基于 PC 的控制技术助力氢能产业发展
加氢站实时控制系统
Nel Hydrogen，丹麦
使用可再生能源制备绿氢是能源和交通运输领域实现减碳目标的重要措施之一。风能、水能或太阳能产生的电能可通过电解的方式转化为氢气，然后储存在储氢罐中，以便于运输和存储。 氢能可以转化为电能，可广泛应用于碳中和交通工具（如燃料电池汽车）、化工行业、钢铁生产和发电站等领域。
基于 PC 的控制技术在氢能行业中的优势：
- 开放、灵活的控制技术带来创新解决方案
- 从防爆区 0 区到云端的无缝、稳定通信
- 全面的防爆组件系列
- PLC、运动控制、HMI、安全和测量技术整合在一个系统中
- 电缆和控制器冗余可提高设备的可靠性
针对氢能行业的集成式自动化解决方案
在相关行业积累了丰富的应用经验
作为风电和光伏行业领域的长期自动化合作伙伴，倍福已经积极进军氢能价值链的起点 —可再生能源发电领域。全球有超过 100,000 多台风力发电机 已经使用倍福的技术进行自动化改造。更重要的是，全球各地安装的绝大部分太阳能电池板的生产过程控制也都是采用倍福技术实现的。倍福在过程技术以及具有潜在爆炸性危险的应用的自动化方面也拥有多年丰富经验。
倍福技术已经在氢能的具体应用方面（例如用作汽车燃料、制成燃料电池或在热电联供系统中使用）取得了成功。未来，氢能源将作为化石燃料的可持续替代品在更多的领域得到应用：比如在甲烷化和氨气制取过程中，在合成燃料的生产中，以及目前仍处于研究阶段的其它诸多技术中。倍福正在此领域积极布署其基于 PC 的控制技术，通过使用绿氢减少二氧化碳排放。
高效的自动化解决方案助力优化电解槽
电解水是利用电能将水分解为氢气和氧气。若要满足全球对可再生能源制氢日益增长的需求，就必须拥有创新、经济的电解水制氢解决方案。我们的端到端控制和监测解决方案可助力提高效率和系统安全性。
基于 PC 的电解水制氢控制解决方案：
- 高性能嵌入式控制器适合控制柜安装
- 用于操作和监控的控制面板，适用于防爆区 2 区
- 用于检测和处理所有相关信号的 EtherCAT 端子模块
灵活的自动化和物联网解决方案在加氢站中的应用
氢能在移动出行领域也发挥着重要作用， 尤其是在物流领域，氢能很有可能成为卡车以及航运和航空领域最重要的能源。但加氢要比加化石能源复杂得多，因为在加氢过程中，需要在高达 1000 bar 的压力下压缩氢气。在功能安全方面，在加注氢气时需要对压力进行监测，并且在必要时需要有安全关闭加注过程的选项。更重要的是，需要遵守相关的防爆规定。
基于 PC 的控制技术在加氢站中的应用：
- 基于 TwinCAT HMI的定制化设备显示系统
- 通过TwinCAT Analytics处理和评估过程数据
- 通过 TwinCAT 轻松实现云连接
倍福针对氢能行业的技术亮点
过程自动化控制系统
倍福依靠全面的模块化系统和深厚的跨行业专业知识，通过基于 PC 的控制技术打造开放式自动化系统。诸如 PLC、可视化、云连接、安全技术和测量技术等所有控制功能都集成在同一个平台上。倍福的系统集成解决方案为传统供应商提供了一种高效的替代方案，适用于包括氢能行业在内的所有流程工业领域。
基于 PC 的控制技术在氢能行业中的应用：
- 适用于所有过程技术和装置自动化的通用平台
- 将所有控制功能集成在同一个系统中
- 开放的硬件和软件接口，实现了高水平的互操作性
- 控制器和线缆冗余可提高过程装置的可靠性
- 在全球所有行业中得到广泛应用
EtherCAT 端子模块集成所有控制功能
倍福凭借其基于 PC 的控制技术理念，将各种 I/O 组件集成在同一个系统中。例如，集成安全功能的 EtherCAT 端子模块可以与 EtherCAT 测量端子模块以及集成安全栅的 I/O 模块自由组合，连接防爆区域的本安型现场设备。这些元件随后可以集成到一个全面的控制系统中， 为过程装置操作人员提供一个高效、完整的解决方案，以满足所有应用需求。
基于 PC 的控制技术助力实现灵活的过程装置设计：
- 将所有 I/O 组件集成到同一个系统中
- 集安全性、测量技术和防爆功能于一体
- 开放给第三方系统
- 高水平的互操作性，简化系统改造工作
- 良好的系统开放性，为投资保驾护航
氢能行业的理想选择：开放式 EtherCAT 现场总线
EtherCAT 是一种通用、开放的高速现场总线，适用于 PLC、运动控制、传感器、测量技术和安全技术以及防爆等所有应用领域。有了 EtherCAT，仅需一种通信技术即可满足整台装置的通信需求，并能够从无所不包的 EtherCAT 架构的安全性和高性能中获益。基于 EtherCAT 的控制系统还能够轻松集成第三方 EtherCAT 设备以及其它现场总线系统。
未来技术 — EtherCAT 在氢能行业应用中的优势：
- 市场上有大量支持 EtherCAT 技术的传感器和执行机构
- 通过诊断功能快速排除故障
- 即使长时间运行也不会降低性能
- 通过扫描设备轻松进行调试
- 远程 I/O 助力实现精益化系统布线
TwinCAT：针对氢能行业的控制平台
倍福通过 TwinCAT 自动化软件提供了一个可用于控制过程设备和系统的中央平台。除了 PLC 程序中传统的过程控制之外，用 C++ 或 MATLAB®/Simulink® 编写的算法也可以实时执行。它支持各种主流标准和行业特定标准，简化了基于 PC 的控制技术在氢能行业中的应用。
TwinCAT 针对氢能行业的亮点：
- 控制系统集成工业 4.0 及物联网应用
- 通过分析功能实现全面的数据评估
- 通过 OPC UA 实现标准通信
- 支持 NAMUR、HART 和 FDT/DTM 等常用标准
- 执行 MATLAB®/Simulink® 模型
集成的控制器冗余提高了过程装置的可靠性
系统可靠性在氢能行业发挥着重要作用。基于 PC 的控制技术提供各种冗余选项，包括电缆冗余和控制器冗余，以防止单个控制组件出现故障。TwinCAT Controller Redundancy 可以用于实现冗余的控制器操作。
这种系统集成的软件解决方案只需几个简单的步骤，就能够将两台运行相同 PLC 程序的标准工业 PC 设置成为冗余控制器运行。两台控制器之间实时网络通信实现了所需的同步，由于使用的是标准以太网，因此无需使用专用的硬件组件。这样可以轻松确保，在任何时候两台工业 PC 中只有一台控制现场总线模块，并且两台配备相同数据库的工业 PC 同步执行控制程序。当某台控制器出现故障时，另一台控制器将接管操作，以防止过程装置停机和数据丢失。
倍福针对氢能行业的产品亮点
用于采集本质安全型信号的 IP20 和 IP67 模块
ELX 端子模块将高度紧凑的远程 I/O 模块和安全栅整合于一体，可直接连接防爆区 0/20 区和 1/21 区的本安型现场设备。由于无需使用外部安全栅，因此不仅可以显著节约控制柜内空间，而且还能带来真正的成本优势。
EPX 系列 EtherCAT 端子盒将 IP67 防护等级与本质安全以及 -25 至 +60°C 的宽温范围结合于一体。该系列端子盒坚固耐用，在不能并且也不需要安装控制柜的区域可靠地采集数据。因此，它们适用于在恶劣和危险的环境中实施模块化和无控制柜系统方案。
集成安全栅的高度紧凑型 I/O 模块：
- 用于实现从防爆区 0 区到云端的全面控制
- 由于无需使用单独的安全栅，具有成本优势
- 控制柜内外均可安装
- 设计紧凑，支持各种信号种类，始终保持高分辨率
- 通过 ATEX、IECEx 和 NEC/CEC 认证
ELX 端子模块：本质安全型信号传输和功能安全
倍福通过将安全技术全集成在自动化系统中，以满足过程控制技术在功能安全方面的需求。结构紧凑且采用模块化设计的 TwinSAFE 安全解决方案被无缝集成到控制平台中。因此，基于 PC 的控制技术为满足功能安全和防爆要求提供统一的平台。具有 TwinSAFE SC 功能的 ELX 端子模块可以直接连接防爆区 0/20 区的本安型现场设备，以执行安全相关功能。
安全技术与本质安全防爆技术集成在同一个系统中：
- 外壳仅 12 毫米宽、通道数量最多可达 4 个的高度紧凑型解决方案
- 直接连接防爆区 0/20 区的本安型现场设备
- 功能安全
- 具有显著的成本优势
从传感器到云端：端到端系统联网解决方案
流程工业越来越迫切地需要能够实现所有过程装置联网的自动化解决方案。基于 PC 的控制技术就是这样一个能够满足所有这些需求的解决方案，它能够整合分散系统，同时实现集中过程控制和分析。因此，基于 PC 的控制技术是根据工业 4.0 和物联网方案实现网络化生产的理想基础：横向整合（甚至跨域企业界限）到与联网系统的纵向整合，再到整个产品生命周期内的集成式开发。
倍福开发的 TwinCAT IoT 软件库确保设备控制器及云服务之间的安全通信。它支持 OPC UA、AMQP 及 MQTT 等标准化协议，用于与如 Microsoft Azure™ 和 Amazon Web Services 等常用公有云系统以及公司内网的私有云系统通信。
将 Ethernet-APL 现场设备连接至 I/O 系统
当前，数字化浪潮正以席卷之势重塑氢能行业，尤其是在过程装置诊断和监测领域。一般来说，过程装置的应用范围非常广泛，并具有一些特殊要求，而专门开发的 Ethernet-APL 协议可以通过长达 1000 米的电缆进行通信，传输速率最高可达 10 Mbit/s，可以很好地满足这些要求。
倍福将 Ethernet-APL 技术集成到端子模块产品系列中。ELX6233 EtherCAT 端子模块结构紧凑，可与其它 EtherCAT 端子模块一起安装在控制柜中。每个端子模块可连接两个 Ethernet-APL 现场设备。与 ELX 系列中的所有端子模块一样，ELX6233 可以直接连接防爆区 0 区的本安型现场设备。