Captura, visualização e análise de energia elétrica por meio de medidores de energia com interface Modbus TCP e moneo RTM
A demanda por energia no ambiente de produção está cada vez mais em foco para permitir um planejamento econômico, sustentável e proativo. Informações sobre correntes reativas existentes podem ser usadas para implementar medidas de compensação de corrente reativa requeridas, evitando custos desnecessários. Os chamados medidores de energia são usados para esta finalidade.
Medição do consumo de energia
No processo de fabricação, os sensores são finalizados mecanicamente em uma ilha de montagem antes de serem entregues ao controle de qualidade. Gradualmente, a demanda por componentes de TI na ilha de montagem também está aumentando, a fim de fornecer mais suporte digital para o processo de montagem e fornecer e coletar detalhes relacionados ao pedido. Esses meios de produção passivos estão se tornando cada vez mais importantes na composição do consumo total de eletricidade.
A situação inicial
Medidas de economia de energia e otimizações do consumo de energia elétrica só podem ser realizadas quando se conhecem os detalhes da demanda existente. Para isso, cada medidor de energia através do qual o fornecedor determina a demanda necessária pode dar uma visão geral da situação. No entanto, até o momento tem sido insuficiente a avaliação das medidas de economia de energia elétrica:
- A eficácia de cada medida é difícil ou até impossível de notar com base na leitura do medidor, pois há muitos fatores de influência.
- Para verificar sua eficácia, os efeitos das medidas de otimização e economia implementadas devem ser considerados relativamente e não absolutamente.
- Se, por exemplo, houver uma queda na produção de artigos no mesmo período que uma medida implementada, não é possível determinar claramente se isso teve algum efeito.
- Um cálculo manual para obter informações úteis é praticamente impossível ou muito trabalhoso.
Objetivo do projeto
Captura digital de consumos de energia elétrica
A captura digital do consumo de energia de áreas adequadamente divididas na produção é a base para todas as medidas de economia e otimização. A transparência energética leva a uma maior conscientização sobre os consumos elétricos de forma sustentável e, assim, ajuda a utilizar de forma mais consciente esse recurso e manejar os custos associados.
A integração do moneo RTM possibilita o seguinte:
- Monitoramento do consumo de energia elétrica da área de trabalho relacionada ao processo
- Informações centralizadas sobre o consumo de energia elétrica
- Derivação dos valores de consumo:
Consumo total
– Consumos de pico
– Consumo de carga base / stand-by
– Consumo durante o tempo de produção inativa
– Correntes e potências reativas geradas - Cálculos para determinação dos custos da energia elétrica consumida na área escalonada
A implantação
Registro dos valores do medidor de energia via Modbus TCP com LR Agent e moneo RTM
A ilha de montagem é alimentada por todas as três fases (L1, L2 e L3) da rede de energia trifásica. Um medidor de energia trifásico com interface Modbus TCP foi instalado nessas linhas de alimentação. Os registros Modbus necessários podem ser lidos de forma confiável por meio do LR Agent. No moneo RTM são realizados o monitoramento e a análise dos valores, bem como o cálculo direto dos custos de consumo.
O benefício
Identificação dos custos da carga base como base para a derivação de medidas de economia de energia
Transparência na demanda de energia com moneo RTM
- Exibição da potência total consumida
- Exibição da potência total atualmente consumida
- Exibição da tensão, corrente e potência atual para as três fases
- Exibição das correntes reativas e potências reativas atuais
- Exibição das correntes reativas e potências reativas totais geradas
- Cálculo do custo total acumulado por meio de "valores calculados"
- Cálculo do custo atual por meio de "valores calculados"
Estrutura do sistema
- Medidor de energia Siemens 7KT1260
- LR Agent
Tela
- Custo atual por hora + demanda atual de energia
- Custo total + demanda total de energia
- Fase 1 (L1): Valores atuais de corrente, tensão e potência
- Fase 2 (L2): Valores atuais de corrente, tensão e potência
- Fase 3 (L3): Valores atuais de corrente, tensão e potência
- Fator de potência total
- Potência aparente total (+/-)
- Potência reativa total (+/-)
- Fase 1 (L1): Fator de potência atual, potência aparente e potência reativa
- Fase 2 (L2): Fator de potência atual, potência aparente e potência reativa
- Fase 3 (L3): Fator de potência atual, potência aparente e potência reativa
Análise
Com a ajuda da função de análise, o usuário pode acessar os dados do histórico e comparar diferentes valores de processo. O gráfico mostra a evolução do consumo de energia e os custos correlacionados.
- Fim de semana (stand-by) ①
- Turno da noite ②
- Turno da manhã ③
É fácil perceber que durante o tempo em stand-by, ou seja, nos fins de semana, há uma carga básica de cerca de 0,3 kW, que gera custos de cerca de 0,9 centavos por hora. Embora isso não pareça muito, soma aproximadamente 2.150€* ao longo de um ano. Especialmente nesta área passiva, onde não há criação de valor ativo por meio de produção, medidas que reduzem a demanda de energia podem ser compensatórias em termos de custo total.
Além disso, a diferença entre os turnos da noite e da manhã pode ser claramente visualizada na seção exibida. Se, por exemplo, a produção ocorre 24 horas por dia durante a semana, os custos podem ser reduzidos por meio de contratos de tarifas múltiplas (tarifa diurna/tarifa noturna) e planos de tarefas adaptados para os diferentes turnos. Equipamentos com consumo intensivo de energia, como um forno de aglutinação, são então operados preferencialmente durante os horários de tarifa mais baratos, enquanto a operação é reduzida durante os horários de tarifa mais cara.
1 fim de semana = 46h de tempo de produção livre
1 ano = 52 semanas ≈ 52 fins de semana
0,9€/h * 46h * 52 = 2.152,80€
- Azul = consumo atual (em grande parte sobreposto por valor coincidente)
- Branco = custos atuais por hora
Valores calculados: valores calculados
As variáveis de medição fornecidas pelo medidor de energia nos registros Modbus são lidas uma a uma pelo LR Agent e registradas no moneo. Nem sempre elas têm a unidade desejada. Os valores de potência são normalmente usados em quilowatts. No entanto, watt é a unidade SI padronizada, que também consta dos registros. Usando um fluxo de dados, a unidade da entrada (W) é convertida na unidade desejada (kW).
- Potência atual em watts
- Constante: Divisor para conversão em quilowatts
- Divisão
- Potência atual em quilowatts
O cálculo dos custos da potência consumida também serve de apoio na avaliação e análise dos valores de consumo. Normalmente, os fornecedores cobram em quilowatts-hora, para o qual a entrada de potência convertida em quilowatts-hora no fluxo de dados anterior é usada como uma medida básica. Dois fluxos de dados são criados no total:
Cálculo dos custos com o consumo de energia atual
- Potência atual em quilowatts
- Constante: Custo por quilowatt-hora
- Multiplicação
- Arredondamento para 2 casas decimais
- Custos atuais por hora
Cálculo dos custos da potência absoluta consumida
- Custos atuais por hora
- Constante: Custo por quilowatt-hora
- Multiplicação
- Arredondamento para 2 casas decimais
- Custos totais acumulados
