智能工厂不仅关注生产线上的机电设备，还关注为工厂和办公室提供舒适环境的暖通空调、照明、配电、压缩空气等系统的公共设施。目前，这些系统往往是相互独立的。，但消耗大量能量。如何有效结合不同系统和生产环节，优化能耗，同时提高整个智能工厂的可靠性和可用性，实现预防性维护，延长各系统机电设备的生命周期，减少管理和维护费用。它将成为现代智能工厂不可或缺的一部分。

图1 基于物联网的ILC 2050 BI楼宇控制器和智能楼宇能效管理系统

菲尼克斯智能楼宇能效管理系统（以下简称系统）&ILC 2050 BI智能楼宇控制器是一套完整的新型智能厂房系统解决方案，基于最新的物联网技术（如OPC UA通信、MQTT通信） 、室内导航、AR虚拟现实）技术、边缘计算技术等），将为现代智能工厂带来更多可能。在菲尼克斯电气最新推出的智能工厂，每年可帮助其节省高达 900 万元的运营成本。

菲尼克斯电气智能工厂

菲尼克斯电气最新智能工厂（以下简称新智能工厂）位于德国西北部巴特，总建筑面积53440平方米，其中67.3%为生产区，3 2.7%是办公和研发领域，整个智能工厂包括以下重要组成部分：

图 2 菲尼克斯电气智能工厂在 Bad

这些系统与生产环境和能源供应密切相关。控制系统的可靠性保证了整个工厂的有序运行，环境温度和湿度的精确控制保证了生产出来的电子产品质量稳定。因此采用了39套ILC 2050 BI楼宇控制器，全部采用工业级模块化设计楼宇自控节能，满足工业级稳定性和大规模系统应用的要求。

新智能工厂建成后，菲尼克斯电气邀请德国设施管理协会等专业机构对其进行综合评估，包括能耗、技术楼宇管理（TBM）等方面。新工厂运营成本仅为28.08€/㎡，是通常德标（49.59€/㎡）的56%，53,440㎡的厂房共节省每年115万欧元（折合人民币约900万元）。这一惊人的成就来自数十年的工艺经验和最新的物联网技术的完美结合。

图 3 第三方权威机构对菲尼克斯电气智能工厂的评价结果

特殊工艺算法降低系统能耗

运营成本的降低主要来自两个方面，一是优化能源消耗。据估计，新工厂每年可节电 0.7kW·h。按国内平均工业电价0.85元/kW·h计算楼宇自控节能，每年节约成本超过100万元。

图 4 菲尼克斯电气智能工厂能源管控集成平台

智能工厂中使用的系统提供了许多特殊的节能过程算法。例如，系统中有一个特殊的Free Night模式，在较凉爽的夏季，根据室内外温湿度自动判断系统启动条件，让室外温度较低的新鲜空气为室内环境降温，这样您就可以为冷水机系统启动节省能源。

图 5 自由夜模式

系统中还有一个过程功能包，将空调机组的加热单元、制冷单元、回风阀单元和热回收轮放在一个过程功能块中进行联锁控制，使尽可能多的在寒冷的冬天或炎热的夏天。从室内回风中回收热能或冷能，有效降低锅炉或冷水机系统的能耗。

图6 空调机组（AHU）智能调链过程功能块

新智能工厂中有大量注塑机等生产设备，其运行状态和能耗也纳入系统，不仅可以监控生产设备的运行和能耗，还可以监控生产设备的运行状况。和热量产生，预处理 HVAC 系统以优化热量回收。

图7 智能建筑能效管理系统与生产设备结合实现物联网功能

在新工厂的建筑照明系统中，室内灯光可以根据照度和人体感应探头自动调节灯光开关和亮度，办公区灯光可以根据时间自动调节色温，在早上和下午使用冷白光来刺激室内。人事工作；中午和下班后使用温暖的灯光，让身体感到放松。这些灯的调节通过DALI照明总线直接连接到ILC 2050 BI控制系统，既方便布线，又实现了调光，还可以直接监控上万盏LED灯的状态，从而大大降低了维护成本。年调光节能高达24896.

图8 舒适节能智能照明系统及相关流程算法功能块

实施设备预防性维护

另一个降低运营成本的领域是由于技术建筑管理（TBM）成本的降低。现代大型智能厂房和楼宇中的机电设备复杂，大大增加了管理、控制和维护的成本。传统的控制方式是通过开关量和模拟量来控制设备的运行，不关注设备的状态，维护不便。在新建的智能工厂中，大量采用总线通讯的智能设备，不仅降低了建设和布线成本，还可以将智能设备的工作状态、运行参数和故障信息发送给控制系统系统。

图9 物联网控制系统连接智能现场设备

ILC 2050 BI支持多种协议：BAC net/IP、TCP、RTU、LON、KNX/IP、SNMP、DALI等，可轻松集成各种智能设备。同时，软件系统针对不同的设备配备了多种软件模型，可以完整展示设备信息。如图10所示，变频风机的功能块可以完整的显示风机状态和各种可能的故障信息。

在集成平台中，不仅可以监控每个智能设备的运行状态和能耗数据，而且每个设备的状态和诊断信息都一应俱全。对一些重要的参数（如工作温度、振动、扭矩、工作时间等数值）进行比较记录，如果发现某台设备连续出现极限值，就会进行智能判断并报警.

图 10 基于海量数据分析的智能设备信息模型的预防性维护

当发生报警时，系统不仅会在综合平台上显示，还会根据报警级别自动发送邮件或短信到维护人员的智能终端。这样就实现了预防性维护，当出现故障时，系统会直接提醒故障信息，避免出现没有故障就靠巡检，又不知道如何处理故障的情况。

物联网能力带来无限可能

基于物联网的系统还支持OPC UA和MQTT等通信协议，实现更多的物联网功能。

菲尼克斯电气智能厂房控制系统，经典的工业级模块化设计，支持多种行业通讯协议，结合独特的算法流程包和德国工匠数十年的经验，助力用户的智能工厂和楼宇实现真正的节能优化和预防性维护可以大大节省运营成本，许多基于物联网的功能将为各行业用户创造智能工厂的无限可能。

摘自 Expo 2020年1月号