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電表結合 Modbus TCP 介面和 moneo RTM,一手掌握電能計量、視覺化與分析。

效率
能源 成本 永續發展
使用案例

各家公司越來越注重生產能源的監控,以便實現更加永續有效率的前瞻性規劃。潛在的無功電流資訊可用於實施適合的無功功率補償解決方案,進而避免不必要的額外成本。電表可在此方面派上用場。

能耗測量

在製程中,感測器會先在組裝島上進行機械定型再經過品保流程。組裝島需要更多的電子零件,以滿足組裝過程中日益增長的數位需求,並記錄和提供訂單相關數據。此類被動生產設備在總能耗中所占的比例越來越大。

最初情况

唯有詳細了解能源需求,始可有效節能與實現能耗最佳化。電力公司用來計算電費的電表雖有助於了解大概情況,但如果要評估節能的效率,現有的解決方案似乎顯得不足:

  • 礙於影響因素過多,讀數幾乎無法看出個別措施是否有效
  • 最佳化和節能措施是否有效,只能透過前後關係加以推測,無法得到肯定結果
  • 例如,倘若在採取特定措施的同時減少生產數量,就無法確認該措施是否有效
  • 透過人工方式重新計算可用數據則十分耗時,幾乎不可能做到

專案目標

透過數位方式記錄能耗情況

節能與最佳化措施的先決條件,在於將生產劃分為有意義的區塊,透過量化方式追蹤能源消耗。能源透明度提高了人們對能源使用的意識,確保更謹慎用電,進而降低成本。

整合 moneo RTM 的好處:

  • 按照流程/工作區域測量能耗
  • 將能耗資訊集中化
  • 得出消耗值:
    總消耗量
    尖峰消耗量
    最低負載消耗量/待機
    非生產期間消耗量
    無功電流和無功功率
  • 計算測量區內的能耗成本

實施

透過 Modbus TCP 搭配 LR Agent 和 moneo RTM 進行能源計量

組裝島採用三相供電(L1、L2 和 L3)。在這些供電線路中,有一個結合 Modbus TCP 介面的三相電表。LR Agent 能夠準確地讀取 Modbus 暫存器。在 moneo RTM 中監控並分析這些數值,並立即計算能耗成本。

结果

確定最低負載成本以建立節能措施

透過 moneo RTM 達成能耗透明度

  • 顯示總能耗量
  • 顯示目前能耗量
  • 顯示目前的三相電壓、電流和功率
  • 顯示目前的無功電流和無功功率
  • 顯示無功電流和無功功率總量
  • 透過「計算數值」以計算總成本
  • 透過「計算數值」以計算目前成本

軟體架構

  1. 西門子公司 7KT1260 電表
  2. LR Agent

表板

  1. 目前每小時成本 + 目前功率需求
  2. 總成本 + 總功率需求
  3. 第 1 階段 (L1):目前測量的電流、電壓和功率值
  4. 第 2 階段 (L2):目前測量的電流、電壓和功率值
  5. 第 3 階段 (L3):目前測量的電流、電壓和功率值
  1. 總功率因數
  2. 總視在功率(+/-)
  3. 總無功功率(+/-)
  4. 第 1 階段 (L1):目前功率因數、視在功率和無功功率
  5. 第 2 階段 (L2):目前功率因數、視在功率和無功功率
  6. 第 3 階段 (L3):目前功率因數、視在功率和無功功率

分析

分析功能可用來存取歷史數據以及比較不同的製程數值。此圖顯示了隨著時間變化的功耗和相關成本。

  • 週末(待機)①
  • 夜班 ②
  • 日班 ③

由此可以觀察出,週末待機時的基本負載為 0.3 kW,每小時的成本約為 0.9 美分。儘管聽起來並不多,但一年總計約為 2,150 歐元*。特別是這個沒有主動創造價值的被動區,減少能源需求的措施可能為總成本帶來顯著影響。

此圖也顯示了夜班和早班之間的明顯區別。例如,若平日全天候進行生產,則可以透過不同費率(日間費率/夜間費​​率)和針對不同班次安排任務計劃來降低成本。因此,能源密集型設備(例如Binder牌烘箱)可以在低費率期間更加密集地運行,並在高費率期間減少使用。

* 1 週末 = 46 小時無生產期間
1 年 = 52 週 ≈ 52 週末
0.9€/h * 46h * 52 = €2,152.80

  1. 藍色:目前電流消耗(大部分由相同數值覆蓋)
  2. 白色:目前每小時成本

計算數值

使用 LR Agent 讀取 Modbus 暫存器中電表提供的測量變量,並將其記錄到 moneo 中。然而,它們不會每次都以所需的單位出現。功率值通常以千瓦(kW)表示。暫存器中也會使用標準國際單位瓦特(Watt)。使用「數據流」功能,可以將輸入變量(W)轉換為所需的單位(kW)。

  1. 有功功率以 W 為單位
  2. 常數:轉換為 kW 的除數
  3. 除法
  4. 有功功率以 kW 為單位

計算消耗的電費成本對於評估和分析消耗量同樣很有幫助。能源供應商通常以「度」為單位計費。用於計算的基本參數是從先前的數據流中換算成「度」的輸入功率。創建兩個數據流:

計算目前用電量的成本

  1. 有功功率以 kW 為單位
  2. 常數:每度成本
  3. 乘法
  4. 四捨五入至小數點第 2 位
  5. 目前每小時成本

計算目前用電量的成本

  1. 目前每小時成本
  2. 常數:每度成本
  3. 乘法
  4. 四捨五入至小數點第 2 位
  5. 總成本