Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Řídicí technika pro malé kogenerační jednotky

Vývoj nového produktu je pro každou firmu velkou výzvou, zejména jde-li o novinku mířící na doposud nepopsaný trh. Šance na úspěch prudce roste v případě, že vývojáři dodrží plánovanou dobu vývoje a nepřekročí rozpočet. Firma ATN Hölzel GmbH zvlád­la vstup na trh s kogeneračními jednotkami s výkonem do 70 kW skutečně profesionál­ně. Podporu jí při tom poskytla společnost B&R, jejíž základna flexibilních řídicích pro­středků, úplné a univerzální vývojové prostředí a licenční politika vstřícná k potřebám zákazníků pomohly odborníkům na automatizaci ve firmě ATN Hölzel dodržet všech­na zadaná omezení.
 
Princip fungování kogenerační jednotky s malým výkonem je jednoduchý: spalova­cí motor na (bio)plyn nebo naftu pohání ge­nerátor. Vzniklé teplo se využívá k vytápění a k ohřevu užitkové vody a generátor vyrábí elektřinu. Vlastník systému elektřinu spotře­bovává či dodává do veřejné sítě. Kombinova­ným využíváním obou typů energie se v po­rovnání s konvenčním vytápěním a nekombi­novanou výrobou elektřiny dosahuje lepšího využití energie obsažené v primárním zdroji.
Při bližším pohledu se ukazuje, že hlav­ními součástmi kogeneračních jednotek jsou sice motory a generátory, co však jednotky navzájem především odlišuje, je kvalita pro­jektu a použitých měřicích a řídicích pro­středků. Aby kogenerační jednotka dodávala energii ekologicky a ekonomicky, musí být všechny tyto prvky dokonale sladěny.
 

Kogenerační jednotky pro průmysl, obchod i domácí použití

 
Rozsáhlé know-how v oblasti automati­zace, které firma ATN Hölzel získala v obo­rech lepení a při automatizaci a výrobě růz­ných systémů (s mnoha referencemi v solár­ní energetice a v automobilovém průmyslu), prokázalo při vývoji její první kogenerační jednotky svou kvalitu a cenu. Vývoj kogene­rační jednotky firma zahájila za účelem zís­kat zdroj elektřiny a tepla pro svou právě sta­věnou novou budovu, a to za rozumnou cenu a s ohledem na životní prostředí. Tento prvot­ní impulz se posléze ukázal být natolik život­ný, že se stal základem vstupu firmy do zcela nové oblasti podnikání.
 
„V březnu 2008 jsme zahájili vývoj ří­dicího systému kogenerační jednotky s po­užitím komponent B&R,“ vzpomíná Mar­kus Mirtschink, vedoucí závodu firmy ATN Hölzel. „Výjimečná univerzálnost řídicího systému této značky nás přivedla k tomu, že techniku B&R používáme nejen pro řízení kogeneračních jednotek, ale i pro automati­zaci naší nové budovy v obci Oppach. Prostě jsme se nechtěli vzdát modularity, flexibility a funkčních schopností, které tento průmys­lový automatizační systém nabízí.“
 
Výrobci strojů mohou při použití řídi­cích jednotek B&R, díky jejich vlastnostem, své produkty snadno, rychle a levně optima­lizovat a upravovat, a to jak během vývoje, tak i kdykoliv později. Lze také snadno za­vést doplňkové funkce s jednoznačným pří­nosem pro zákazníka, jak poukazuje Markus Mirtschink: „Naši zákazníci velmi oceňují statistické funkce a možnost údržby na dál­ku. Tyto funkce jsou jim k dispozici díky re­zervám ve výkonnosti řídicí jednotky. Řídicí jednotka také nabízí velkou volnost při vol­bě způsobu vizualizace procesů a provede­ní uživatelského rozhraní. S tak širokou na­bídkou funkcí a jejich snadným ovládáním se jinak setkáváme jen v oboru jednoúčelo­vých strojů.“
 
Zvlášť přínosná je pro firmu ATN Hölzel skutečnost, že funkce přístupu na dálku nabí­zené řídicí jednotkou B&R je možné zprovoz­nit bez instalace jakéhokoliv dalšího hardwa­ru a nákladů na něj a že je lze okamžitě použít např. k instalaci nového softwaru do kogene­rační jednotky.
 

Efektivní a levná tvorba softwaru

 
Náklady na hardware jsou pouze jednou částí problému. Druhou jsou náklady na vý­voj softwaru.
I tato druhá část nabídky B&R byla pro pracovníky firmy ATN Hölzl vybírající nové řešení přesvědčivá. Markus Mirtschink říká: „Po přímém porovnání s běžnými průmyslo­vými řídicími jednotkami od ostatních zná­mých výrobců jsme zjistili, že uživatelské rozhraní a intuitivní vývojové prostředí B&R má zcela zřejmé přednosti. Toto přesvědčení ještě zesílilo po aktualizaci vývojového soft­waru Automation Studio na verzi 3.0.“
 
Vedoucí závodu si vývojové prostředí Au­tomation Studio velmi cení proto, že v něm lze konfigurovat a programovat všechny pro­dukty B&R, takže není nutné kupovat dal­ší programy. Navíc se neplatí žádné další li­cenční poplatky, jako např. za operační sys­tém v řídicí jednotce kogeneračního soustrojí.
 
Naposled uvedený rys nemusí mít u ko­generační jednotky na první pohled zvlášt­ní význam, neboť nejde o laciný výrobek, u kterého by licenční poplatky představova­ly významnou část nákladů. Firma ATN Höl­zel však dodává nejen kogenerační jednotky s výkonem 5 až 70 kW do komerčních a prů­myslových objektů, ale vyvíjí také zmenše­ný model pro rodinné domky, u kterého by li­cenční poplatky nežádoucím způsobem ovliv­ňovaly cenu.
 

Univerzální řídicí základna pro kogenerační jednotky s výkony 2,2 až 70 kW

 
Jako řídicí a vizualizační základnu vyu­žívá společnost ATN Hölzel u všech svých modelů kogeneračních jednotek průmyslo­vý panelový počítač B&R Power Panel 420 vybavený rozhraními Ethernet, USB, RS-232 a X2X, kartou CompactFlash a inte­grovaným displejem s dotykovou obrazov­kou s úhlopříčkou délky 6" až 10" (podle výkonu systému). Power Panel je namonto­ván přímo na zvukově utěsněnou skříň ob­klopující motor a generátor, zobrazuje sta­vy probíhajících procesů a umožňuje řídit kogenerační jednotku v ručním i automa­tickém režimu.
 
Řídicí systém kogenerační jednotky ko­munikuje s řídicí jednotkou motoru po sběr­nici CAN. Rozhraní CAN je přitom reali­zováno prostřednictvím jednoho z modulů systému. Systém X20 dále obsahuje moduly digitálních a analogových I/O a modul pro přímý pohon krokového motoru regulujícího přívod paliva, a tím i výkon motoru.
 

Společnost B&R nabízí i další výrobky i podporu nejvyšší kvality

 
Při hodnocení nabídky řídicího systém pro kogenerační jednotku zaujal pracovníky fir­my ATN Hölzel také další z modulů I/O řady X20. Markus Mirtschink to potvrzuje: „Spo­lečnost B&R byla za dodavatele řídicího sys­tému kogenerační jednotky vybrána také pro svůj modul k měření množství energie a syn­chronizaci s elektrickou sítí obsažený v systé­mu X20. Tento modul nám umožňuje snadno a levně zajistit nezbytnou synchronizaci ge­nerátoru se sítí. Měří i mnoho dalších para­metrů sítě. Přesně to jsme hledali.“
 
V srpnu 2008, již po půlročním vývoji, pracoval první funkční prototyp a o necelé dva měsíce později byla první kogenerační jednotka spuštěna v nové budově firmy.
 
Schopnost dokázat tak mnoho za tak krát­kou dobu významně souvisí s těsnou a kon­struktivní spoluprací obou společností. V sou­časnosti již také existují plány na pokračování v této spolupráci, jak poodhaluje budoucnost vedoucí závodu firmy ATN Hölzel: „Vynika­jící podpora ze strany společnosti B&R při návrhu a realizaci systému pro řízení koge­nerační jednotky a flexibilita jejích výrobků samozřejmě sehrály svou roli při rozhodování o dalším využití produktů společnosti B&R v budoucích projektech výroby speciálních jednoúčelových strojů. Nyní například pracu­jeme na projektu dalšího vývoje naší úspěšné řídicí jednotky pro lepicí stroje, v níž se chys­táme použít panelový počítač Power Panel 45 a která se po této modernizaci stane základem nové řady výrobků.“
(B+R automatizace, spol. s r. o.)
 
Obr. 1. Kogenerační jednotka dodává spolu se ztrátovým teplem také elektřinu – což v po­rovnání s konvenčními zdroji znamená značný nárůst účinnosti
Obr. 2. Kogenerační jednotky clever Maxi a clever Mini od firmy ATN Hölzel využívají k řízení a vizualizaci průmyslový panelový počítač Power Panel 420