You probably do not come from: Poland. If necessary, change to: United States
Infolinia serwisowa +48 32 70 56 400

Pomiar, wizualizacja i analiza energii elektrycznej za pomocą liczników energii z interfejsem Modbus TCP i moneo RTM

Wydajność
Energia Koszty Zrównoważony rozwój
Przykład zastosowania

Firmy coraz bardziej koncentrują się na monitorowaniu energii na poziomie produkcji, aby umożliwić bardziej wydajne, zrównoważone i przewidujące przyszłość planowanie. Informacje o możliwych prądach biernych można wykorzystać do wdrożenia odpowiednich rozwiązań w zakresie kompensacji mocy biernej, a tym samym uniknąć niepotrzebnych kosztów. W tym celu stosowane są liczniki energii.

Pomiar zużycia energii

W procesie produkcji czujniki są wykańczane mechanicznie na wyspie montażowej, zanim przejdą proces zapewnienia jakości. Na wyspie montażowej potrzeba coraz więcej komponentów IT, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na cyfrowe wsparcie w procesie montażu oraz rejestrować i dostarczać dane związane z zamówieniem. To pasywne wyposażenie produkcji odpowiada za coraz większą część całkowitego zużycia energii.

Sytuacja wyjściowa

Środki mające na celu oszczędzanie energii i optymalizację jej zużycia mogą być skuteczne tylko wtedy, gdy szczegółowo znane jest zapotrzebowanie na energię. Każdy licznik energii używany przez dostawcę do rozliczania zużycia energii elektrycznej może pomóc w uzyskaniu przeglądu. Jednak jeśli chodzi o ocenę efektywności środków zmierzających do oszczędzania energii, istniejące rozwiązania były jak dotąd niewystarczające:

  • Odczyty liczników nie mówią prawie nic na temat skuteczności poszczególnych środków, ponieważ istnieje zbyt wiele czynników wpływających na nie
  • Skuteczność środków optymalizacji i oszczędzania energii można określić tylko w odniesieniu do nich i nie można jej rozpatrywać w wartościach bezwzględnych
  • Na przykład, jeśli liczba wyprodukowanych przedmiotów spada w tym samym okresie, w którym wprowadzono dany środek, nie można jednoznacznie stwierdzić, czy środek ten miał jakikolwiek wpływ
  • Ręczne przeliczanie w celu uzyskania użytecznych informacji jest prawie niemożliwe lub zbyt czasochłonne

Cel projektu

Cyfrowa rejestracja zużycia energii

Warunkiem wstępnym dla wszelkich środków oszczędzania energii i optymalizacji jest cyfrowe śledzenie zużywanej energii poprzez podział produkcji na znaczące obszary. Przejrzystość energetyczna zwiększa świadomość zużycia energii, zapewniając bardziej ostrożne korzystanie z energii elektrycznej, a tym samym obniżając koszty.

Zastosowanie moneo RTM sprawia, że możliwe są:

  • pomiar zużycia energii według procesu/obszaru roboczego
  • centralizacja informacji o zużyciu energii
  • uzyskanie wartości zużycia:
    – zużycie całkowite
    – zużycie szczytowe
    – zużycie przy obciążeniu podstawowym / w trybie gotowości
    – zużycie w czasie nieprodukcyjnym
    – prądy bierne i wytwarzana moc bierna
  • obliczenie kosztu zużycia energii w skalowanym obszarze

Wdrożenie

Pomiar energii przez Modbus TCP z LR Agent i moneo RTM

Wyspa montażowa wykorzystuje zasilanie trójfazowe (L1, L2 i L3). W liniach zasilających zainstalowano trójfazowy licznik energii z interfejsem Modbus TCP. LR Agent umożliwia niezawodny odczyt wymaganych rejestrów Modbus. W moneo RTM wartości są monitorowane i analizowane, a koszty zużycia są natychmiast obliczane.

Rezultat

Określenie kosztów obciążenia podstawowego w celu uzyskania środków umożliwiających oszczędności energii

Przejrzyste zużycie energii dzięki moneo RTM

  • Wskazanie całkowitego poboru mocy
  • Wskazanie bieżącego poboru mocy
  • Wskazanie aktualnego napięcia, prądu i mocy dla wszystkich trzech faz
  • Wskazanie bieżących wartości prądów biernych i wytwarzanej mocy biernej
  • Wskazanie całkowitych prądów biernych i wytwarzanej mocy biernej
  • Umożliwienie obliczania całkowitych kosztów za pomocą opcji „Obliczone wartości”
  • Umożliwienie obliczania bieżących kosztów za pomocą opcji „Obliczone wartości”

Struktura systemu

  1. Licznik zużycia energii Siemens 7KT1260
  2. LR Agent

Kokpit

  1. Bieżące koszty na godzinę + bieżące zapotrzebowanie na moc
  2. Całkowite koszty + całkowite zapotrzebowanie na moc
  3. Faza 1 (L1): chwilowe wartości prądu, napięcia i mocy
  4. Faza 2 (L2): chwilowe wartości prądu, napięcia i mocy
  5. Faza 3 (L3): chwilowe wartości prądu, napięcia i mocy
  1. Całkowity współczynnik mocy
  2. Całkowita moc pozorna (+/-)
  3. Całkowita moc bierna (+/-)
  4. Faza 1 (L1): chwilowy współczynnik mocy, moc pozorna i moc bierna
  5. Faza 2 (L2): chwilowy współczynnik mocy, moc pozorna i moc bierna
  6. Faza 3 (L3): chwilowy współczynnik mocy, moc pozorna i moc bierna

Analiza

Funkcja analizy umożliwia użytkownikowi dostęp do danych historycznych i porównywanie różnych wartości procesu. Wykres pokazuje zużycie energii i związane z nim koszty w zależności od czasu.

  • Weekend (tryb gotowości) ①
  • Nocna zmiana ②
  • Dzienna zmiana ③

Można zauważyć, że podstawowe obciążenie wynosi 0,3 kW w trybie gotowości w weekend, co oznacza koszty około 0,9 centa za godzinę. Choć nie wydaje się to dużo, w ciągu roku daje to sumę około 2 150 €*. Zwłaszcza w obszarze pasywnym bez aktywnego wytwarzania wartości środki umożliwiające zmniejszenie zapotrzebowania na energię mogą mieć zauważalny wpływ na koszty całkowite.

Wykres pokazuje również wyraźną różnicę między nocną a dzienną zmianą. Na przykład, jeśli produkcja odbywa się 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, koszty można obniżyć, stosując umowy wielotaryfowe (stawka dzienna / stawka nocna) i odpowiednie harmonogramy zadań dla różnych zmian. W związku z tym urządzenia energochłonne, takie jak piec Binder można eksploatować bardziej intensywnie w okresach niskich stawek, jednocześnie zmniejszając ich użycie w okresach, w których obowiązują wysokie stawki.

* 1 weekend = 46 h czasu wolnego od produkcji
1 rok = 52 tygodnie ≈ 52 weekendy
0,9€/h * 46h * 52 = €2 152,80

  1. Niebieski = pobór prądu (w większości przykryty identyczną wartością)
  2. Biały = bieżący koszt za godzinę

Obliczone wartości

Zmienne pomiarowe dostarczane przez licznik energii w rejestrach Modbus są odczytywane za pomocą LR Agent i zapisywane w moneo. Jednak nie zawsze pojawiają się one w żądanej jednostce. Wartości mocy są zwykle wyrażane w kW. Standardową jednostką układu SI jest Wat, który jest również używany w rejestrach. Korzystając z funkcji „przepływu danych” zmienną wejściową (W) można przekonwertować na żądaną jednostkę (kW).

  1. Moc czynna W
  2. Stały zasięg: dzielnik do przeliczenia na kW
  3. Dzielenie
  4. Moc czynna w kW

Bardzo pomocne w ocenie i analizie wartości zużycia jest obliczenie kosztów zużytej energii. Są one zazwyczaj rozliczane przez dostawcę energii w kilowatogodzinach. Podstawowym parametrem używanym do tych obliczeń jest moc pobierana przeliczona na kilowatogodziny w poprzednim przepływie danych. Utworzone zostaną dwa schematy przepływu danych:

Obliczanie kosztów bieżącego zużycia energii

  1. Moc czynna w kW
  2. Stały zasięg: koszt na kilowatogodzinę
  3. Mnożenie
  4. Zaokrąglanie do 2 miejsc po przecinku
  5. Bieżące koszty na godzinę

Obliczanie kosztów całkowitego zużycia energii

  1. Bieżące koszty na godzinę
  2. Stały zasięg: koszt na kilowatogodzinę
  3. Mnożenie
  4. Zaokrąglanie do 2 miejsc po przecinku
  5. Koszty całkowite