Zusätzliche Größen zur Analyse der Netzqualität
Die Versorgungsspannung und Stromaufnahme einer Maschine oder Anlage werden dazu am Einspeisepunkt vor dem zentralen Lasttrennschalter ermittelt. Zu diesem Zweck ist die Installation von Spannungs- und Stromwandlern mit einem geeigneten Wandlerverhältnis erforderlich. Ein solcher Aufbau sollte bei Neuanlagen grundsätzlich vorgesehen werden. Die Geräte lassen sich auch später nachrüsten, was jedoch mit höheren Kosten sowie einem Anlagenstillstand und dem Freischalten der Spannung verbunden ist.
Elektrische Energiemessgeräte erfassen die Versorgungsspannung und Stromaufnahme und werten die Daten aus. Je nach Ausführung generieren die Komponenten aus den Messwerten eine Vielzahl weiterer Größen je Phase sowie als Summenwert. Dazu gehören mindestens die Wirkleistung und Blindleistungsaufnahme, der Leistungsfaktor sowie die elektrische Arbeit.
Die Energiemessgeräte der Produktfamilie Empro sowie die Inline-Leistungsmessklemme von Phoenix Contact nehmen darüber hinaus zusätzliche Größen zur Analyse der Netzqualität auf, zum Beispiel die Amplituden der ungeraden Oberwellen. Als Voraussetzung für diese Amplituden-Berechnung müssen die verwendeten Stromwandler für entsprechende Frequenzen ausgelegt sein und dürfen nicht als Tiefpassfilter wirken. Über das Display der Geräte werden die Größen vor Ort angezeigt. Optionale Ethernet-Schnittstellen ermöglichen die Archivierung der Werte in Datenbanken, auf die überlagerte Energiedaten-Monitoring-Systeme dann zugreifen können.
Direkter Datenbank-Zugriff auf Energie-Messwerte
Die Inline-Leistungsmessklemme lässt sich direkt in die I/O-Peripherie der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) der Produktfamilie Inline (ILC) des Unternehmens einfügen. Alternativ kann das Modul in dezentral angeordneten I/O-Stationen eingesetzt werden, die via Ethernet oder Profinet an die Steuerung angekoppelt sind. Auf diese Weise werden die Prozessdaten-Erfassung zur Steuerung und Regelung sowie die Aufnahme der Energiedaten integriert ausgeführt. Der Anwender muss keine separate Infrastruktur planen und umsetzen.
Das beschriebene Konzept setzt auf industrietauglichen Automatisierungs-Komponenten auf. Sowohl die speicherprogrammierbaren Steuerungen aus der Produktfamilie Inline als auch die Remote Field Controller (RFC) des Anbieters erlauben die Anbindung einer Vor-Ort-Visualisierung über den Industrie-Standard OPC. So kann sich der Maschinenbediener zentrale Kenngrößen grafisch aufbereitet darstellen lassen. Außerdem kommunizieren die Steuerungen mit einer SQL-Datenbank. Die auf dem Markt erhältlichen Software-Lösungen zu Energiedaten-Monitoring und -Analyse sind damit in der Lage, direkt auf die gespeicherten Werte zuzugreifen und sie in ihre Auswertungen einfließen zu lassen.
Druckluft-Reporting über IO-Link oder Profinet
Neben den elektrischen Kenngrößen kommt den Verbrauchsdaten der benötigten Prozessmedien – in den meisten Fällen Druckluft und Prozesswasser – eine steigende Bedeutung zu. Die Verwendung von Druckluft erweist sich dabei als besonders energieintensiv, wenn das Verhältnis der aufgewendeten elektrischen Leistung pro Volumeneinheit zur nutzbaren mechanischen Energie des Druckluft-Aktors gebildet wird.
Ein ganzheitliches Datenerfassungs-Konzept ermittelt den Druckluft-Volumenstrom in Kubikmetern pro Sekunde (m3/s), das Druckluft-Volumen in Kubikmetern (m3), den Druckluft-Anschlussdruck in Bar sowie bei Bedarf analog Volumenstrom und Volumen des erforderlichen Prozesswassers am Anschlusspunkt der Maschine oder Anlage. Bei der Auslegung der Fluid-Sensoren zur Druckluft-Messung muss berücksichtigt werden, dass auch in Betriebs- und Produktionspausen das Messen geringer Volumenströme zur Feststellung von Leckagen notwendig ist.
Die von Phoenix Contact angebotenen Druckluft-Sensoren verfügen über eine IO-Link-Schnittstelle. Die Module werden über den IO-Link-Master aus der gleichen Produktfamilie direkt an die I/O-Peripherie der Steuerungen angeschlossen. Alternativ lässt sich die Druckluft-Erfassung dezentral mit Profinet-Busklemmen an die Steuerungen anbinden.
