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Energieverbrauch im Überblick

Text: Volker Bieniek für Janitza Electronics Foto: Janitza Electronics
Die wirtschaftliche Effizienz spielt neben den direkten Stromkosten und der effektiven Kapazitätsauslastung von Energieverteilungssystemen und -einrichtungen eine wichtige Rolle. Um eine kontinuierliche Energiedatenerfassung und -analyse umzusetzen, benötigte der Sket Energiepark entsprechende Messgeräte mit Profibus-Anbindung.

Die Firma Hit High Tech wurde vom Industriepark Sket - einem Tochterunternehmen der Firma Enercon mit der Hauptfertigung von mechanischen Komponenten für Windkraftanlagen, wie Flügel, Türme oder, Gondeln - beauftragt, ein System zur einheitlichen, niederspannungsbezogenen Abrechnung der Energiekosten zu erstellen und die Trafoverlustleistungen auf die entsprechenden Kostenstellen zu verteilen.

Bislang konnten die Energiedaten der vorhandenen Energiezähler nur per Hand abgelesen werden. Um diesen aufwendigen Arbeitsprozess zu optimieren, vernetzte man die Energiezähler, um einen automatisierten Workflow zu erzielen. Durch diese Maßnahme kann man auf dem Sket Industriepark heute 77 Messpunkte elektronisch abfragen und erhält zusätzlich eine Überwachung wichtiger, elektrischer Parameter.

Da bereits ein Profibus-LWL-Ring zu den großen Lastverteilern bestand, war die Art der Datenübertragung schnell geklärt. Die einzige Schwierigkeit bestand darin, dass in den Verteilern nur sehr wenig Platz zur Verfügung stand und somit nicht jedes Messgerät aus dem Portfolio zum Einsatz kommen konnte. Um den eingeschränkten Platzverhältnissen zu entsprechen, musste ein kompaktes Messgerät für die einzelnen Abgänge gefunden werden. Man entschied sich für das Universalmessgerät UMG 103 von Janitza. Jedoch reichte dieses mit seiner RS485/Modbus-Schnittstelle nicht völlig aus. Die Daten, die diese Messgeräte bereitstellen, müssen über eine Profibus-Anbindung dargestellt werden. Deshalb entschied man sich zusätzlich für das Modell UMG 604EP, ein Messgerät mit einer Abtastung von 400 Samples pro Periode, das neben der Profibus- auch über eine RS485/Modbus-Schnittstelle und RJ45-Ethernet verfügt.

Das UMG 103 dient als Datenmesspunkt, welches die Daten aufnimmt und zum UMG 604EP weiterleitet. Über den Netzanalysator werden neben den Verbrauchsdaten weitere wichtige Kennzahlen wie Ströme, Leistungen und Oberschwingungen von den Trafostationen abgebildet.

Grafische Programmierung

Das UMG 604EP bietet neben zuverlässigen Messungen auch eine Bearbeitung von sieben Steuerprogrammen an. Hierfür hat Janitza ein Programm entwickelt, das die Variablen der über RS485 angeschlossen Slave-Messgeräte, in diesem Fall das UMG 103, auf globale Variablen im UMG 604 schreibt. Somit ist es möglich, diese Geräte als Profibus-, Modbus/TCP- oder BACnet-Gateway zu nutzen.

Mit der graphischen Programmierung kann ein Modbus-Profibus-Gateway erstellt werden. Im folgenden Beispiel werden über Modbus Slave-Messgeräte ausgelesen. Die ermittelten Werte werden auf ein Profibus-Profil gelegt. Mit diesem Programm ist es nun möglich, Werte von Slave-Geräten ohne Profibus-Protokoll über die Gateway-Funktion in ein Profibus-Profil zu schreiben.

Profibus-Profile für die Messgeräte

Nun konnten alle Daten über die angeschlossene SPS S7 erfasst werden. Bei der Umsetzung des Projektes hat die Firma Hit ihr Know-how verwendet, um die etwa 2000 Datenpunkte aus den Messgeräten in einer übergeordneten Leitsoftware darzustellen. Zu diesem Zweck wurden für die einzelnen Messgeräte die entsprechenden Profibus-Profile erzeugt, die von der SPS zyklisch abgearbeitet werden.

Der Power Analyzer kann 255 Profibus-Profile verwalten (16 Profile in der Konfiguration). Jedes davon enthält maximal 128 Datenbytes. Das erste Datenbyte des Ausgabebereiches der SPS enthält immer die Profilnummer des vom Power Analyzer angeforderten Profibus-Profils. Um ein Profil anzufordern, wird die Profil-Nummer in das erste Byte des Ausgabebereiches der SPS geschrieben. Alle Systemvariablen und globale Variablen können einzeln skaliert und in eines dieser Formate konvertiert werden: 8, 16, 32 Bit Integer mit und ohne Vorzeichen, 32 oder 64 Bit Float-Format.

Den Energieverbrauch im Auge behalten

Mit dem Einsatz der Messgeräte UMG 103 und den Netz-analysatoren UMG 604EP entsteht eine Energieanalyse basierend auf den gewonnenen Daten der automatischen Messdatenerfassung. Durch die Leitsoftware wird die Basis geschaffen, alle verfügbaren Energiedaten zu dokumentieren und zu verwalten. Ein kontinuierlicher Informationsaustausch, eine stetige Überwachung sowie eine lückenlose Aufzeichnung der Daten ermöglichen eine transparente und allgemein nachvollziehbare Energiebilanz. Anhand dieser können Fehlerquellen eruiert und Verbesserungen an einzelnen Anlagen zeitnah durchgeführt werden. So können Energieverbrauch und -kosten im Auge behalten werden.

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