压缩空气是现代制药设施自动化的必要组成部分，最终用户必须仔细管理。它被认为是一种清洁、安全、易于获得的自动化能源，因此被广泛使用。从环境的角度来看，产生压缩空气需要电力，因此会增加环境足迹。只在必要时负责任地使用压缩空气是绿色操作的最佳实践。
从收入的角度来看，压缩空气发电确实对公用事业成本有影响。然而，效率和基准测试的使用确保了对设施生命周期内未来公用事业需求的控制，这在财务上是负责任的。通过确保系统中没有压缩空气泄漏，从而导致空气浪费、设备维护和停机时间以及生产力下降，可以进一步节省成本。
监测压缩空气的标准惯例是在空气制备装置上安装压力传感器。当压缩空气压力下降到要求的水平以下时，该单元向可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)发送警报，让最终用户知道存在问题。从那里，系统做出反应，并经常关闭;工程或维修部门对设备进行检查，诊断问题，并采取相应的纠正措施。从那里，生产可以恢复。
然而，测量气压只解决了部分问题。空气流量和体积消耗在业内被广泛忽视。Festo的新组件E2M模块为工艺制造商带来了气流监测和测量功能，进一步提高了当前的熟练程度，并提供了提高效率的新机会，以及增强的能源和收入节省。
E2M模块和CPX物联网网关
E2M与任何需要压缩空气操作的现有或新的制造设备无缝集成。该装置同时作为压缩空气的压力传感器和流量传感器，测量实时流量和在规定时间内的体积消耗。随着时间的推移，这些数据可用于提高机器效率和减少压缩空气的消耗。
例如，在给定的制造环境中，E2M显示了一个在标准大气压下使用27升压缩空气的系统，用于特定的、可重复的过程，从而建立了基线。在路上，E2M展示了同样的过程，每分钟使用33升压缩空气。虽然系统没有故障，但很容易推断出压缩空气回路已经受损，因为系统正在漏气;这也是预测性维护的一个很好的指标。泄漏通常是隐藏的，导致效率低下，随着时间的推移而恶化，最终可能导致设备意外关闭。E2M提供了有关气流和消耗的预测诊断所需的数据，防止制造效率低下演变为灾难。
E2M还能够在周期之间进行下游泄漏检查。该装置将加压气动回路和测量压力下降，以确定空气是否泄漏和泄漏的速度。此外，当系统处于闲置或关闭状态时，E2M充当主开关阀，防止因滴漏造成的空气损失。
CPX物联网网关集成到Festo CPX电气终端中，并将来自E2M模块以及其他组件和模块的数据传输到标准化的基于云的仪表板上，用于监控和基准测试。可以分析趋势，发出早期警告，并设置事件通知。
仪表板可以在网络浏览器中从任何有互联网接入的设备安全地访问。简单的交通信号灯指示，以及能源使用、性能数据和历史数据的图形描述都可在标准的预先设计的仪表板上使用。
网关将自动发现工厂以太网网络上的E2M。采取安全措施，如手动切换控制数据流，以使用安全协议。它将聚合数据，并使用行业标准AMQP协议将其发送到Festo云。该仪表板可以从Festo云订阅，并可以进一步共享到其他仪表板。
值得注意的是，Festo E2M模块还可以直接与其他第三方云连接，如西门子Mindsphere和罗克韦尔的Factory Talk/Shelby平台。
两个实用的安装概念
用于制药设备的物联网网关的一个重要属性是它不接收来自云的输入。它只推送数据，因此对经过验证的流程或数据泄漏没有风险。在此基础上，有两个安装概念:
独立安装-在现有的PLC/DCS之外，只是收集信息并将其推送到云端。这对于实现能源效率和预防性诊断的好处是理想的，而不会对现有的验证过程产生影响。
在这种情况下，E2M安装在工艺、滑道或设备的前面，通常直接安装在空气准备单元之前，负责压缩空气的压力调节和过滤。它可以直接供电，并通过Modbus/TCP连接到IoT网关(GW)，网关将自动识别E2M并配置数据推送到云端。
E2M直接适用于现有的空气预处理和过滤装置，无论是新的还是现有的工艺制造设备。
这里的好处在于安装的简单性，这不会影响经过验证的流程和设备，并且它为组织提供了一种无风险的方式来评估关于操作效率的数据收集。此外，PLC/DCS不需要编程或调试更改。
另一种选择是完全集成安装——将E2M连接到PLC/DCS为E2M带来了额外的功能，除了云仪表板之外，PLC/DCS上的数据可用于本地处理和分析。
这是新设计的理想选择，它可以与自主CPX电气终端或功能齐全的CPX终端一起设置，包括电气I/O、IO-Link或气动阀等操作模块。在后一种情况下，它使用以太网/IP、Profinet和EtherCAT等标准工业以太网协议连接到PLC/DCS。功能块(FBs)和附加组件指令(AOIs)也可用于快速访问控制软件中的E2M数据和功能。
对于具有分散自动化概念的工厂来说，将这些电气端子靠近过程是非常常见的。在新设计中集成物联网网关并不十分复杂。物联网网关模块可直接安装到阀门终端，Festo I/O模块，或两者的组合。
其优点与自动安装相同，只是增加了一些附加功能，例如:测量压力变化，并在系统不在生产或生产过程时自动停机。这些是可配置的参数，可从功能块(FB)或Add-On Instructions (AOI)中访问，允许定制流程需求。HMI还可以访问本地仪表板和故障处理的所有能源和诊断数据。
E2M和CPX物联网网关都可以通过现场总线、HMI、本地网络、Festo云和第三方云工作。此外，他们一致行动，以解决制造效率低下的问题，同时提供有用和有意义的数据。
行业趋势
许多大型制药公司的生产计划——例如生成和使用用于良好生产规范的数据、能源消耗和节约改进、运营生产率和效率以及提高收入和利润率——都与压缩空气的使用直接相关。
ISO50001是一项最新的标准，定义了能源管理体系的要求和指南。该标准建立在建立、维持和改善能源使用的基础上。这正在被大多数大型制药公司采用和整合。衡量、检测和报告空气消耗趋势和损失的能力是实现这一标准和提高公司能源绩效的关键部分。
方便、实时地访问压缩空气消耗数据，为改善环境足迹、降低能源成本、通过预测性维护提高效率，并最终提高利润铺平了道路。另一个好处是，这是一个简单的工业4.0应用程序，用于数据收集，以全面理解操作。它将帮助组织识别和量化真正的价值，并允许进一步的数字战略和投资得到有效的定义。
