushi,keyijianhuaxiugai,bingqiebuhuizaichengxudeqiyubufenchanshengcuowu。zheyangyekeyihenhaodishixianbiyaodechouxianghua,tongguofengzhuangkongzhiqihemoniliangzhichulidenggongnengjianhuajiegou。”此外,TwinCAT 中的通信功能是另一個重要因素。使用 TwinCAT 3 IoT Communication (TF6701) 和 MQTT 協議可以輕鬆、靈活地將大量傳感器數據傳輸給上一級數據庫。

  高效、集成的可視化

  這種全麵的數據監測不僅可用於過程控製,還可作為技術進一步發展以及生成所需的證據和與計費相關的指標的基礎。為此,Reverion 基於 TwinCAT 開發了自己的用於數據監測的 HMI 擴展,Sven Bettendorf 表示道:“TwinCAT 3 HMI Engineering(TF2000)總體上實現了應用的快速開發,並且提供了一個易於擴展的 HMI。此外,TwinCAT PLC 的開放性和倍福專家提供的培訓也非常有幫助。”

  TwinCAT 內部強大的通信機製對於提高可視化性能至關重要。Sven Bettendorf 認為,高效的數據處理對於該應用來說尤為重要,特別是由於數據種類繁多、數量龐大,並且需要大量的 HMI 控件。HMI 和 HMI 擴展的另一個要求是操作簡易性,無論是短期還是長期記錄。倍福工業 PC 提供了足夠的計算能力和主內存來處理和顯示大量數據,並可根據需要在不同的 HMI 屏幕(四分屏)之間快速切換。

  

  控製架構采用了兩台計算機:一台 CX2043 嵌入式控製器(底部)和一台 C6930 控製櫃式工業 PC(頂部,未來將由一台 C6030 超緊湊型工業 PC 取代)

  持續推動公司的高質量發展

  這種全麵的數據監測不僅可用於過程控製,還可作為技術進一步發展以及生成所需的證據和與計費相關的指標的基礎。為此,Reverion 基於 TwinCAT 開發了自己的用於數據監測的 HMI 擴展,Sven Bettendorf 表示道:“TwinCAT 3 HMI Engineering(TF2000)總體上實現了應用的快速開發,並且提供了一個易於擴展的 HMI。此外,TwinCAT PLC 的開放性和倍福專家提供的培訓也非常有幫助。”

  TwinCAT 內部強大的通信機製對於提高可視化性能至關重要。Sven Bettendorf 認為,高效的數據處理對於該應用來說尤為重要,特別是由於數據種類繁多、數量龐大,並且需要大量的 HMI 控件。HMI 和 HMI 擴展的另一個要求是操作簡易性,無論是短期還是長期記錄。倍福工業 PC 提供了足夠的計算能力和主內存來處理和顯示大量數據,並可根據需要在不同的 HMI 屏幕(四分屏)之間快速切換。

  關於德國倍福

  倍福(Beckhoff)是一家專注於自動化新技術的德資企業,創立於 1980 年nian,總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe,倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun,是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統,可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力,倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構,加上全球的合作夥伴,業務遍及 70 多個國家和地區。

  倍福於 1997 年進入中國市場,中國區總部落戶於上海市北高新產業園區,現有員工 300 人,辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

  公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準,並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司,倍福一直注重在技術上尋求突破創新,在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性,它支持所有主流的工業通信協議,將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起,為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。

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