Măsurarea, vizualizarea și analiza energiei electrice cu ajutorul contoarelor de energie cu interfață Modbus TCP și moneo RTM

Eficiență

Energie Costuri Sustenabilitate

Utilizare caz

Companiile se axează din ce în ce mai mult pe monitorizarea energiei la nivelul producției pentru a permite o planificare mai eficientă, mai durabilă și mai orientată spre viitor. Informațiile despre posibilii curenți reactivi pot fi utilizate pentru a implementa soluții adecvate pentru compensarea energiei reactive și, astfel, pentru a evita costuri inutile. În acest scop, se utilizează contoare de energie.

Măsurarea consumului de energie

În procesul de producție, senzorii sunt perfecționați mecanic într-o insulă de asamblare înainte de a fi supuși procesului de asigurare a calității. La insula de asamblare, sunt necesare din ce în ce mai multe componente IT pentru a satisface cererea tot mai mare de asistență digitală în procesul de asamblare și pentru a înregistra și furniza date legate de comenzi. Aceste echipamente de producție pasive reprezintă o parte din ce în ce mai semnificativă din consumul total de energie.

Situația inițială

Măsurile de economisire a energiei și de optimizare a consumului de energie pot fi eficiente numai dacă se cunosc în detaliu cerințele energetice. Fiecare contor de energie pe care furnizorul dumneavoastră îl folosește pentru a factura consumul de energie electrică poate ajuta la obținerea unei imagini de ansamblu. Însă, atunci când vine vorba de evaluarea eficienței măsurilor de economisire a energiei, soluțiile existente au fost până acum neadecvate:

Citirea contoarelor nu dezvăluie aproape nimic despre cât de eficiente sunt măsurile individuale, întrucât există prea mulți factori de influență
Eficiența măsurilor de optimizare și de economisire a energiei poate fi determinată numai dacă este pusă în relație și nu poate fi considerată în termeni absoluți
De exemplu, dacă numărul de articole produse scade în aceeași perioadă în care a fost introdusă o măsură, nu se poate stabili în mod clar dacă măsura a avut vreun efect
Recalcularea manuală pentru a obține informații folositoare este aproape imposibilă sau necesită prea mult timp

Scopul proiectului

Înregistrarea digitală a consumului de energie

Condiția prealabilă pentru orice măsură de economisire și optimizare a energiei constă în urmărirea digitală a energiei consumate prin împărțirea producției în zone semnificative. Transparența energetică sporește gradul de conștientizare a consumului de energie, asigurând o utilizare mai atentă a energiei electrice și reducând astfel costurile.

Integrarea moneo RTM face posibilă:

măsurarea consumului de energie pe procese/zone de lucru
centralizarea informațiilor privind consumul de energie
obținerea de valori de consum:
– consumul total
– consumul de vârf
– consumul de bază/standby
– consumul în afara perioadei de producție
– curenți reactivi și putere reactivă produsă
calcularea costului consumului de energie în zona scalară

Implementare

Contorizarea energiei prin Modbus TCP cu LR Agent și moneo RTM

Insula de asamblare utilizează o alimentare trifazată (L1, L2 și L3). În aceste linii de alimentare, a fost instalat un contor de energie trifazat cu interfață Modbus TCP. LR Agent permite citirea fiabilă a registrelor Modbus necesare. În moneo RTM, valorile sunt monitorizate și analizate, iar costurile de consum sunt calculate imediat.

Rezultatul

Identificați costurile sarcinii de bază pentru a obține măsuri de economisire a energiei

Consumul de energie transparent cu moneo RTM

Indică consumul total de energie
Indică consumul curent de energie electrică
Indică tensiunea, curentul și puterea actuale pentru toate cele trei faze
Indică curenții reactivi actuali și puterea reactivă produsă
Indică curenții reactivi totali și puterea reactivă produsă
Permite calcularea costurilor totale prin „Valori calculate”
Permite calcularea costurilor curente prin „Valori calculate”

Structura sistemului

Contor de energie Siemens 7KT1260
LR Agent

Tabloul de bord

Costurile actuale pe oră + necesarul actual de energie
Costuri totale + necesarul total de energie
Faza 1 (L1): valorile curentului, tensiunii și puterii măsurate în prezent
Faza 2 (L2): valorile curentului, tensiunii și puterii măsurate în prezent
Faza 3 (L3): valorile curentului, tensiunii și puterii măsurate în prezent

Factorul de putere global
Puterea aparentă totală (+/-)
Putere reactivă totală (+/-)
Faza 1 (L1): factorul de putere curent, puterea aparentă și puterea reactivă
Faza 2 (L2): factorul de putere curent, puterea aparentă și puterea reactivă
Faza 3 (L3): factorul de putere curent, puterea aparentă și puterea reactivă

Analiză

Funcția de analiză permite utilizatorului să acceseze istoricul datelor și să compare diferite valori ale procesului. Diagrama prezintă consumul de energie și costurile corelate în timp.

Weekend (în așteptare) ①
Schimb de noapte ②
Schimb de dimineață ③

Se poate observa că există o sarcină de bază de 0,3 kW în timpul perioadei de așteptare în weekend, ceea ce duce la costuri de aproximativ 0,9 cenți pe oră. Deși acest lucru nu pare mult, valoarea totală ajunge la aproximativ 2.150 EUR* pe parcursul unui an. Mai ales în acest domeniu pasiv, fără creare activă de valoare, măsurile care reduc nevoia de energie pot avea un efect notabil asupra costurilor totale.

Diagrama evidențiază, de asemenea, o diferență clară între schimbul de noapte și schimbul de dimineață. De exemplu, în cazul în care producția are loc 24 de ore din 24, 7 zile din 7 în zilele lucrătoare, costurile ar putea fi reduse prin utilizarea unor acorduri cu tarife multiple (tarif de zi/ tarif de noapte) și a unor programe de sarcini corespunzătoare pentru diferitele schimburi. În consecință, echipamentele mari consumatoare de energie, cum ar fi cuptorul Binder, ar putea fi exploatate mai intensiv în perioadele cu tarif redus, reducându-se în același timp utilizarea acestora în perioadele cu tarif ridicat.

* 1 weekend = 46 h de timp liber de producție
1 an = 52 de săptămâni ≈ 52 de weekenduri
0,9€/h * 46h * 52 = €2.152,80

Albastru = consumul curent (în mare parte suprapus de o valoare identică)
Alb = costul actual pe oră

Valori calculate

Variabilele măsurate furnizate de contorul de energie în registrele Modbus sunt citite cu ajutorul LR Agent și înregistrate în moneo. Cu toate acestea, acestea nu apar întotdeauna în unitatea dorită. Valorile de putere sunt exprimate de obicei în kW. Unitatea SI standard este Watt, care este, de asemenea, utilizată în registre. Utilizând o funcție de „flux de date”, variabila de intrare (W) poate fi convertită în unitatea dorită (kW).

Puterea activă în W
Constant: divizor pentru conversia în kW
Împărțire
Puterea activă în kW

La fel de utilă pentru evaluarea și analiza valorilor de consum este și calcularea costurilor energiei consumate. Acestea sunt de obicei facturate de furnizorul de energie în kilowați oră. Parametrul de bază utilizat pentru acest calcul este puterea de intrare convertită în kilowați oră în fluxul de date anterior. Se creează două fluxuri de date: