Modbus TCP arayüzü ve moneo RTM ile enerji sayaçları kullanarak elektrik enerjisinin ölçümü, görselleştirilmesi ve analizi

Verimlilik

Enerji Maliyetler Sürdürülebilirlik

Kullanım yeri

Şirketler; daha verimli, sürdürülebilir ve ileriye dönük planlama yapabilmek için üretim düzeyinde enerji izlemeye giderek daha fazla odaklanmaktadır. Olası reaktif akımlar hakkındaki bilgiler, reaktif güç kompanzasyonu için uygun çözümleri uygulamak ve bu sayede gereksiz maliyetleri önlemek için kullanılabilir. Bu amaçla enerji ölçerler kullanılır.

Enerji tüketimini ölçme

Üretim prosesinde, sensörler, kalite güvence sürecinden geçirilmeden önce bir montaj adasında mekanik olarak son haline getirilir. Montaj adasında, montaj prosesine dijital desteğe yönelik artan talebi karşılamak ve siparişle ilgili verileri kaydetmek ve sağlamak için giderek daha fazla IT bileşenine ihtiyaç duyuluyor. Bu pasif üretim ekipmanları, toplam enerji tüketiminin giderek daha önemli bir bölümünü oluşturuyor.

Başlangıçtaki durum

Enerji tasarrufu ve enerji tüketimini optimize etme önlemleri, ancak enerji gereksinimleri ayrıntılı olarak biliniyorsa etkili olabilir. Tedarikçinizin elektrik tüketimini faturalandırmak için kullandığı her bir enerji sayacı, genel bir fikir elde etmenize yardımcı olabilir. Fakat konu enerji tasarrufu önlemlerinin verimliliğini değerlendirmeye geldiğinde, mevcut çözümler şimdiye kadar yetersiz kalmıştır:

Sayaç okumaları, bireysel önlemlerin ne kadar etkili olduğu hakkında çok az şey ortaya koyar, çünkü etkileyen çok fazla faktör mevcuttur
Optimizasyon ve enerji tasarrufu önlemlerinin etkinliği ancak ilişkilendirildiğinde belirlenebilir ve mutlak olarak değerlendirilemez
Örneğin, bir önlemin uygulandığı aynı dönemde üretilen ürün sayısı azalıyorsa, önlemin herhangi bir etkisi olup olmadığı net olarak belirlenemez
Kullanılabilir bilgi elde etmek için manuel yeniden hesaplama neredeyse imkansız veya çok zaman alıcıdır

Projenin amacı

Enerji tüketiminin dijital kaydı

Her türlü enerji tasarrufu ve optimizasyon önleminin ön koşulu, üretimi anlamlı alanlara bölerek tüketilen enerjiyi dijital olarak izlemektir. Enerji şeffaflığı, enerji kullanımı konusunda farkındalığı artırarak elektriğin daha dikkatli kullanılmasını sağlar ve bu sayede maliyetleri düşürür.

moneo RTM'nin entegre edilmesi aşağıdakilere olanak sağlar:

Proses//çalışma alanına göre enerji tüketimi ölçümü
Enerji tüketimi bilgilerinin merkezileştirilmesi
Tüketim değerlerinin türetilmesi:
– toplam tüketim
– pik tüketim
– temel yük tüketimi / bekleme
– üretim yapılmayan dönemdeki tüketim
– üretilen reaktif akımlar ve reaktif güçler
Ölçeklendirilmiş alanda enerji tüketim maliyetini hesaplama

Uygulama

LR Agent ile Modbus TCP ve moneo RTM aracılığıyla enerji ölçümü

Montaj adası, üç fazlı bir besleme kullanır (L1, L2 ve L3). Bu besleme hatlarına, Modbus TCP arayüzüne sahip üç fazlı bir enerji sayacı takılmıştır. LR Agent, gerekli Modbus kayıtlarının güvenilir şekilde okunmasını sağlar. moneo RTM'de değerler izlenir, analiz edilir ve tüketim maliyetleri anında hesaplanır.

Sonuç

Enerji tasarruf önlemlerini türetmek için temel yük maliyetlerini belirleme

moneo RTM ile şeffaf enerji tüketimi

Toplam güç tüketimini gösterir
Mevcut güç tüketimini gösterir
Üç fazın mevcut gerilimini, akımını ve gücünü gösterir
Üretilen mevcut reaktif akımları ve reaktif güçleri gösterir
Üretilen toplam reaktif akımları ve reaktif güçleri gösterir
'Hesaplanan değerler' aracılığıyla toplam maliyetlerin hesaplanmasına olanak sağlar
'Hesaplanan değerler' aracılığıyla mevcut maliyetlerin hesaplanmasına olanak sağlar

Sistem yapısı

Siemens 7KT1260 enerji ölçer
LR Agent

Pano

Saat başı mevcut maliyetler + mevcut güç gereksinimleri
Toplam maliyetler + toplam güç gereksinimleri
Faz 1 (L1): Ölçülen mevcut akım, gerilim ve güç değerleri
Faz 2 (L2): Ölçülen mevcut akım, gerilim ve güç değerleri
Faz 3 (L3): Ölçülen mevcut akım, gerilim ve güç değerleri

Toplam güç faktörü
Toplam görünür güç (+/-)
Toplam reaktif güç (+/-)
Faz 1 (L1): Mevcut güç faktörü, görünür güç ve reaktif güç
Faz 2 (L2): Mevcut güç faktörü, görünür güç ve reaktif güç
Faz 3 (L3): Mevcut güç faktörü, görünür güç ve reaktif güç

Analiz

Analiz fonksiyonu, kullanıcının geçmiş verilere erişebilmesini ve farklı proses değerlerini karşılaştırabilmesini sağlar. Diyagram, zaman içindeki güç tüketimini ve buna bağlı maliyetleri gösterir.

Hafta sonu (bekleme) ①
Gece vardiyası ②
Erken vardiya ③

Hafta sonu bekleme sırasında 0,3 kW'lık bir temel yük olduğu görülebilir, bu da saat başına yaklaşık 0,9 Sent maliyete neden olur. Bu kulağa çok fazla gelmese de, bir yıl boyunca yaklaşık 2.150 €'ya* ulaşır. Özellikle aktif değer yaratmayan bu pasif alanda enerji ihtiyacını azaltan önlemler, toplam maliyetler üzerinde gözle görülür bir etkiye sahip olabilir.

Diyagram, ayrıca gece vardiyası ile erken vardiya arasında net bir fark olduğunu göstermektedir. Örneğin, üretim hafta içi 7/24 yapılıyorsa, çoklu tarife anlaşmaları (gündüz oranı/gece oranı) ve farklı vardiyalar için ilgili görev çizelgeleri kullanılarak maliyetler azaltılabilir. Sonuç olarak, Binder fırını gibi enerji yoğun ekipmanlar düşük oranlı dönemlerde daha yoğun bir şekilde çalıştırılabilirken, yüksek oranlı dönemlerde kullanımları azaltılabilir.

* 1 hafta sonu = Üretim yapılmayan 46 saat
1 yıl = 52 hafta ≈ 52 hafta sonu
0,9 €/s * 46 s * 52 = 2.152,80 €

Mavi = anlık tüketim (çoğunlukla aynı değerle kaplanmış)
Beyaz = saat başına mevcut maliyet

Hesaplanan değerler

Modbus kayıtlarındaki enerji ölçerler tarafından sağlanan ölçülen değişkenler, LR Agent kullanılarak okunur ve moneo'ya kaydedilir. Ancak, bunlar her zaman istenen birimde görünmez. Güç değerleri genelde kW cinsinden ifade edilir. Standart SI birimi, kayıtlarda da kullanılan Watt'tır. Bir 'veri akışı' fonksiyonu kullanılarak, giriş değişkeni (W) istenen birime (kW) dönüştürülebilir.

W cinsinden aktif güç
Sabit: kW'ye dönüştürme için bölen
Bölme
kW cinsinden aktif güç

Tüketim değerlerini değerlendirmek ve analiz etmek için tüketilen gücün maliyetini hesaplamak da aynı derecede yararlıdır. Bunlar, genellikle enerji tedarikçisi tarafından kilovat saat cinsinden faturalandırılır. Bu hesaplama için kullanılan temel parametre, önceki veri akışında kilovat saate dönüştürülen giriş gücüdür. İki veri akışı oluşturulur: