Máquina herramienta: contador de energía con interfaz Modbus TCP
Supervisión de la energía eléctrica de una máquina herramienta
Registro, visualización y análisis de la energía eléctrica mediante contadores de energía con interfaz Modbus TCP y moneo RTM. Debido a la complejidad de una máquina herramienta, es especialmente recomendable un control desde el punto de vista energético. Desde un punto de vista físico, en esta aplicación se instalan diferentes consumidores, que tienen distintos efectos en la generación de corrientes reactivas inductivas o capacitivas. Esto puede tener una gran influencia en la proporción de los costes energéticos.
Situación inicial
La demanda de energía eléctrica se determina únicamente como un valor total sin que exista un registro específico. Por lo tanto, no es posible una asignación de la demanda de energía eléctrica a cada una de las distintas aplicaciones y piezas. Los componentes energéticos desconocidos corresponden a la cantidad de potencia activa y aparente, así como a la demanda de energía por pieza de trabajo.
Objetivo del proyecto
Transparencia de la demanda de energía como medida para optimizar su consumo
La información sobre la demanda de energía de la máquina herramienta debe registrarse, guardarse y estar disponible para su posterior análisis. Para este fin, por un lado, se registra la potencia reactiva, aparente y activa; y por otro, se determina el factor de potencia.
Ejecución
El suministro energético del parque de máquinas se garantiza mediante carriles conductores que discurren bajo el techo. La máquina herramienta se conecta a través de una caja de alimentación, que también sirve de protección contra sobrecorriente.
Con el objetivo de recopilar todos los datos sobre la demanda de energía de la máquina herramienta, se instaló y conectó un contador de energía trifásico con interfaz Modbus TCP en esta caja de alimentación.
La lectura fiable de los registros Modbus necesarios se puede hacer a través del LR Agent. En moneo RTM se realiza el seguimiento y el análisis de los valores, así como el cálculo directo de los costes de consumo resultantes.
Proyecto completado con éxito
Consumo de energía eléctrica y estado de la máquina a la vista
Transparencia en lo relativo a las necesidades energéticas con moneo RTM
- Registro del consumo de energía eléctrica del área de trabajo relacionada con el proceso.
- Información centralizada sobre el consumo de energía eléctrica.
- Cálculos para determinar el coste de la energía eléctrica consumida en rangos de escala.
- Visualización de la potencia total consumida
- Visualización de la potencia total consumida en el momento actual
- Visualización de la tensión, la corriente y la potencia actuales en las tres fases
- Visualización de las corrientes y potencias reactivas generadas en el momento actual
- Visualización de las corrientes y potencias reactivas generadas en total
- Cálculo de los costes totales incurridos mediante "Valores calculados"
- Cálculo de los costes actuales incurridos mediante "Valores calculados"
- Obtención de los valores de consumo: consumo total, consumo máximo, consumo de carga base/Standby, consumo durante el tiempo de inactividad, corrientes y potencias reactivas generadas
Estructura del sistema
- Contador de energía Siemens 7KT1260
- LR Agent
Panel de control
El panel de control proporciona al usuario una visión general de los valores del proceso relevantes para esta instalación.
- Fase 1 (L1): valores de medición actuales de corriente, tensión y potencia
- Fase 2 (L2): valores de medición actuales de corriente, tensión y potencia
- Fase 3 (L3): valores de medición actuales de corriente, tensión y potencia
- Costes actuales por hora + demanda actual de energía
- Costes totales + demanda total de energía
- Fase 1 (L1): factor de potencia actual, potencia aparente y potencia reactiva
- Fase 2 (L2): factor de potencia actual, potencia aparente y potencia reactiva
- Fase 3 (L3): factor de potencia actual, potencia aparente y potencia reactiva
- Factor de potencia total
- Potencia aparente total (+/-)
- Potencia reactiva total (+/-)
Análisis
Al evaluar la generación de potencias reactivas en el análisis de moneo, se observa que la máquina herramienta funciona en un rango muy desfavorable. El factor de potencia es predominantemente negativo durante el funcionamiento.
Es urgente investigar y eliminar la causa. Sin embargo, en este caso concreto no se aplica ninguna medida porque la ubicación de la máquina herramienta tiene una limitación temporal y, desde una perspectiva empresarial, no merece la pena una compensación de la potencia reactiva durante este periodo.
Los datos se registran y se utilizan para el diseño de un sistema de compensación de corriente reactiva para el nuevo emplazamiento que estará operativo a largo plazo.
- Factor de potencia
- Potencia activa consumida actualmente
- Potencia reactiva L1
- Potencia reactiva L2
- Potencia reactiva L3
- Potencia activa consumida actualmente
Calculated Values: valores calculados
Flujo de datos para la conversión de vatios en kW
Las variables de medición proporcionadas por el contador de energía en los registros Modbus se leen individualmente a través del LR Agent y se registran en moneo. No siempre están disponibles en la unidad de medida deseada. Los valores de potencia se suelen mostrar en kilovatios. Sin embargo, el vatio es la unidad armonizada del Sistema Internacional de Unidades (SI) y es la unidad que figura en los registros. La conversión de la variable de entrada (W) en la unidad deseada (kW) se realiza con la ayuda de un modelador de flujo de datos.
- Potencia consumida actualmente en vatios
- Constante: divisor para la conversión en kilovatios
- División
- Potencia consumida actualmente en kilovatios
Otra ayuda para la evaluación y el análisis de los valores de consumo es el cálculo de los costes de la potencia consumida. El proveedor suele facturar estos gastos en kilovatios hora, para lo cual se utiliza como variable básica el consumo de energía convertido en kilovatios hora en el diagrama de flujo de datos anterior. En total se crean dos diagramas de flujo de datos:
1. Cálculo de los costes del consumo de energía actual
- Potencia consumida actualmente en kilovatios
- Constante: costes por kilovatio hora
- Multiplicación
- Redondeo a 2 decimales
- Costes actuales por hora
2. Cálculo de los costes de la potencia absoluta consumida
- Costes actuales por hora
- Constante: costes por kilovatio hora
- Multiplicación
- Redondeo a 2 decimales
- Costes totales
