Цель состоит в достижении «зеленого производства» и повышении производительности, а следовательно, и прибыльности, по всей компании за счет снижения затрат на энергоснабжение, эффективного распределения электроэнергии, балансировки пиковых нагрузок, оптимизации потребления электроэнергии с помощью компьютерных систем и внедрения передовой концепции распределения энергии в рамках общекорпоративной системы управления энергопотреблением, соответствующей стандарту DIN EN 16001. Для достижения этой цели необходимы конвергентная и стандартизированная система связи для энергетических и информационных сетей. Для крупнейших потребителей электроэнергии будет установлена система управления энергопотреблением. Она будет включать, например, мониторинг технических процессов энергоснабжения, управление потреблением электроэнергии и повышение осведомленности пользователей.
Коммуникация как необходимое условие эффективности.
В настоящее время способность промышленного оборудования к обмену данными по-прежнему считается вспомогательной функцией. Однако изолированная работа контрпродуктивна для повышения эффективности производственных процессов. Отсутствие диагностики негативно сказывается на доступности системы, в то время как энергоэффективная работа системы возможна только при выявлении потребителей энергии. И эти два аспекта могут быть достигнуты только посредством коммуникации. Поэтому целью должно быть обеспечение видимости и управляемости всех устройств, работающих в сети.
Иерархия связи и электроснабжения в промышленности.
В промышленности оборудование и системы питаются от трех основных линий: электропитание, передача данных и сигналы. Мощные устройства всегда имеют подключение к сети напряжением 400 вольт, но их пропускная способность связи составляет менее 50%. Эти устройства должны быть интегрированы в электросеть для обеспечения бесперебойного и комплексного управления. Это приводит к четким требованиям к электросети. При подключении устройства к электросети оно должно быть немедленно обнаружено; его энергопотребление должно быть поддающимся количественной оценке, а нагрузка должна быть локально отключена. Эти функции управления электросетью требуют лишь минимальной части пропускной способности сети.
С другой стороны, такие функции, как автоматизация, требуют быстрой связи для передачи данных в реальном времени. Например, автоматизированным системам оптического контроля необходима широкополосная система связи.
Установка системы связи поверх электросети:
Чтобы снизить дополнительные затраты на установку, компания HARTING выбрала связь по силовым кабелям в качестве метода управления основными функциями электросети. Однако по мере конвергенции сетей это не должно отличаться от связи по отдельным коммуникационным кабелям. Поэтому в качестве основы для связи в электросети был выбран Ethernet, позволяющий расширять основные функции по мере необходимости. Интеллектуальные функции преобразуют традиционные неуправляемые электросети в интеллектуальную энергетическую сеть. Сетевые компоненты будут играть решающую роль, поскольку только с их помощью можно будет реализовать топологии, необходимые для промышленности. Поэтому эти блоки интеллектуальной энергетической сети HARTING составляют основу сети: компания HARTING учла этот опыт и первой оснастила компоненты электросети возможностями связи.
Использование стандартного Ethernet:
сеть Ethernet управляется управляемыми сетевыми компонентами. Функции этих управляемых коммутаторов могут быть логически переданы интеллектуальным блокам HARTING Smart Power Network.
Одной из основных функций управления любой сетью является визуализация топологии и подключенных участников. Если для связи в сетях электроснабжения выбран Ethernet, топология сети связи будет такой же, как и в электрических сетях, поскольку и система связи, и источник питания используют один кабель. Следовательно, для управления электрической сетью можно использовать множество стандартных функций Ethernet.
Это позволяет избежать использования проприетарных решений. Система является открытой и масштабируемой, поскольку включение независимых линий связи гарантирует большую пропускную способность без ограничений совместимости.
Функции управления электропитанием.
Требуются комплексные решения для отображения различных топологий электросетей и сетей передачи данных, которые, например, могут передавать данные о потреблении без дополнительных кабелей в диспетчерские пункты и позволяют осуществлять мониторинг состояния сети без необходимости дополнительных установок или программирования.
Встроенный автоматический детектор топологии особенно полезен при вводе сети в эксплуатацию, а также для управления и визуализации установленной системы распределения электроэнергии. Как только система запускается, распределительные компании и их потребители обнаруживаются и отображаются с данными о текущем потреблении на промышленном компьютере или главном экране.
Также возможно внедрение системы управления нагрузкой. Цель состоит в предотвращении превышения заданных максимальных значений нагрузки.
Поэтому целесообразно заранее определить, для каких нагрузок будет разрешено автоматическое переключение в зависимости от нагрузки.
Мониторинг состояния:
Мониторинг состояния нагрузок в системе распределения электроэнергии, а также машин и оборудования основан на регулярной регистрации и анализе соответствующих данных, что обеспечивает безопасную и эффективную работу. Помимо измерения выходной мощности на распределительных щитах, осуществляется непрерывный мониторинг всей электрической распределительной сети и ее интеллектуальных блоков HARTING Smart Power Network. Анализируются и регистрируются любые изменения в качестве монтажа и сети. Это означает, что,
например, падения напряжения, потенциальные обрывы кабелей или неправильные соединения могут быть обнаружены немедленно, до возникновения сбоя в системе.
Энергопотребление:
Для эффективного снижения затрат на электроэнергию необходим всесторонний анализ потребителей энергии. С этой целью интеллектуальные блоки HARTING Smart Power Network в каждом субраспределителе или шкафу управления используют встроенную измерительную схему для сбора и хранения данных с целью расчета потребления электроэнергии. Самый простой способ снизить энергопотребление — это отключение потребителей. Стандартизированная система ввода-вывода в управляемых системах распределения электроэнергии позволяет отключать ненужных потребителей или системы с помощью ПЛК без необходимости использования каких-либо дополнительных протоколов.
Визуализация:
Все данные измерений с установки обрабатываются на промышленных компьютерах.
Данные считываются из интеллектуальных блоков HARTING Smart Power Network через стандартизированный интерфейс связи, обрабатываются и архивируются.
Значительные изменения измеренных значений регистрируются, анализируются, сохраняются и отображаются на промышленных компьютерах или в диспетчерской в зависимости от их важности. Рассчитывается мощность всей установки или, например, каждой выходной цепи. Также отображается коэффициент использования относительно номинальной мощности, а также сигнализация перегрузки.
Преимущества:
• Автоматическое распознавание электросети интеллектуальными распределителями электроэнергии.
• Повышение доступности системы благодаря функциям мониторинга состояния сети.
• Запись и анализ потребления энергии в сети.
Автор:
Андреас Хуманн, консультант по стратегии в области связи и сетей, Германия, HARTING Technology Group
