L'obiettivo è realizzare una "produzione verde" e migliorare la produttività, e quindi la redditività, dell'intera azienda, riducendo i costi di approvvigionamento energetico, distribuendo l'elettricità in modo efficiente, bilanciando i picchi di carico, ottimizzando il consumo di elettricità con sistemi informatici e implementando un concetto avanzato di distribuzione dell'energia nell'ambito di un sistema di gestione energetica aziendale conforme alla norma DIN EN 16001. Per raggiungere questo obiettivo, le reti elettriche e dati richiedono un sistema di comunicazione convergente e standardizzato. Verrà installato un sistema di controllo energetico per i maggiori consumatori di elettricità. Questo includerà, ad esempio, il monitoraggio dei processi energetici tecnici, la gestione del consumo di elettricità e la sensibilizzazione degli utenti.
La comunicazione come prerequisito per l'efficienza.
Attualmente, la capacità di comunicazione delle apparecchiature industriali è ancora considerata una funzione ausiliaria. Tuttavia, il funzionamento isolato è controproducente per il miglioramento dell'efficienza dei processi industriali. La mancanza di diagnostica compromette la disponibilità del sistema, mentre un funzionamento efficiente dal punto di vista energetico è possibile solo se si identificano i consumatori di energia. E questi due aspetti possono essere raggiunti solo attraverso la comunicazione. Pertanto, l'obiettivo dovrebbe essere quello di rendere visibili e controllabili tutti i dispositivi che operano in rete.
La gerarchia della comunicazione e dell'alimentazione elettrica nell'industria.
Nell'industria, apparecchiature e sistemi sono alimentati da tre linee fondamentali: energia elettrica, dati e segnali. I dispositivi ad alta potenza hanno sempre una connessione di alimentazione a 400 volt, ma la loro capacità di comunicazione è inferiore al 50%. Questi dispositivi devono essere integrati in una rete elettrica per consentire una gestione completa e senza interruzioni. Ciò comporta requisiti precisi per la rete elettrica. Quando un dispositivo viene collegato alla rete elettrica, deve essere immediatamente rilevabile; il suo consumo energetico deve essere quantificabile e il carico deve essere disconnesso localmente. Queste funzioni di gestione della rete elettrica richiedono solo una porzione minima della larghezza di banda della rete.
Funzioni come l'automazione, d'altro canto, richiedono comunicazioni veloci per la trasmissione dei dati in tempo reale. Ad esempio, i sistemi automatizzati di ispezione ottica necessitano di un sistema di comunicazione a banda larga.
Installazione di un sistema di comunicazione sulla rete elettrica:
per ridurre i costi di installazione aggiuntivi, HARTING ha scelto la comunicazione tramite cavi di alimentazione come metodo per la gestione delle funzioni di base della rete elettrica. Tuttavia, con la convergenza delle reti, questo non dovrebbe differire dalla comunicazione tramite cavi di comunicazione separati. Pertanto, Ethernet è stata scelta come base per le comunicazioni sulla rete elettrica, in modo che le funzioni di base possano essere espanse secondo necessità. Le funzioni intelligenti trasformeranno le tradizionali reti elettriche non gestite in una rete elettrica intelligente. I componenti di rete svolgeranno un ruolo fondamentale, poiché solo attraverso di essi sarà possibile implementare le topologie richieste dal settore. Pertanto, queste unità HARTING Smart Power Network costituiscono la spina dorsale della rete: HARTING ha imparato da questa situazione ed è la prima azienda a configurare componenti per reti elettriche con capacità di comunicazione.
Utilizzo di Ethernet standard:
una rete Ethernet è gestita da componenti di rete gestiti. La funzione di questi switch gestiti può essere trasferita logicamente alle unità HARTING smart Power Network.
Una delle principali funzioni di gestione in qualsiasi rete è la visualizzazione della topologia e dei partecipanti connessi. Se Ethernet viene scelto per la comunicazione nelle reti di servizi pubblici, la topologia della rete di comunicazione è la stessa di quella delle reti elettriche, poiché sia il sistema di comunicazione che l'alimentazione utilizzano un unico cavo. Pertanto, molte delle funzioni Ethernet standard possono essere utilizzate per la gestione della rete elettrica.
Questo evita soluzioni proprietarie. Il sistema è aperto e scalabile, poiché l'integrazione di linee di comunicazione indipendenti garantisce una maggiore larghezza di banda senza limitazioni di compatibilità.
Funzioni di gestione dell'energia
Sono necessarie soluzioni complete per mappare le varie topologie delle reti elettriche e dati, in grado di trasmettere i dati di consumo senza cavi dati aggiuntivi alle sale di controllo, ad esempio, e che consentano il monitoraggio dello stato della rete senza necessità di installazioni o programmazioni aggiuntive.
Il rilevatore automatico di topologia integrato è particolarmente utile durante la messa in servizio di una rete per la prima volta e per la gestione e la visualizzazione del sistema di distribuzione elettrica installato. Non appena il sistema si avvia, i distributori di energia elettrica e i relativi utenti vengono rilevati e visualizzati, insieme ai dati di consumo attuali, su un computer industriale o sullo schermo principale.
È inoltre possibile integrare un sistema di gestione del carico. L'obiettivo è evitare il superamento di valori di carico massimi predeterminati.
Pertanto, è opportuno predeterminare quali carichi consentiranno la commutazione automatica in base al carico stesso.
Monitoraggio delle condizioni:
Il monitoraggio delle condizioni dei carichi nella rete di distribuzione elettrica e nei macchinari e nelle apparecchiature si basa sulla registrazione e sull'analisi periodica dei dati rilevanti, garantendo un funzionamento sicuro ed efficiente. Oltre alla misurazione della potenza erogata ai quadri di distribuzione, l'intera rete di distribuzione elettrica e le relative unità HARTING smart Power Network vengono monitorate in modo continuo. Qualsiasi variazione nella qualità dell'impianto e della rete viene analizzata e registrata. Ciò significa
che cali di tensione, potenziali rotture dei cavi o collegamenti errati, ad esempio, possono essere rilevati immediatamente prima che si verifichi un guasto al sistema.
Consumo energetico:
una panoramica completa dei consumatori di energia è essenziale per ridurre efficacemente i costi energetici. A tal fine, le unità HARTING smart Power Network presenti in ogni quadro di distribuzione o armadio elettrico utilizzano un circuito di misura integrato per acquisire e memorizzare i dati necessari al calcolo del consumo di energia elettrica. Il modo più semplice per ridurre il consumo energetico è disconnettere i consumatori. Il sistema I/O standardizzato nei sistemi di distribuzione elettrica gestibili consente la disconnessione di consumatori o sistemi non necessari tramite un PLC, senza la necessità di protocolli aggiuntivi.
Visualizzazione:
Tutti i dati di misurazione dell'impianto vengono elaborati su computer industriali.
I dati vengono letti dalle unità HARTING smart Power Network tramite un'interfaccia di comunicazione standardizzata, elaborati e archiviati.
Le variazioni significative dei valori misurati vengono registrate, analizzate, memorizzate e visualizzate su computer industriali o in sala di controllo, a seconda della loro importanza. Viene calcolata, ad esempio, la potenza dell'intero impianto o di ciascun circuito di uscita. Viene inoltre visualizzato il consumo relativo alla potenza nominale, nonché un allarme di sovraccarico.
Vantaggi
• Riconoscimento automatico della rete elettrica da parte dei distributori di energia intelligenti.
• Maggiore disponibilità del sistema grazie alle funzionalità di monitoraggio dello stato della rete.
• Registrazione e analisi del consumo energetico sulla rete.
Autore:
Andreas Huhmann, Consulente strategico per la connettività e le reti, Germania, HARTING Technology Group,
