Modellbasiertes Monitoring des Energiebedarfs hydraulischer Tiefziehpressen
Aufgabe / Zielsetzung
Anteile am Gesamtenergieverbrauch einer hydraulischen Presse (1600 kN Versuchsmaschine, Tiefziehen)
Steigende Energiekosten verstärken die Nachfrage nach Lösungen zur differenzierten Energieerfassung – sowohl für die Analyse von (Teil-)Prozessen als auch für die Optimierung der Steuerung und Regelung des Gesamtprozesses. Komplexe Wechselwirkungen zwischen den Teilsystemen einer Tiefziehpresse sowie die mangelnde Anzahl von Sensoren erschweren die Messbarkeit und folglich die Aufteilung des Energieumsatzes auf die Verbraucher in der Praxis. Ziel des Vorhabens ist die Implementierung eines dynamisch-energetischen Maschinenmodells zur Berechnung von fehlenden Messgrößen. Somit kann der Energiebedarf ohne zusätzliche Sensorik differenziert dargestellt werden. Die gewonnenen Informationen ermöglichen eine Energieoptimierung von Teilprozessen.
Lösungsweg
Energieflussplan für den Stößelantrieb und gewählte Verlustmodellbeschreibungen (exemplarisch)
Ausgehend von der Vermessung einer repräsentativen hydraulischen Tiefzieh-presse werden Methoden entwickelt, den Energiebedarf relevanter Teilsysteme mit in der Praxis üblicherweise verfügbarer Sensorik zu berechnen. Hierbei kommen physikalische und heuristische Modelle zum Einsatz, deren Potential und Einsatz-grenzen bewertet werden. Die Energie-datenerfassung wird auf einer Maschinensteuerung echtzeitfähig programmiert und ein grafischer Nutzerdialog zur Anzeige des Energieumsatzes der Teilsysteme umgesetzt.
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes “Energieeffizienz hydraulischer Pressen – modellbasiertes Monitoring und autonome Steuerungs-optimierung“ (Förderkennzeichen ZF4163901LP5), welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wurde. Die Ergebnisse entstanden in Kooperation mit TRsystems GmbH.