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Verbräuche erfassen über Impulsausgänge oder eine S0-Schnittstelle mit moneo RTM

Optimierte Energieverbräuche durch automatisierte Verbrauchserfassung 

Mit geringem Aufwand und ohne Eingriff in bestehende Systeme, können Verbrauchsdaten erfasst werden und realisieren somit zeitgleich zwei wesentliche Faktoren für die Optimierung von Energieverbräuchen. Einerseits werden mögliche Energie-Einsparpotentiale sichtbar, andererseits werden potentielle Energieverschwendungen sichtbar.  

Viele Zähler oder Sensoren verfügen über einen sogenannten Impulsausgang oder eine S0-Schnittstelle. Diese können zur automatisierten Verbrauchserfassung genutzt werden. Unter anderem verfügen Wärmemengenzähler, Stromzähler, Wasserzähler, Strömungssensoren und Gaszähler, über S0-Schnittstellen. 

Die Ausgangslage:

In vielen Bereichen der Industrie werden Verbräuche bereits erfasst, allerdings erfolgt dies häufig noch nicht automatisiert. Damit existieren keine zentralen Auswertungen über Einzel-Verbrauch, über Spitzenverbräuche, die Summe aller Verbräuche. Außerhalb der Betriebszeiten könnte es zusätzlich zu ungewollten Verbräuchen kommen, welche nicht identifiziert werden können. Auch die Identifizierung von Kostentreibern im Energieverbrauch ist nicht gegeben.

Ziel des Projekts:

Zur Beurteilung, Optimierung und Kostenreduzierung des Gesamt-Energieverbrauchs ist die automatische Erfassung der Verbräuche notwendig.

  • Zentrale Visualisierung aller Verbräuche
  • Analyse der Verbräuche
  • Zusammenfassen mehrerer Zähler zu einem Gesamtzähler
  • Identifizierung energetischer Kostentreiber,
  • Aufnahme des Verbrauchs außerhalb der Betriebszeit
  • Identifizierung von Spitzenverbräuchen

Die Durchführung:

Die folgenden Basiskomponenten werden neben den gewählten Zählern oder Sensoren für die Umsetzung eines solchen Projektes benötigt:

  • IO-Link Zählermodul (DP2302)
  • IO-Link Master (z.B. AL1350)
  • 24V Stromversorgung (z.B. DN4011)
  • Verbindungskabel M12 (z.B. EVC014)
  • Anschlusskabel mit Stecker (z.B. EVC076)

Erfasste Impulse werden vom Zählermodul erfasst und aufaddiert. Dieser Zählwert wird über IO-Link an den IO-Link Master übertragen und anschließend von moneo RTM weiterverarbeitet.

Der Erfolg:

Durch die Erfassung der Verbräuche in Verbindung mit moneo RTM wird Transparenz über die Energieverbräuche geschaffen. Die Visualisierung der gesamten Verbräuche macht gleichzeitig auch eine Identifizierung von „Energiefressern“ möglich. Was wiederum Kosten und Energie einsparen lässt. Spitzenlasten beurteilen zu können gibt Planungssicherheit.

Fazit:

Im Resümee ein Beitrag zur Energiewende, da Energieverschwendung identifiziert und vermieden werden kann.

Systemaufbau

Beispiel 1 – Stromzähler mit S0-Schnittstelle

  1. Stromzähler mit S0-Schnittstelle
  2. IO-Link Zähler (DP2302)
  3. IO-Link Master (AL1350)

Beispiel 2 – Wärmemengenzähler mit S0-Schnittstelle

  1. Wärmemengenzähler mit S0-Schnittstelle
  2. IO-Link Zähler (DP2302)
  3. IO-Link Master (AL1350)

Beispiel 3: Strömungssensor mit Impulsausgang

  1. Strömungssensor mit Impulsausgang
  2. IO-Link Zähler (DP2302)
  3. IO-Link Master (AL1350)

Dashboard

Das Dashboard verschafft einen schnellen Überblick über alle Verbrauchswerte. Die unterschiedlichen Visualisierungselemente erlauben eine aufgeräumte Übersicht der jeweiligen Verbrauchswerte. Hier am Beispiel von zwei Stromzähler, die den Verbrauch der Linie 1 und Linie 2 erfassen. Über die kalkulierten Werte wurde ein Gesamtverbrauch ermittelt, der hier zusätzlich dargestellt werden kann:

  1. Stromverbrauch Linie 1
  2. Stromverbrauch Linie 2
  3. Gesamtverbrauch (Linie 1 + 2)

Analyse

Die Daten werden von moneo permanent im Hintergrund gespeichert. Dies ermöglicht die detaillierte Analyse der Verbrauchswerte zu einem späteren Zeitpunkt. Durch flexibel gestaltbare Analysen lassen sich verschieden Prozessdaten miteinander vergleichen. Zeiträume mit einem erhöhten Energieverbrauch lassen sich so einfach identifizieren. Diese Erkenntnisse können dann für Optimierungen genutzt werden.

Calculated Values: kalkulierte Werte

Der IO-Link Adapter überträgt die erfassten Impulse an das moneo System. Die kalkulierten Werte übernehmen die Umrechnung in die direkt nutzbaren Prozessdaten.

Beispiel 1: Berechnung des Verbrauchs in der Einheit kWh aus den gezählten Impulswerten

Der DP2302 besitzt zwei Zähler (Hauptzähler und Chargenzähler). Der Hauptzähler hat einen maximalen Zählbereich 0 bis 99.999.999. Beim Überschreiten des maximalen Wertes wird dieser auf null zurückgesetzt und der Chargenzähler um eins inkrementiert. Dadurch ist es möglich, auch Werte über >99.999.999 zu zählen. Dabei muss der Chargenzähler mit in die Berechnung einfließen. In diesem Beispiel entspricht 1 Impuls = 1 Wh. Somit ist es allein mit dem Hauptzähler möglich, bis zu 99.999 kWh (= 99.999.999 Impulse) zu zählen. Mit dem Chargenzähler kann der Zählbereich um den Faktor 9.999 erhöht werden (ca. 999 Millionen kWh = 999 MWh).

Stromverbrauch (kWh) = ((Chargenzähler * 99.999.999) + Hauptzähler) / 1.000

  1. Datenquelle Hauptzähler
  2. Datenquelle Chargenzähler
  3. Konstante 99.999.999
  4. Multiplikation Chargenzähler mit dem Maximalwert des Hauptzählers
  5. Addition von Chargenzähler und Hauptzähler
  6. Konstante zur Umrechnung von Wh in kWh
  7. Division des Zählwerts durch die Konstante 1
  8. Gesamtverbrauch in kWh

Beispiel 2: Aufaddieren von mehreren Zählern zu einem Gesamtverbrauch

  1. Datenquelle Zähler Linie 1
  2. Datenquelle Zähler Linie 2
  3. Addition der Werte (Linie 1 + Linie 2)
  4. Gesamtverbrauch in kWh