断路器促进汽车工厂的能源效率

内置通信和功率计量功能

吉姆·西罗伊斯著 2021年3月16日
礼貌:西门子

绿色技术是当今汽车工业感兴趣的话题。这些努力的前沿是通过可持续的生产实践关注环境问题的创新。此外,主要的汽车公司正在寻找减少能源消耗的方法。

为此,DigiTek,一家创新测试解决方案提供商,建议设计和实施一种新的方法来监测中西部一家汽车厂的能源使用情况。具体来说,该解决方案需要提供集成的电源监测,取代单独的电流互感器。

它还必须通过网络与可编程逻辑控制器(PLC)和人机接口(HMI)通信,并消除与门装监视器的潜在危险的480VAC电气连接。这种类型的连接在许多现有的电源监视应用程序中是典型的。

在这个应用例子中,我们将探索西门子3VA6断路器是如何满足要求的——在印第安纳州科科莫一个300万平方英尺的工厂中降低成本、促进节能并改善工人安全。

图1:发动机冷测试设备。礼貌:西门子

图1:发动机冷测试设备。礼貌:西门子

汽车测试专家

DigiTek总部位于密歇根州利沃尼亚,是一家拥有十年历史的公司,为汽车和非公路行业的变速箱、发动机和其他动力系统产品设计、设计和提供创新测试设备。该公司的解决方案包括各种生产测试——从泄漏测试到电动汽车(EV)电池测试,再到全发动机测试。

“我们专注于先进的推进测试系统,”汤姆·詹姆斯(Tom James)说,他在2010年帮助创立了DigiTek。“我们的机器符合汽车行业最严格的重复性标准,我们已经证明我们可以很好地做到这一点。”

事实上,尽管该公司的历史很短,但它已经获得了主要汽车和非公路公司的关注,如通用汽车、卡特彼勒、约翰迪尔、现代和许多其他公司。该公司还将服务扩展到其他五个国家——韩国、中国、印度、墨西哥和意大利。

詹姆斯说:“虽然我们的规模相对较小,在一个利基市场上运营,但我们在提供高端测试设备和工程服务方面的能力是独一无二的。”“我们也在积极开拓电动汽车的市场。”

例如,DigiTek公司的SiEVT线尾(EOL)试验机目前用于测试前轮驱动(FWD)混合动力变速箱。该公司还定期进行电动汽车电池测试,以及电机、燃料电池和传感器的电气和先进推进测试。随着绿色技术的不断普及——预计到2040年全球电动汽车销量将超过6000万辆——这些测试过程变得更加重要,使得动力总成电动测试系统对电动汽车的质量和安全不可或缺。

图2:用于传输测试的25个最终测试台之一。礼貌:西门子

图2:用于传输测试的25个最终测试台之一。礼貌:西门子

具有成本效益的能源监测

随着汽车行业向能源效率发展的趋势,DigiTek最近接到了一项任务,为Kokomo工厂的能源消耗监测提供一种安全、经济的解决方案。当时,这家汽车巨头正在使用独立的电流互感器,这种互感器通常很难安全地安装和安装。此外,安装在面板门上的一个单独的监视器屏幕需要一个480伏的连接。

西门子垂直市场开发经理Jim Sirois解释道:“每次维修人员想要检查面板时,他们必须打开门。”“但门上有480伏的连接线是潜在的危险。随着时间的推移,电线可能会松动,对操作人员和维护人员造成潜在危险。”

为了找到解决方案,DigiTek咨询了西门子,DigiTek已经熟悉西门子的产品,并在Kokomo工厂使用。“西门子在全球范围内被我们的客户接受,”詹姆斯说。“我们的许多客户都是大型跨国公司,因此他们更喜欢全球性的解决方案。”

为了满足应用需求,西门子- digitek团队选择了西门子3VA6断路器,它在工业应用、基础设施和建筑物中可靠地保护电路和启动器组合。由于其集成的功率监测方法,它有效地取代了面板中单独的电流互感器。3VA6能够通过全厂网络与plc和HMIs通信,还包括开放接口和标准协议- PROFIBUS, PROFINET, Modbus TCP和Modbus RTU -无缝集成到现有的技术基础设施和自动化环境中。因此,它不需要将480伏的电压带到门装显示器上——或者完全不需要单独的显示器。

用于电路保护

3VA6是任何需要电路保护的机器的理想选择。它集成了通信和功率计量功能,这两者都为断路器开辟了新领域。“通常,这些都是独立的系统,”Sirois说。“但现在,你有了一个统一的设备,可以直接与需要信息的工厂人员沟通。”

此外,3VA6还符合UL、IEC和CCC等标准,可在欧洲、北美和亚洲使用。据说这是市场上唯一一种在终端屏蔽上提供预切割探针孔的断路器。其他断路器集成了屏蔽,屏蔽了所有的东西,使得电工很难检查电压。

Sirois说,在这种情况下,“为了打开盖子,电工必须首先关闭头顶上的总线插头——把原本30秒的过程变成半个小时。”“预先切割电压探头孔为我们的客户提供了巨大的便利,使他们能够快速执行安全的电气锁定程序。”

该断路器的其他显著特征包括:

  • 线路保护从40到1000安培
  • 在480伏交流电下,破碎能力可达200千安培
  • 电子跳闸装置
  • 三极或四极版本
  • 集成测量功能的电流,电压和能量值
  • 通过PROFIBUS, PROFINET, Ethernet IP, Ethernet (Modbus TCP), Modbus RTU通信
  • 广泛的内部附件-辅助和报警开关,分流跳闸和更多-是通用的产品线。
图3:DigiTek车间,满载12台机器。礼貌:西门子

图3:DigiTek车间,满载12台机器。礼貌:西门子

提高安全和节约

该断路器成功地降低了硬件和安装成本,提高了安全性,并促进了Kokomo工厂的节能,同时为配置和监控提供了一个单一点。

工人的安全。该断路器消除了与面板门的潜在危险电压连接,提高了经常接触该断路器的操作人员和其他人员的安全。该设备提供了通过TIA Portal、Powerconfig配置软件或直接使用断路器键盘进行配置和监控的单点。

节省时间和能源。组态软件便于调试和维护工作,而电力监控软件管理和存档采集的能源数据,以供分析。Sirois说:“多亏了3VA6,工作人员对工厂的能源消耗有了很好的了解,从而了解如何降低他们的账单。”“了解特定设备是如何消耗能源的,也让他们对潜在的维护问题有所警觉。”

易于使用。DigiTek公司负责Kokomo工厂项目的首席电工查克·科克(Chuck Coak)说,这种断路器使用起来简单直接。“当我们第一次连接3VA6时,我们必须将其配置到正确的电压和电流水平,”Coak说。“这个过程没有任何问题;该软件易于使用,可以从西门子网站上免费下载。”

节约成本。通过更换单独的电流互感器,3VA6提供了一个干净、专业的安装,减少了组件的数量——降低硬件成本高达17%。

图4:DigiTek系统在中国上海的安装。礼貌:西门子

图4:DigiTek系统在中国上海的安装。礼貌:西门子

优化电动汽车测试

DigiTek对其EOL测试设备中的3VA6断路器有很大的计划。无论是混合动力还是自动标准齿轮传动,工程师们都可以使用该装置来观察一个电机是否比另一个需要更多的功率。他们还可以用它来量化内部再生传输,这往往会掩盖一些电力消耗。“电动汽车正变得越来越受欢迎,我们可以利用3VA6的数据来优化我们的电动测试过程,”詹姆斯说。“更好地理解电机在动力链中的作用至关重要。”


吉姆Sirois
作者简介:Jim Sirois是西门子美国智能基础设施公司控制产品垂直市场开发经理。