我可以在哪些方面使用自動化？
在氫能產業鏈的各個環節中，有許多系統和流程均可以透過自動化來提升效率、安全性和成本效益。這些環節涵蓋氫氣的生產、儲存、分銷及應用。
- 電解槽：實現電解過程的自動化（例如質子交換膜電解、鹼性電解、高溫電解），包括對能耗和水流的控制，以及運作參數的最佳化。
- 氫氣處理：實現去除雜質和提高氫氣純度的流程自動化，例如透過變壓吸附（PSA）技術來實現。
- 壓縮機：對用於儲存或運輸的氫氣壓縮過程進行自動化的控制和監測。
- 氫氣儲存：自動監測高壓儲罐中的液位、壓力和溫度。對液化氫儲存的冷卻和壓力管理進行自動控制。實現裝卸過程以及溫度和壓力控制的自動化。
- 加氫站基礎設施：實現車輛加氫站的加注流程、液位監測以及安全機制的自動化。
- 燃料電池系統：對燃料電池的運作進行自動化監測和控制，包括氣體供應調節、溫度管理以及效率最佳化。
在所有過程中均使用感測器技術，測量電導率、壓力、流量或溫度等流程參數，並透過執行器技術（例如閥門技術、泵）控制整個流程。如果這種控制與監測是透過通訊介面和自動化實現，即稱為過程自動化。
有哪些可用的感測器和執行器技術？哪些類型可應用於氫能領域？
感測器技術
在氫能應用中，感測器技術用於檢測壓力、溫度、電導率和流速等物理量，這些參數對於控制工藝流程至關重要。訊號分為兩種不同類型： - 數碼訊號：輸出離散值，例如簡單的輸入/輸出訊號。 - 類比訊號：輸出連續訊號，例如用於精細調節控制器的 4–20 mA 電流訊號。
執行器技術
執行器技術涵蓋在工藝流程中執行物理動作的元件，例如開啟和關閉閥門，或者控制泵的運作。這些執行器通常由電訊號驅動。
適合哪些通訊介面？
面向未來的氫能工廠，需要在控制器、感測器、執行器和監測系統之間實現智能聯網與通訊。為確保資料、狀態資訊和指令能夠高效交換，需要採用各式各樣的通訊介面。
此類工廠中常用的現場匯流排系統包括：
- Ethernet：一種用途廣泛且普及度極高的網絡通訊協議，能夠實現高速資料傳輸，並與 IT 系統實現無縫集成。
- CAN 匯流排：（控制器區域網絡）：一種穩健的通訊協議，專為即時應用中的控制器和設備聯網而設計，適合要求嚴苛的自動化任務。
- PROFIBUS：一種成熟的現場匯流排系統，能夠在過程設備和控制器之間提供快速且可靠的通訊。
這些介面在氫能工廠複雜流程的集成與自動化過程中扮演著核心角色。
可以使用哪些通訊協議？
在現代氫能工廠中，可靠的通訊協議對於將所有相關的測量變數、輸出值和診斷資料有效傳輸給控制系統（PLC）至關重要。採用合適的協議不僅能大幅減少佈線工作量，還能確保資料傳輸的穩定性。
最重要的協議包括：
- PROFINET、EtherCAT、Modbus TCP/IP，EtherNet/IP
- PROFIBUS DP，CANopen
- büS （一種基於 CAN 的專有匯流排，用於眾多設備與上級控制器的高效聯網和聯合通訊，且更便於設備更換）/ EDIP（應用層協議）
這些協議確保氫能工廠各個元件之間的高效可靠通訊，並為有效的過程自動化提供有力支援。 您可以在這裡找到關於這些協議的更多資訊。
有哪些自動化方案可供選擇？
自動化可透過多種方式實現：集中式（包含或不包含控制櫃）或分散式。哪種概念適合您的氫能應用？我們將為您詳細介紹這兩種方案，並協助您找到最契合需求的最佳解決方案。
集中式自動化
運作原理根據具體需求，集中式自動化概念可以在您的工廠中透過帶控制櫃或不帶控制櫃的方式實現。在使用控制櫃時，因為閥島可以直接安裝在控制櫃壁或底板上，利用 AirLINE Quick 系統可以實現高效且經濟的自動化。這樣可以減少管路和電纜的數量，進而降低所需的壓縮空氣量。若選擇不帶控制櫃的方案，可以使用具有高防護等級的閥島。這種情況下的優勢在於，您能夠更貼近工藝流程，且所需的額外線槽、軟管和管線也較少。
集中式自動化的優勢：
✓ 得益於短距離以及靈活、節省空間的安裝方式，能夠實現快速安裝和可靠的流程運作。
✓ 減少壓縮空氣和能源的消耗，讓您的系統更快、更經濟、更高效。
✓ 擁有堅固且閥門高度集中的過程單元，便於監控和清潔。
✓ 由於緊鄰處理製程，所需的軟管、管線和電纜橋架更少。
可供選用的部分元件：
在此處了解更多關於集中式自動化的資訊：
分散式自動化
運作原理 每個流程閥均由其自帶的智能控制頭單獨控制和供氣。透過控制頭及相應的數碼通訊選項，標準閥門得以轉變為智能現場裝置。流程閥透過 LED 指示其開關狀態，讓您對整個工藝流程的運作情況一目了然。
分散式自動化的優勢：
✓ 可以在現場直接進行簡單的流程監控，這消除了故障排查的麻煩，並確保水處理工廠的穩定運作。
✓ 智能且切換迅速的閥門系統，具備極高的靈活性，佈局清晰且運作可靠。
✓ 由於採用獨立解決方案，系統的啟動、維護和後續擴展都更加容易。
✓ 緊鄰處理製程部署，減少了對壓縮空氣、能源、氣動軟管、管線和電纜橋架的需求。
可供選用的部分元件：
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關於氫能應用自動化的實用資訊
在何種情況下，值得考慮分散式自動化而不是集中式方案？
在氫能自動化領域中，設計師和廠區規劃人員經常面臨以下問題：應該透過閥島進行集中控制，還是直接在執行器進行分散式控制？這兩種方法各有其獨特的優勢，而最終的選擇很大程度上取決於具體應用的需求。
結論關於集中式和分散式自動化的決策，取決於空氣流量、安裝工作量、環境條件和成本等因素。這兩種概念都有其存在的價值，而且，當您選擇 Bürkert 時，您將始終獲得以下服務：針對特定氫能技術要求度身訂造的集中式和分散式自動化解決方案。
如何在氫能自動化中可靠地實現功能安全，閥島和電磁閥在其中扮演什麼角色？
功能安全始於正確的系統架構。在安全至關重要的氫能應用中（例如控制球閥或蝶閥時），功能安全是一個核心要素。其目的是在發生故障時，能夠可靠地執行既定安全功能，例如安全切斷流程。
典型應用其中一個例子是保障某個氫能製程的安全，即在緊急情況下必須安全關閉球閥。閥島與電磁閥的組合確保即使在斷電或系統錯誤的情況下，也能可靠地進行切斷。
結論氫能系統（例如電解槽）的功能安全性，在很大程度上取決於安全功能的系統架構。選擇 Bürkert，您將獲得一套能滿足您在安全性、整合和診斷方面需求的解決方案。閥島與安全型電磁閥的組合，能夠實現靈活、可擴展且符合標準的安全功能 – 專為氫氣自動化度身訂造。
採用 Bürkert 元件的解決方案：Bürkert 的解決方案能夠在氫能系統的自動化中，靈活、可擴展且可靠地實現各類功能安全需求。元件和系統的選擇取決於系統架構以及相關的 SIL 要求。
Bürkert 為實施功能安全提供經過深思熟慮的概念方案：
- Type 8647 AirLINE SP 閥島是是一款模組化的電氣比例自動化系統，專門開發用於集成到西門子 SIMATIC ET 200SP 和 PCS 7 系統中。
- 結合專用於功能安全的 Type 6518 和 6519電磁閥，，可以實現流程閥的安全相關切斷。
- 該解決方案支援按照 IEC 61508 標準實現既定的性能等級（例如 SIL2）。
- 氣動元件上的位置回饋指示器可以直接在先導閥處進行診斷，從而簡化啟動和保養工作。
- 該閥島擁有 ATEX 和 IECEx 認證，意味著其也可以在易爆區中使用。
為何防爆在氫氣自動化中如此關鍵，以及如何將氣動系統安全地整合到 1 區和 2 區？
在氫能技術中，防爆保護至關重要。由於氫氣的最小點火能量極低，且爆炸極限範圍廣泛，在易爆區中使用電氣和電子設備面臨著極高的安全要求。尤其是自動化技術的設計，必須確保能夠可靠地排除潛在的點火源。工廠規劃人員面臨的任務是：透過合適的防爆概念（如本質安全性或隔爆外殼）安全地傳輸電訊號，並正確保護通往氣動系統的關鍵介面，同時避免不必要地限制工廠的可用性。
結論在易爆區中，安全方面絕不能有任何妥協。選擇 Bürkert，就是選擇經得起考驗的安全性，且這種安全性與強大的功能性相輔相成。無論是安裝在經過認證的控制櫃中的集中式閥島，還是直接位於工藝流程處的分散式防爆元件，Bürkert 都能提供符合 ATEX 和 IECEx 標準的合適解決方案，為您的氫能未來保駕護航。
Bürkert 的防爆保護解決方案：Bürkert 提供全面的組合產品系列，專門滿足 1 區和 2 區以及美標分區市場的要求。
- Type 8650 AirLINE Ex 閥島專為在 1 區使用而設計，在緊湊的結構中，提供極高的安全性。
- 對於 2 區，Type 8647 閥島與西門子系統的結合提供一種高效的解決方案，可以直接安裝在易爆區。
- 經過認證的電磁閥（如 Type 6519 Ex）：這些閥門提供多種防爆保護類型，能夠實現對現場流程執行器的安全控制。
- Systemhaus 專業知識：Bürkert 提供完全經過認證的控制櫃解決方案（Bürkert Systemhaus），這些方案已經過測試並隨時可以接線投用，能大幅簡化工廠營運商的審批流程。
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