Облік, візуалізація та аналіз електроенергії за допомогою лічильників електроенергії з Modbus TCP інтерфейсом та moneo RTM

Efficiency

Energy Costs Sustainability

Use Case

Компанії все більше зосереджуються на енергетичному моніторингу на рівні виробництва, щоб забезпечити більш ефективне, стале та перспективне планування. Інформація про можливі реактивні струми може бути використана для впровадження відповідних рішень для компенсації реактивної потужності і, таким чином, уникнути зайвих витрат. Для цього використовуються лічильники енергії.

Вимірювання енергоспоживання

У процесі виробництва датчики механічно доопрацьовуються на монтажному острові перед проходженням процесу контролю якості. На монтажному острові потрібно все більше ІТ компонентів, щоб задовольнити зростаючий попит на цифрову підтримку в процесі складання, а також для запису та надання даних, пов'язаних із замовленнями. На це пасивне виробниче обладнання припадає дедалі більша частка загального споживання енергії.

The starting position

Заходи з енергозбереження та оптимізації енергоспоживання можуть бути ефективними лише в тому випадку, якщо детально відомі вимоги в енергії. Кожен лічильник енергії, який ваш постачальник використовує для виставлення рахунків за споживання електроенергії, може допомогти отримати загальну картину. Але коли справа доходить до оцінки ефективності енергозберігаючих заходів, існуючі рішення поки що недостатні:

Показання лічильників майже нічого не говорять про ефективність індивідуальних заходів, оскільки існує занадто багато факторів впливу
Ефективність заходів з оптимізації та енергозбереження може бути визначена лише у взаємозв'язку і не може розглядатися в абсолютних показниках
Наприклад, якщо кількість виробленої продукції зменшується протягом того самого періоду, коли було запроваджено захід, неможливо чітко визначити, чи мав цей захід якийсь вплив
Ручний перерахунок для отримання придатної для використання інформації майже неможливий або занадто трудомісткий

Goal of the project

Цифровий облік енергоспоживання

Передумовою будь-яких заходів з енергозбереження та оптимізації є цифрове відстеження спожитої енергії шляхом поділу виробництва на значущі ділянки. Енергетична прозорість підвищує обізнаність про використання енергії, забезпечуючи більш дбайливе використання електроенергії і, таким чином, знижуючи витрати.

Інтеграція moneo RTM робить це можливим:

вимірювати енергоспоживання за процесом/робочою зоною
централізувати інформацію про енергоспоживання
отримати значення споживання:
– загальне споживання
– пікове споживання
– споживання під базовим навантаженням / в режимі очікування
– споживання в невиробничий час
– реактивні струми та вироблена реактивна потужність
розрахувати вартість споживання енергії в масштабованій області

Implementation

Облік енергії через Modbus TCP з LR Agent та moneo RTM

Монтажний острів використовує трифазне живлення (L1, L2 і L3). На цих лініях електропостачання було встановлено трифазний лічильник електроенергії з Modbus TCP інтерфейсом. LR Agent забезпечує надійне зчитування необхідних Modbus регістрів. У moneo RTM значення відстежуються та аналізуються, а витрати на споживання одразу ж розраховуються.

Success

Визначення вартості базового навантаження для розробки заходів з енергозбереження

Прозоре споживання енергії з moneo RTM

Показує загальне споживання потужності
Показує поточне споживання потужності
Показує поточну напругу, струм і потужність для всіх трьох фаз
Показує поточні реактивні струми та вироблену реактивну потужність
Показує загальні реактивні струми та вироблену реактивну потужність
Дозволяє розрахувати загальні витрати через" Розрахункові значення"
Дозволяє розрахувати поточні витрати через" Розрахункові значення"

Системна структура

Siemens 7KT1260 лічильник енергії
LR Агент

Приладова панель

Поточні витрати на годину + поточна вимога потужності
Загальні витрати + загальна вимога потужності
Фаза 1 (L1): поточні виміряні значення струму, напруги та потужності
Фаза 2 (L2): поточні виміряні значення струму, напруги та потужності
Фаза 3 (L3): поточні виміряні значення струму, напруги та потужності

Загальний коефіцієнт потужності
Загальна видима потужність (+/-)
Загальна реактивна потужність (+/-)
Фаза 1 (L1): коефіцієнт поточної потужності, видима та реактивна потужність
Фаза 2 (L2): коефіцієнт поточної потужності, видима та реактивна потужність
Фаза 3 (L3): коефіцієнт поточної потужності, видима та реактивна потужність

Аналіз

Функція аналізу дозволяє користувачеві отримати доступ до історичних даних і порівняти різні значення процесу. На діаграмі показано споживання потужності та відповідні витрати в часі.

Вихідні (режим очікування) ①
Нічна зміна ②
Рання зміна ③

Видно, що базове навантаження становить 0,3 кВт під час очікування у вихідні дні, що призводить до витрат приблизно 0,9 цента на годину. Хоча це звучить небагато, це становить приблизно €2,150* протягом року. Особливо в цій пасивній сфері без активного створення цінності, заходи, що зменшують потребу в енергії, можуть мати помітний вплив на загальні витрати.

Діаграма також показує чітку різницю між нічною та ранньою змінами. Наприклад, якщо виробництво відбувається 24/7 у робочі дні, витрати можна зменшити, використовуючи багатотарифні угоди (денна ставка/нічна ставка) та відповідні графіки виконання завдань для різних змін. Отже, енергоємне обладнання, таке як термошафа Binder, можна було б експлуатувати більш інтенсивно в періоди низької швидкості зменшуючи його використання в періоди високої швидкості.

* 1 вихідні = 46 год. вільного від виробництва часу
1 рік = 52 тижні ≈ 52 вихідних
0.9€/год * 46год * 52 = €2,152.80

Синій = поточне споживання (здебільшого накладається ідентичним значенням)
Білий = поточна вартість за годину

Розрахункові значення

Виміряні змінні, надані лічильником енергії в Modbus регістри, зчитуються за допомогою LR Agent і реєструються в moneo. Однак вони не завжди з'являються в потрібній одиниці виміру. Значення потужності зазвичай виражаються в кВт. Стандартною одиницею СІ є Ват, який також використовується в регістрах. Використовуючи функцію "потік даних", вхідну змінну (Вт) можна перетворити в потрібну одиницю (кВт).

Активна потужність у Вт
Константа: дільник для перерахунку в кВт
Ділення
Активна потужність в кВт

Не менш корисним для оцінки та аналізу значень споживання є розрахунок вартості спожитої електроенергії. Зазвичай енергопостачальник виставляє рахунки в кіловат-годинах. Основним параметром, який використовується для цього розрахунку, є вхідна потужність, перетворена в кіловат-години в попередньому потоці даних. Створюються два потоки даних: