自动化系统的可持续性

自动化的可持续性始于系统的设计阶段。通过选择正确的驱动技术，您可确保系统在整个使用寿命期间最大限度实现节能。当然，动态响应、力、控制特性、负载刚性以及经济效益始终是重要的影响因素。在许多情况下，将两种技术适当结合往往能够得到最佳解决方案。

电驱 – 在动态运动过程中实现节能
电驱自动化技术可为高动态、直线或旋转多轴运动提供灵活配置的节能解决方案，其具有高精度且输出力强大。

气动 – 实现节能的保持、拉紧和夹紧动作
气动技术经济高效且维护要求低，可减少两个终端位置之间的运动的能耗，可用于保持、拉紧、夹紧和压制等应用。简单而稳固的气动技术几乎可见于自动化行业的所有领域。

受控气动 – 节能控制流量、压力和运动
通过有针对性地节流压缩空气，为您打开巨大的节能潜力。在每个工作步骤中，都可以用最小的必需压缩空气量来获得最大的性能。这可节省高达 50% 的压缩空气。可在此处了解更多关于受控气动元件的信息.

气伺服 – 在大负载应用中实现节能
如果您需要定位 15 到 300 公斤的重负载，则气伺服技术是一种节能且经济实惠的解决方案。基于这项技术的驱动组件特性出众，可在位置控制和力控制之间快速切换并轻缓移动到不同位置。

有关技术选择的更多支持，请参见《自动化指南》(PDF)

您也可以阅读我们的白皮书《气动或电驱》(PDF)

为系统选择技术前，您应该了解工作阶段的 CO2 消耗量以及未来的预期总拥有成本 (TCO)。

我们的《CO2 和 TCO 指南》可帮助您比较产品组合中的电驱和气动驱动器。该工具提供能源消耗、CO2 排放量、采购成本和总拥有成本的清晰比较，支持您根据关键因素做出重要决策。

阅读《CO2 排放和 TCO 指南》

智能工程设计能够精确调整元件尺寸并选择最合适的控制技术。

您可以利用我们的数字化工程设计工具，轻松为系统创建节能型的设计。根据要求有针对性的选择气缸，可在实际应用中节省高达 40% 的耗气量。评估矩阵、成本计算器和仿真软件可助您从一开始便做出正确决定，并根据您的具体应用优化系统。

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从规划开始采取节能措施。明智的选择对于确定使用适合的驱动类型至关重要。单作用气缸或回程时降低压力可以显著减少压缩空气消耗量。可以使用压力调节板和减压阀。在长时间待机的情况下，建议使用配备刹车的伺服/步进电机。

Festo 工程设计工具将帮助您选择适合您应用的产品。

驱动器的设计是影响能源消耗的主要因素。必须尽可能地避免驱动器过大。驱动器越小，能源效率越高。

• 确保选择正确的安全系数，并保持较小的移动质量。对于气动驱动器，这种做法最多可为应用节省 40% 的耗气量。
  示例：对于标准气缸DSBC，将规格从 40 减小到 32 可以节省大约 35% 的能源。
• 以整体理念进行驱动器系统最优化的选型匹配，有助于避免安全系数的累积。Festo 工程设计工具将帮助您实现这一目标。其中包括实用的计算器、仿真软件和配置工具，如设计和仿真工具Electric Motion Sizing、解决方案搜索器 Simplified Motion 系列或我们的抓取系统在线选型工具 (HGO)。

移动重量需要消耗能量。应该保持较小的移动质量，比如确保一切设备尺寸适当、组合元件和选择轻型产品。

• 如果应用的有效负载和循环时间允许，您可将电动抓取系统与轻型气动 Z 轴相结合，选择技术组合。
• 气爪比电爪更轻。可在移动应用中减轻质量并节省能耗。
• 轻型产品不仅可以降低能源消耗， 而且由于其所需的材料更少，碳足迹也会更少。

摩擦越小，能源损失越小，寿命就越长。为确保可持续运行，最好使用低摩擦元件。

• 我们的小型滑台式气缸 DGSL 或 DGST 能实现高度精确的运动，而摩擦小到可以忽略不计。
• 您应定期维护电缸，以减少摩擦损失。
• 始终检查是否有必要使用齿轮箱，或者能否免于使用。

在许多应用中，电驱动器不仅需要加速负载，还必须主动控制其减速。在特定情况下，制动能源可重复利用以节省电能，例如使用直流母线耦合器。

如果在应用中，不同驱动器的加速和减速阶段同时进行，您可对控制器的中间电路进行耦合，并将制动能源储存在其中。伺服驱动器 CMMT-AS 有助于完成此项工作。

在一些工作循环中，可以暂时停止能源供应，从而实现零能耗和零泄漏。

• 停止空气供应，例如机器待机、换班或发生故障时。我们的 MSE6 系列节能模块可自动执行。
• 为避免非生产待机，设计应支持关断整个系统，也可以关断单个设备或元件。要确保按照安全的顺序进行关机和启动。

在电驱自动化技术中，带有平坦加速斜坡的合适控制器设置可以减少能源消耗，并尽可能地减少振动。

• 使用我们的配置和调试软件 Festo Configuration Tool (FCT) ，您可以为轴系统设置少振动和控制器干预的控制方式。牢固装配的轴和电机也起着重要作用。
• 采用数字控制终端 VTEM 的数字化气控技术提供了广泛的控制终端应用，以尽可能节能地方式控制已连接的气动驱动元件。

真空压力并不需要完全保持恒定也可稳固地夹持物体。尤其对于光滑表面和无孔材料，可使用节气回路来避免连续的空气消耗， 从而实现仅在需要时使用真空技术。

真空发生器 OVEM 和真空发生器 VADMI 具备智能真空监控功能，仅在需要时生成真空，并且可自动关断。可节省 60% 压缩空气量。

我们有很多方式可降低压力水平，进而降低能源成本。

• 在整个管网保持不必要的高压水平需要消耗大量能量。系统压力降低 1 bar，最多可以节省 10％ 的能源。
• 一些机器需要恒定的最小压力水平。如果个别应用在特定点需要更高的压力水平，可以使用增压缸 DPA 分散供气，而无需增加整个供气网络中的压力。
• 如果应用仅需向一个运动方向施加全力，或驱动器通常可在较低压力下运行，返回行程的压力可以轻松降至一半。若采用带有垂直叠加板/减压阀板的阀岛，则可极为轻松地实现这一目标。使用我们的减压阀板 VMPA1 和 VABF，耗气量可减少 20% 以上。

性能良好的压缩空气处理系统不仅可以延长组件和系统的使用寿命，还可以同时提高生产率和工业能源效率。在这方面下一番功夫将会获取不小的回报。我们的 MS 系列气源处理装置可以提供适用的解决方案，可应对不同的规格组合设备。

• 正确选型气源处理系统非常重要，气源处理装置元件亦是如此。仔细检查过滤器的使用是否合理，因为每一级过滤都会使流量降低，压降增高。
• 定期维护和选择恰当的压缩空气处理系统，最多可以减少 20％ 的能耗。及时更换气源处理单元中的过滤元件，防止产生不必要的流阻。
• 建议在管道系统中使用流动阻力最小的接头。系统和气控阀或阀组的进气管线应足够粗，以防止压力损失。
• 应使用复合分气接头，而不是将 T 型接头串在一起。这样可以减少压降。

有关选择最佳气源处理装置组合的更多信息，请参见白皮书《气动应用的气源处理》(PDF)。

阀和气缸之间的许多气管过长，其中所谓的死容积会增加压缩空气消耗。这种非生产空气消耗也会对系统的循环时间产生负面影响。气管中的死区通常在总耗气量中占有很大比例，尤其是在耗气量较小的驱动器或抓手中。

• 确保尽可能地缩短气管长度，并妥善安装气管。最重要的一点是，我们建议将阀组分散放置。
• 使用合适的工具将气管切割成一定长度，例如软硬管切割器 ZRS，以确保紧密连接并防止泄漏。

需要注意的是，未发现的泄漏会一直产生不必要的能源成本。根据经验，我们知道现有系统的泄漏率最多可以降低 20%。因此，必须定期检查压缩空气系统，并检查是否存在泄漏情况。

• Festo 节能服务能够快速可靠地检测出泄漏点，从此压缩空气不会再有损失。
• 水分、污染物和油会对密封件造成不良影响，可能会冲刷掉元件本身带有的润滑剂。因此，我们建议直接在系统中使用分散式气源处理装置。
• 选择适用于具体环境的气管材料。这样可防止化学、物理和微生物损害，进而也可避免泄漏。
• 带有现代化密封圈和支撑功能的接头可确保接口防漏，并且可重复使用。

有关更多压缩空气系统的潜在节能方式，请参见白皮书《将压缩空气系统的能源成本降低高达 60%》(PDF)。

安装持续能源监控系统，监控压缩空气使用情况。原则上，每种能源均应通过传感器技术监控。在气动应用中，主要通过流量传感器监控。

• 使用流量测量，您可以快速、轻松地识别与理想状态的偏差，偏差原因可能是泄漏或压力损失。随后，您可利用这一信息采取正确的节能措施。
• 借助压缩空气监控功能，您可以实时监控压缩空气消耗量。如果流量值过高，通常意味着具有节能潜力。
• 监控耗气量，以便能够在发生偏差时采取行动。持续压缩空气监控可提供持续的可靠性。
• 运用预测性能源管理。可使用人工智能技术预测系统状态随时间推移的变化。为此，我们选择使用 Festo Automation Experience (Festo AX) 软件。