Wirtschaftliches Loggen von Energiedaten

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1 Wirtschaftliches Loggen von Energiedaten Den exakten Verbrauch ermitteln Im verarbeitenden Gewerbe steigen die Bereitstellungskosten der für den Produktionsprozess erforderlichen Medien und elektrischen Energie stetig. Daher ist ein bewusster Umgang mit der Ressource Energie notwendig, woraus sich die Nachfrage nach einem Energiedaten-Monitoring-System ableitet. Ein solches System basiert auf der Erfassung und Bewertung des Energieverbrauchs von Maschinen und Anlagen sowie der Versorgungsinfrastruktur des Betriebsstandorts. Durch die permanente Überwachung und Analyse der ermittelten Daten soll der Energie- und Ressourcen-Einsatz optimiert werden (Aufmacher). Energiedaten müssen in allen Bereichen der Industrie, des Handels, der öffentlichen Hand sowie der regenerativen Energien aufgenommen werden, um Verbesserungspotentiale zu eruieren. Auf der Grundlage der Analyseergebnisse sind dann die richtigen Maßnahmen zu treffen, damit die Energiekosten nachhaltig gesenkt werden können. Empirische Untersuchungen zeigen, dass allein durch die Kenntnis des Energieverbrauchs eine Bewusstseinsbildung einsetzt, die zu einer Kostenersparnis von bis zu fünf Prozent führt. Insbesondere bei kleinen und mittelgroßen Unternehmen (KMU) erweist sich der Einbau komplexer Erfassungssysteme jedoch als aufwendig. Zudem fehlt es den Mitarbeitern meist an Wissen, wie die Systeme programmiert und in Betrieb genommen werden. Selbsterklärende Parametrierung und Inbetriebnahme Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact mit den Datenlogger-Paketen Basic und Flex eine Lösung aus vorgetesteten Komponenten und Applikationen entwickelt, die nicht programmiert, sondern lediglich parametriert werden muss. Beide Varianten werden mit Applikations-Software ausgeliefert, sodass die Parametrierung und Inbetriebnahme selbsterklärend per Standard-Internet-Browser möglich ist. An den Datenloggern lassen sich Sensoren und Messgeräte mit digitaler und analoger Schnittstelle zusammenführen, die der Erfassung des elektrischen Energiebezugs sowie von Volumenströmen und Bezugsmengen beispielsweise von Druckluft oder Industriewasser dienen. Die ermittelten Daten werden in den Loggern verarbeitet und in einem normierten Format über definierte Kommunikationskanäle via Ethernet und GSM/GPRS übertragen. Die Basisvariante des Datenloggers PSK DL Basic bietet acht digitale Aus- und 16 digitale Eingänge (Bild 1). Standardmäßig nimmt das Gerät über digitale Sensoren Zustandsinformationen auf und verschickt eine konfigurierbare Meldung via Short Message System (SMS). Mit der erweiterten Variante PSK DL Flex können maximal drei digitale und drei analoge Eingangsklemmen des Inline-Automatisierungsbaukastens, die über eine unterschiedliche Kanalzahl verfügen, an die Steuerung angereiht werden (Bild 2). Die Digitaleingänge lassen sich als Alarmeingang oder Zähler konfigurieren. Eine Parametrierung auf steigende und fallende Flanke erlaubt die Unterscheidung zwischen kommenden und gehenden Alarmen. Sollten die Impulse unter 50 ms liegen oder der Zähler mit einer SØ-Schnittstelle ausgeführt sein, empfiehlt sich die Datenaufnahme mit der SØ- Eingangsklemme aus dem Inline-Automatisierungsbaukasten. SMS-basierte (De)Aktivierung der Digitalausgänge Da die Steuerung die Impulse mitzählt, also keinen Absolutwert einliest, muss der von ihr erfasste Wert bei der Inbetriebnahme und nach Stillstandszeiten mit dem tatsächlichen Verbrauchswert auf der Anzeige des jeweiligen Zählers abgeglichen werden. Die Bewertung der gezählten Impulse auf die entsprechende Abrechnungseinheit erfolgt durch eine Parameter-Eingabe auf der Web-Oberfläche. Übertragen werden dann die bewerteten Impulse und die ausgewählte Einheit (Bild 3). Neben den digitalen Zustandsinformationen können auch Sensoren mit standardisierten

2 Strom- oder Spannungsschnittstellen angeschlossen werden. Die analogen Eingangskanäle lassen sich über die Web-Oberfläche parametrieren. Außerdem ist die lineare Interpolation der Kennlinien durch die Eingänge von Wertepaaren der Stützstellen möglich. Diese analogen Informationen stehen online zur Verfügung und werden zyklisch an einen SQL- Server weitergeleitet (Bild 4). Bei beiden Datenlogger-Paketen können die Digitalausgänge der Kleinsteuerung ILC 150 GSM/GPRS durch das Senden einer SMS von einem Mobiltelefon aktiviert oder deaktiviert werden. Die Vergabe eines Passwortes stellt dabei sicher, dass kein Ausgang unberechtigt in einen anderen Zustand versetzt wird. Automatisches Versenden von SMS und s Das Applikationsprogramm unterstützt bei der Inbetriebnahme. Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung analysiert die Steuerung den Stationsaufbau und stellt eigenständig die notwendigen Verknüpfungen zu den Kommunikationstreibern her. Ist die SIM-Karte installiert und frei geschaltet, meldet sich der Datenlogger bei ausreichendem GSM- Signalpegel im GSM-Netz an. Jeder Signalwechsel an einem Digital-Eingang löst eine SMS- Nachricht aus. Insgesamt kann der Anwender maximal fünf Rufnummern auswählen. Dabei lässt sich parametrieren, ob eine SMS-Nachricht gleichzeitig oder nacheinander an mehrere Empfänger verschickt wird. Nacheinander bedeutet, dass der folgende Teilnehmer einen Anruf erhält, sofern der aktuelle Teilnehmer die SMS nicht innerhalb einer konfigurierbaren Zeitspanne quittiert. Die SMS wird durch das Applikationsprogramm aufgebaut. Der Anwender kann die Textmeldung, die beim Eintreten eines bestimmten Ereignisses versendet werden soll, selbst editieren, wobei die Regeln und Länge des Textes durch den GSM/SMS-Standard definiert sind. Der Datenlogger PSK DL Flex arbeitet mit dem GPRS-Standard, sodass er auch s absetzen kann. Durch die Eingabe der -Adresse werden die Daten, Meldungen und Alarme über den SMTP-Server via GPRS und Ethernet weitergeleitet. Sofortige Speicherung im Störungsfall Das SQL-Datentelegramm wird durch die Applikations-Software selbständig generiert. Nachdem die Inline-Steuerung die Messdaten verarbeitet hat, erfolgt die Übertragung als SQL-Datenstrom via Ethernet oder GPRS in die MS-SQL-Datenbank. Die Struktur der Datenbank ergibt sich aus dem Aufbau des Datenloggers. Der Anwender legt über die Web- Oberfläche fest, welche Geräte an den Datenlogger angeschlossen und welche Daten zu verschicken sind. Sollte die Verbindung abgebrochen oder die Kommunikation gestört sein, werden die Informationen im Speicher des Datenloggers abgelegt. Nach Wiederherstellung des Austausches mit dem SQL-Server oder der GSM/GPRS-Verbindung überträgt die Steuerung die gespeicherten Daten an den Server respektive die aufgelaufenen Alarme und Störmeldungen per SMS und an das Bereitschaftspersonal, falls dies als Kommunikationskanal konfiguriert ist. Wenn das Datenvolumen den zur Verfügung stehenden Speicherplatz übersteigt, werden weitere Datensätze ignoriert, was bei der Auswertung der SQL-Datenbank durch fehlende Einträge erkennbar ist. Müssen einzelne Komponenten des Datenloggers ausgewechselt werden, speichert das Gerät die Parameter der Konfiguration nach der Inbetriebnahme menügeführt als Projekt auf dem zur Inbetriebnahme verwendeten PC ab. Nach dem Austausch der Komponenten und dem Einschalten der Spannungsversorgung kann das Projekt wieder vom PC auf die Steuerung herunter geladen werden. Einfache Konfiguration über Standard-Browser Die Datenlogger-Pakete Basic und Flex setzen sich aus Standard-Industriekomponenten mit integriertem GSM/GPRS-Modem zusammen. Sie eignen sich für vielfältige Anwendungs- Szenarien in zahlreichen Industrien. Im Gegensatz zur Basic-Variante ist das Flex-Paket modular aufgebaut und daher funktional skalierbar. Zur Konfiguration und Inbetriebnahme der Datenlogger benötigt der Anwender keine Programmierkenntnisse. Das bereits

3 installierte Konfigurationsprogramm lässt sich dazu mit jedem Standard-Internet-Browser öffnen und bedienen. Alle Parameter sind über Eingabemasken editierbar. Das Datenlogger-Paket Flex ermöglicht die direkte Kommunikation mit einer MS-SQL- Datenbank über GPRS oder Ethernet. Voraussetzung hierfür ist die Bereitstellung einer konfigurierten Datenbank, in die geschrieben wird. Die Projektparameter kann der Anwender nach Abschluss der Konfiguration auf dem angeschlossenen PC sichern. Sollte ein Gerätetausch notwendig sein, werden sie einfach auf den Datenlogger zurück geschrieben. Topologie des Datenlogger PSK DL Basic

4 Topologie des Datenlogger PSK DL Flex Parametrierung der Digitaleingänge als Alarmeldeeingang

5 Im Datenlogger können bis zu zehn Mobilfunk-Rufnummern hinterlegt werden