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EnergiedatenErfassung in industriellen Prozessen

Die Basis des integrierten Energiemanagement Frank Knafla Phoenix Contact ELECTRONICS GmbH & Co. KG

Automatisierung heute Verkürzung der Produktlebenszyklen Verkleinerung der Losgrößen Erhöhung der Variantenvielfalt Preisverfall durch globalen Wettbewerb Verkürzung der Return-on-Invest-Zeit Reduzierung des gebundenen Kapitals

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Ansatz für mehr Produktivität

Die Automatisierungsaufgabe: Integration der horizontalen Wertschöpfungsprozesse und der vertikalen Geschäftsprozesse.

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Wie aber steht es mit dem Thema „Energieeffizienz“?

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Strompreisentwicklung Deutschland Industriekunden 2003 bis 2009

Ø Ø Steigerung Steigerung von von 14,6%/anno 14,6%/anno

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Energiebezug Beispiel Anlagenbau

100% 60%

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Total Cost of Ownership Lebenszykluskosten

Quelle: VW Sachsen; Heinrich Nottbohm

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Energie Effiziente Produktion Status heute Energiekosten haben eine stark steigende Bedeutung!
Transparenz ist nicht gegeben Summenerfassung ist vielfach nur an der Einspeisung


Temporäre Datenerfassung mit zusätzlichen. Messaufnehmern Keine kontinuierliche Erfassung der Zustandsgrößen


Anlagenverhalten in unterschiedlichen Betriebszuständen Keine Zustandüberwachung im laufenden Betrieb

Und nun? 8 © Phoenix Contact ELECTRONICS | Dipl. -Ing. Frank Knafla

Kennen Sie die Energieströme in ihrem Maschinen und Anlagen?

Druckluft Druckluft

Abluft Abluft

Leistung Leistung

Abwärme Abwärme

Kälte Kälte

Abfall Abfall

Wärme Wärme

Recycl. Recycl.

Wasser Wasser

Abwasser Abwasser

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Energie Effiziente Produktion Anforderungen
Steigerung der Energieeffizienz in der Produktion Stabile Quantität und Qualität bei geringerem Bezug Qualität und Gesteigerte Quantität bei gleichen Bezug
Lösung:
Erfassung von Prozessgrößen durch Integration der Sensoren und Medienzähler


Ergebnis
Optimierung durch vorangehende Analyse des Ist-Bezugs auf Gerätebene
Ableitung von Maßnahmen zur Effizienzsteigerung

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Energie Effiziente Produktion Energiedatenerfassung
Erfassung von
Strom
Spannung
Luftdruck
Temperatur
Betriebszeiten
Berechnung
Leistung
Arbeit
……
Visualisierung und Analyse
Ableitung von Maßnahmen 11 © Phoenix Contact ELECTRONICS | Dipl.-Ing. Frank Knafla

Topologie Energiemanagementsystem

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Energie Effiziente Produktion Zustandsüberwachung

Betriebszustände Betriebszustände 4,20 6,19 5,47



Einrichtbetrieb Einrichtbetrieb

Handbetrieb Handbetrieb

Produktion Produktion

Pause Pause

Überlast Überlast

Halt Halti.i.Automatik Automatik

Feierabend Feierabend

Betriebsurlaub Betriebsurlaub

… …… … 4,34 5,83 0,32



Geräteverhalten Geräteverhalten 5,39 6,23 3,39

4,36 5,92 5,74

15,21 20,32 17,65

5,39 6,23 3,39

4,34 5,83 0,32

5,39 6,23 3,39



Zeitbasis Zeitbasis

5,39 6,23 3,39

5,39 6,23 3,39



„Hot „Hotstand standby“ by“

Stand StandBy By

Modulation Modulation

Aus Aus

… …… …



Messwerte Messwerte

5,39 6,23 3,39



Auftrag Auftrag

Artikel Artikel

Anlagentakt Anlagentakt

Zeitintervall Zeitintervall

… …… …

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5,39 6,23 3,39



Elektr. Elektr.Werte Werte

Strom Strom

Spannung Spannung

Leistung Leistung

Arbeit Arbeit

Pneum. Pneum.Werte Werte

Druck Druck

Volumenstrom Volumenstrom

… …… …

… … 5,39 6,23 3,39

5,39 6,23 3,39

Energie Effiziente Produktion Monitoring Elektrische Energie Ethernet zur Kommunikation mit weiteren Steuerungen oder PC

SQL Server

SPS

SØ

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MODbus RTU

Energie Effiziente Produktion MBus-Zähler – (z.B. Wasser, Gas, …) Ethernet zur Kommunikation mit weiteren Steuerungen oder PC

SQL Server

RS 232

M Bus

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Prozessüberwachung Analoge Sensoren Ethernet zur Kommunikation mit weiteren Steuerungen oder PC

SQL Server

Druck, Temperatur, Volumenstrom, Massenstrom

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Evolution der Kommunikation IT-Level: Integration in die Office-IT o SQL, SNMP, XML, XSLT, … Management-Level: Kommunikationsstandards o OPC als Industriestandard Control-Level: Kommunikation über Ethernet o Ethernet goes Industry o IT-powered Automation

I/O-Level: Kommunikation über Feldbus o INTERBUS für die serielle Kommunikation o Integration INTERBUS an fremde Steuerungen 17 © Phoenix Contact ELECTRONICS | Dipl.-Ing. Frank Knafla

Die Steuerung wird zur Integrationsplattform mit funktionaler Erweiterung für Energiedatenerfassung (Monitoring) und Energiemanagement.

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Datenkommunikation mit SQL Lösungselemente Programmierung IEC61131

Parametrierung Web Interface

Zeitsynchronisation z.B. SNTP Service

ILC Erfassung

MS-SQL Server Datenspeicherung

Daten management

... ... Daten erfassung

...

MY SQL Server

Modbus

Digitale und Analoge Signale, Impulse, Serielle Anbindung

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IEC 61131 SQL Kommandos verwenden
IEC 61131 Programmierung
Datenbank adressieren Access Baustein


Daten decodieren Daten aus der Tabelle Lesen
Daten codieren Daten in die Tabelle schreiben

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Update SQL Data base
Prozessdaten werden kontinuierlich in eine SQL Datenbank geschrieben – mit Zeitstempel
Datenbank wird mit SQL Kommandos durch Visualisierung-, Auswerte- und Analyse-Software ausgelesen
Zeitreihenbetrachtungen erlauben die Verknüpfung von Ereignissen
Grenzwertüberwachungen
Meldung
Alarm
Störung 21 © Phoenix Contact ELECTRONICS | Dipl.-Ing. Frank Knafla

Nach der Phase der (nahezu ausschließlichen) Fokussierung auf die Produktivität von Maschinen und Anlagen muss zukünftig das Thema Energieeffizienz ganzheitlich berücksichtigt werden. Hier ist noch erhebliches Einsparpotential vorhanden!

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Einfache Lösungen Energiesparende Konzepte müssen berücksichtigt werden. Auftragsbezogene Betriebspunkte berücksichtigen, ggf. funktionsorientiertes Abschalten von Geräten und Anlagenteilen.

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Herzlich bei VielenWillkommen dank für Ihre Phoenix Contact in Halle 9 Aufmerksamkeit

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