A PC-alapú vezérlőberendezésekbe épített, skálázható energiaadat-kezelő rendszerek az épülettől a gépeken át az egyes motorokig mindent lefednek. Az energiamegtakarítási lehetőségek teljes kiaknázásához egy vállalat egészét lefedő átfogó kép szükséges, amely kiterjed az adminisztratív szintre (irodák, konferenciatermek és kávézók), a gyártó üzemi szintre, valamint az egyedi gépek és berendezések szintjére is. A felhasznált energia hatékony csökkentéséhez fel kell fedni az összes „teljesítménymegugrást”, némelyiküknél egyedi fejlesztésekre lehet szükség, az átfogó és megbízható energiaadatok alapján pedig koordinálni kell az összes fogyasztó működését.

Energiahatékony okosgyárral költségek takaríthatók meg

Ilyen energiamérő rendszerrel a jövőt szem előtt tartó vállalat minimális erőfeszítéssel olyan okosgyárat hozhat létre, amely teljesíti a DIN EN ISO 50001 szabvány vonatkozó előírásait. Az integrált – és ezért olcsó – energiaadat-kezelő rendszer további előnye, hogy nem igényel nagy beruházást. A szükséges szenzorok és mérők beépíthetők a meglévő épületekbe és gépautomatizálási rendszerekbe, valamint igény szerint bővíthetők. Az átfogó energiaadat-kezelő rendszert ezért egyrészt viszonylag könnyű lépésenként megvalósítani, másrészt a befektetés gyorsan megtérül.

A PC-alapú vezérlőrendszerbe integrált energiaadat-kezelő rendszer következetesen, a magasabb szintű energiaadat-kezelő rendszerrel összekapcsolva teszi lehetővé minden energiafogyasztó monitorozását és elemzését

A begyűjtött adatok alapján a végfelhasználó elemezheti és szükség esetén kiegyenlítheti a csúcsterheléseket. Az energiafelhasználás következetes optimalizálása ezenfelül egyértelmű és hosszú távú előnyöket biztosít a vállalatnak, ami különösen fontos annak fényében, hogy az energiaárak szinte biztosan emelkedni fognak. A „zöld” vállalat a társadalom számára is egyre fontosabbá válik: a kormányzat és a politika fokozódó nyomást gyakorol a cégekre, hogy csökkentsék energiafogyasztásukat és szén-dioxid-kibocsátásukat.

Például egyes országokban az úgynevezett „megújuló energiahordozókhoz kapcsolódó különadó” visszatérítésének feltétele az, hogy a vállalat rendelkezzen energiamenedzsment-rendszerrel (EnMS) vagy EMAS-tanúsítvánnyal. Például a DIN EN ISO 50001 szerinti EnMS modell részletes energiamonitorozó, -mérési és -elemzési követelményeket ír elő, melyek könnyen teljesíthetők a Beckhoff moduláris be-kimeneti termináljaival, valamint a TwinCAT automatizálási szoftverrel és a nyílt – például EtherCAT és OPC UA – adatátviteli szabványok alkalmazásával.

Az energiaadat-kezelő rendszer folyamatos fejlesztése ugyanolyan fontos, mint a kiépítése, mivel a megújuló energiahordozókhoz kapcsolódó különadót, valamint az energiafelhasználásra és a kibocsátott szennyezésre kivetett adót egy vállalat csak akkor igényelheti vissza, ha folyamatosan teljesíti a DIN EN ISO 50001 szabvány vagy az EMAS-tanúsítvány követelményeit. Ezen túlmenően az energiaszolgáltatásokra vonatkozó új német törvény (EDL-G) és több más ország hasonló törvényei megkövetelik a „kisvállalat” kategóriánál nagyobb cégektől egy energiaauditáló rendszer, valamint egy energia- vagy környezetgazdálkodási rendszer működtetését. Ilyen rendszerek alkalmazásához elengedhetetlen, hogy folyamatosan rendelkezésre álljanak pontos energiafogyasztási adatok.

Átfogó és integrált energiaadat-gyűjtés

A Beckhoff PC-alapú vezérlési technológiája hatékonyabbá teszi a korszerű mérőrendszerek programozását. A moduláris és rendkívül jól skálázható PC-alapú vezérléstechnika nemcsak a gépek, hanem az épületautomatizálási rendszerek vezérlésére is alkalmas. Az egységes szoftverrendszer kezelni tudja az összes vezérlési és energiaadatot, megkönnyítve minden lényeges adat feldolgozását, egyesítését, korrelálását és az energiafelügyeleti szoftvernek történő elküldését. A felhasználó számára nagy előny, hogy a PC-alapú vezérlés rugalmas és nyílt.

A moduláris és sokrétűen skálázható energiaadat-kezelő rendszer hozzáilleszthető egy vállalat, üzem vagy gép egyedi követelményeihez

A moduláris be-kimeneti terminálok rendkívül széles választéka révén minden jel könnyen a vezérlőrendszerhez illeszthető, amely támogatja és tökéletesen egyesíti az összes széles körben használt, kedvezőtlen viszonyokhoz kidolgozott terepibusz-rendszert, kommunikációs szabványt (például az OPC UA architektúrát), távvezérlési protokollt, valamint az EtherCAT protokollt is. Az energiaadat-kezelő rendszer hatékony működtetéséhez olyan áttekintő ábrázolás szükséges, amely ugyanakkor minden részletet is meg tud jeleníteni, a vállalat egészének energiafogyasztásától egészen az egyes fogyasztók szintjéig.

Az energiahasználat mérése közvetlenül a fogyasztás helyén – az egyes osztályokon, gépeknél és beavatkozó szerveknél – történik, így minimális kábelezést igényel. A nyers adatokat a gyors, nagy sávszélességű EtherCAT-hálózat továbbítja a vezérlőhöz és a TwinCAT felé, amely az előfeldolgozást, oszcilloszkópos megjelenítést vagy kezelőfelületi funkciókat biztosítja. Az energiafelügyeleti rendszer tehát szabványos, például OPC UA protokollon keresztül megkapja az összes áram-, hő-, víz-, gáz- és sűrítettlevegő-fogyasztási adatot.

A teljeskörűen integrált energiaadat-kezelő rendszer előnyei különösen a nagyon komplex megoldások esetében szembetűnőek. Nincs szükség külön új mérő- és vezérlőrendszer létrehozására: a mérőeszközök könnyen hozzáadhatók a már meglévő automatizálási technológiához, sőt, a már meglévő eszközökhöz is. A tökéletes integrálás révén e megoldás sokkal gyorsabban reagál az energiafogyasztási eseményekre.

Részletes adatelemzés egységes vezérlőszoftverrel

A nyílt, PC-alapú vezérlőrendszer az energiaadatokat nemcsak a rendszer magasabb szintjein, hanem a program minden rétegében is elérhetővé teszi elemzésre és további feldolgozásra. Mivel a TwinCAT automatizálási szoftver közvetlenül a vezérlés szintjén működik, a fogyasztási adatok közvetlenül a vezérlőalgoritmusokban elemezhetők, ami javítja az üzem energiahatékonyságát. A TwinCAT a korszerű monitorozó- és elemzőeszközök széles körét támogatja. Például a TwinCAT Condition Monitoring Library a gépek és rendszerek energiaállapotának elemzéséhez, statisztikai kiértékeléséhez és osztályokba sorolásához szükséges moduláris algoritmusok széles körét tartalmazza.

A tudományos automatizálás (Scientific Automation) koncepciót a Beckhoff úgy közelíti meg, hogy a teljesítménymérő és állapotfelügyeleti terminálok segítségével egyetlen rendszerben egyesíti a vezérlési, valamint a mérési technológiát

Az energiaadatok monitorozására szolgál a TwinCAT gyors adatnaplózást és hatékony megjelenítést biztosító szoftveres oszcilloszkópja is. A naplózó kezelni tudja a hosszú adatsorokat éppúgy, mint az ezredmásodperces tartományban lezajló gyors ciklusokat – többek között az EtherCAT monitorozást végző be-kimeneti termináljaitól, például a túl-mintavételezést biztosító EL3773 terminálból érkező adatokat.

Az eredményeket a Scope View jeleníti meg, amely szinte korlátlan számú jelgörbét képes nagy felbontással ábrázolni. A felhasználó láthatja például, hogy a feszültségprofilok szinuszosak-e, továbbá hogy vannak-e felharmonikusok. A nagy felbontásnak köszönhetően megfigyelhetők a gyors lefutású csúcsok is, amelyek hagyományos rendszerekkel csak nagyon nehezen elemezhetők.

Alkalmazási lehetőségek az energiaköltségek hatékonyabb kézbentartásához

A fejlesztési lehetőségek teljes kiaknázásához átfogó energiaadat-kezelő rendszer szükséges, amellyel az energiaadatok gyűjtése és elemzése az épületautomatizálási rendszer adminisztratív szintjén integrálható, lehetővé téve az energia-, víz-, gáz- és hőenergia-fogyasztás optimalizálását egy beágyazott PC, a TwinCAT automatizálási szoftver és a be-kimeneti terminálok segítségével. Ipari környezetben egy ipari PC, a TwinCAT és az EtherCAT-terminálok alkalmazása jelenti az optimális adatkezelési megoldást a költséges helyek, például az elektromos energiát és a sűrített levegőt fogyasztó helyiségek értékeléséhez.

A PC-alapú vezérlés részletes energiafogyasztási adatokat szolgáltat, amelyek alapján terhelési görbék állíthatók elő, és elosztható az energiaterhelés

A gépekbe beépített, PC-alapú vezérlés pontos adatokat szolgáltat és kezel akár az érzékelők és a beavatkozó szervek szintjéig lemenően, emellett biztosítja a költségoptimalizált megelőző karbantartás alapjául szolgáló átfogó állapotfelügyeletet, így a felhasználók terhelésgörbéket generálhatnak, és a csúcsidőszakok azonosításával felkészülhetnek a jövőbeni terhelések elosztására is.

A PC-alapú automatizálással meghatározható minden egyes fogyasztó részaránya, valamint alapszintű és átlagos terhelése. A vállalatok ezeket az adatokat felhasználva elemezhetik gépeik egymáshoz viszonyított energiaigényét, és ennek alapján további optimalizálásokat végezhetnek. A „teljesítménymegugrások” azonosításával csökkenthetők a villamosenergia-költségek, és könnyebb őket a megfelelő költséghelyekhez rendelni. A részletes energiaadatok felhasználhatók vezérlési célokra is, például a teljes gyártási folyamat stabilitásának fokozására és a meghibásodások elkerülésére.

Az összes energiaadat modulalapú integrálása

A PC-alapú skálázható és moduláris vezérlési technológia ideális hátteret ad az integrált és részletes energiakezelő megoldások számára. A technológia be-kimeneti rendszere lehetővé teszi a vállalat összes energiafelhasználási adatának begyűjtését – például közvetlenül lehet adatokat gyűjteni a KL/EL3403 teljesítménymérő terminálokon keresztül. Ezenfelül az EL3413, az EL3433, valamint az EL3773 típusú teljesítménymérő terminálok kibővített analitikai funkciókat is nyújtanak.

A gáz-, a víz- és a hőenergia-fogyasztás adatai közvetett módon integrálhatók az energiaadat-kezelő rendszerbe: az M-bus, illetve LON csatlakozóval ellátott KL6781, illetve KL6401 típusú buszterminállal könnyen csatlakoztathatók a rendszerhez az elterjedt gáz-, víz- és hőenergia-mérők. Ezek jól ismert impulzuskimenete a digitális bemeneti terminálok bemenő jelét szolgáltathatja.

A hőelemmel vagy ellenállás-hőmérővel (RTD) mért hőmérsékleti adatok közvetlenül a KL3xxx típusú buszterminálokhoz vagy az EL3xxx sorozatú EtherCAT-terminálokhoz csatlakoztathatók. A KM37xx jelű nyomáskülönbség-mérő terminálokkal és a helyileg telepített, IP67 védettségű EP3744 típusú nyomáskülönbség-mérő EtherCAT-boxterminállal a sűrített levegő felhasználása mérhető, illetve a szivárgások felfedhetők.

A sűrítettlevegő-érzékelők közvetetten integrálhatók a rendszerbe a KL/EL3xxx típusú, analóg bemeneti terminálokkal, sőt, IO-Link csatlakozójú érzékelők is alkalmazhatók. Az EL3632 típusú, analóg bemeneti terminál alkalmas állapotfelügyeletre olyan alkalmazásoknál, ahol az ingadozásokat gyorsulásérzékelővel vagy mikrofonnal mérik. Az állapotfelügyelet lehetővé teszi a küszöbönálló meghibásodások korai felismerését és a megfelelő intézkedések megtételét, mielőtt a probléma ténylegesen fellépne és az adott rendszer leállását okozná.