Controllo di processo e di potenza per forni ibridi e interamente elettrici

Dal momento che l’industria del vetro sta dando sempre più importanza alle tecnologie di fusione più sostenibili, è importante considerare il controllo del processo nella sua interezza, ritiene Mikael Le Guern.

Attualmente circa il 75-85% delle emissioni di CO2 nella produzione di vetro deriva dalla combustione nel processo di fusione. Sebbene tecnologie alternative come l’idrogeno e il biogas siano attualmente in fase di valutazione, Eurotherm by Schneider Electric ritiene che, in termini di prontezza e disponibilità di tecnologia, le soluzioni di fusione elettrica, compresa la fusione ibrida (utilizzando il 50-90% di energia elettrica) abbiano il senso più appropriato per affrontare la decarbonizzazione nel futuro. Dopo tutto, la fusione elettrica è già una tecnologia collaudata e ampiamente usata per sistemi di fusione più grandi.

Con una lunga storia nella fornitura di sistemi e servizi avanzati di controllo di potenza e di processo per applicazioni elettriche di fusione/boosting, in particolare per i forni di produzione di fibra di vetro, contenitori e di vetro float, Eurotherm ha l’esperienza e le conoscenze per sostenere l’industria del vetro durante la sua transizione verso una produzione di vetro più verde.

I dati sono la chiave

Per raggiungere l’equilibrio tra sostenibilità e redditività, una parte importante di questa trasformazione consiste nel trattare il processo nel suo insieme. Il batch house, l’hot-end, la formatura, il cold-end, la qualità, l’imballaggio e il magazzino non possono più essere considerati sistemi separati, in quanto interagiscono tra loro e hanno un impatto sul risultato complessivo. Il controllo simultaneo di tutte le parti può migliorare l’intero processo. Grazie alle infrastrutture adeguate e ai dati utilizzabili, la sostenibilità può essere integrata nell’intero ciclo di produzione, dalla gestione della catena di approvvigionamento al controllo della qualità della produzione del vetro, dal consumo energetico al riciclaggio.

Le strategie avanzate di controllo dei processi di Eurotherm T2750 PAC (programmable automation controller) insieme a AVEVA System Platform offrono un sistema di controllo distribuito scalabile (DCS) con ridondanza integrata e acquisizione dei dati, ideale per i processi continui dell’industria del vetro. L’I/O PAC T2750 è “hot swappable”, quindi i moduli nuovi o di sostituzione possono essere collegati senza interruzione del processo per una manutenzione più semplice. Per applicazioni prevalentemente digitali come batch house e i processi di cold-end, la gamma Schneider Electric IoT-ready Modicon PLC può essere utilizzata, offrendo anche una protezione avanzata contro nuove vulnerabilità attraverso risorse connesse o nel cloud.

La digitalizzazione si applica a tutti i livelli di un moderno impianto di produzione del vetro, offrendo analisi dei dati in tempo reale per un processo decisionale efficace dal punto vendita all’impresa globale. La piattaforma di architettura aperta e interoperabile EcoStruxure, abilitata per l’IoT di Schneider Electric, offre ambienti collaborativi per collegare il livello di campo al livello aziendale. Da sensori intelligenti, a DCS e SCADA, fino a software/analisi e servizi, la piattaforma EcoStruxure permette alle soluzioni IoT di collegarsi, raccogliere, analizzare e agire sui dati in tempo reale. I dispositivi di distribuzione dell’alimentazione possono inoltre essere collegati per migliorare l’utilizzo delle risorse, ridurre al minimo i costi di manutenzione e ridurre i tempi di inattività non pianificati.

La tradizionale complessità dei sistemi di acquisizione dati multipli può causare nomi di TAG incoerenti, problemi di sincronizzazione temporale e di formattazione. Pertanto, Eurotherm considera il database uno degli aspetti più importanti dell’intero impianto di automazione. Come soluzione, offre un unico sistema di raccolta, stoccaggio e analisi per coprire tutti i processi, contribuendo a semplificare l’analisi per il benchmarking e i miglioramenti della qualità dei processi.

Con il controllo avanzato che si sta diffondendo nella produzione di vetro per migliorare le prestazioni dei processi complessi di fusione, finitura e condizionamento, Eurotherm può fornire il controllo predittivo basato su modello (MPC) da CelSian o GLASS SERVICE come parte del suo DCS. La creazione di questi modelli operativi non richiede in genere l’interruzione dei processi in loco. L’integrazione dei risultati della MPC direttamente nel processo di controllo rende fruibili giornalmente le conoscenze matematiche di modellazione, fornendo una migliore comprensione, affidabilità ed efficienza operativa dei processi di vetro.

Cybersecurity

Attraverso i suoi servizi di elettrificazione e digitalizzazione Schneider Electric fornisce soluzioni di cybersecurity e servizi continui per i sistemi di controllo industriali. Il T2750 PAC ha la certificazione Achilles Level 1 per la robustezza della comunicazione, contribuendo a proteggere i processi industriali da attacchi informatici come parte di una strategia di defense-in-depth. Le caratteristiche includono, miglioramenti nell’accesso utente controllato da password e algoritmi che possono rilevare attività di rete eccessive, oltre a contribuire a garantire che le risorse di un dispositivo abbiano la priorità sulle funzioni essenziali della strategia di controllo e/o registrazione.

I servizi di cybersecurity industriale offerti da Eurotherm comprendono valutazione dei rischi, progettazione di un’architettura di sistema basata su un approccio defense-in-depth, monitoraggio della rete, patch software/sistema operativo e altro ancora.

Ottimizzazione del controllo di potenza

Per le applicazioni di fusione e boosting, Eurotherm ha sviluppato power box raffreddate ad acqua per il controllo di una o due coppie di elettrodi (solitamente da 100kVA a oltre 1MVA). Grazie al design compatto, questi power box possono essere collocati molto vicino al forno per ridurre la corrente di linea e le conseguenti perdite causate dal riscaldamento dei cavi. Di conseguenza, possono essere utilizzati cavi più piccoli con un notevole risparmio di CapEx. Per garantire la massima flessibilità, è possibile collegare contemporaneamente più power box per fornire un alimentatore scalabile con una ridondanza di alimentazione sufficiente a garantire un funzionamento continuo e affidabile.

Questi power box e il sistema di distribuzione possono essere ottimizzati attraverso la modellazione e la simulazione dei loro equivalenti digitali gemelli utilizzando software come ETAP, che ora fa parte del portafoglio Schneider. Le energie rinnovabili, le microgrid, le pile a combustibile e le batterie di accumulo possono essere integrate nella rete elettrica. L’utilizzo di questo approccio di progettazione “from grid to glass” può portare ad un risparmio di CapEx fino al 20% e contribuire a migliorare la resilienza della rete elettrica e la decarbonizzazione del trasporto e della generazione di energia.

Come “one stop shop” per il controllo, Eurotherm by Schneider Electric offre soluzioni complete per il controllo di processo che supportano la transizione verso una produzione del vetro rispettosa dell’ambiente, che coprono il controllo e la distribuzione dell’alimentazione ad alta efficienza, il controllo di precisione del processo, configurazioni hardware ridondanti, l’archiviazione coerente dei dati, interfacce operatore standardizzate, controllo predittivo del modello (MPC), strumenti analitici, e, soprattutto, un team globale esperto nell’elettrificazione dei processi del vetro.

Informazioni sull’autore:

Mikael Le Guern è Global Glass Business Development Manager presso Eurotherm

La versione completa di questo articolo è apparsa nel numero di gennaio/febbraio 2022 di Glass Worldwide.

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