Estudio de la eficiencia energética de una planta por medio de la medición de energía con terminales Beckhoff
La medición de las variables de consumo de energía en un circuito conectado es posible utilizando el terminal de bus KL3403 y el terminal EtherCAT EL3403. Los terminales dan directamente los valores eficaces de tensión, corriente y potencia activa y totalizan el consumo de energía internamente; otros parámetros se pueden calcular sobre la base de estos valores.
Enfoque
Los costos de la energía pertenecen a los gastos de funcionamiento de una planta y se contabilizan como gastos generales en porcentajes a todos los centros de costos, ya que no se puede atribuir a ningún autor en particular. Con el fin de aumentar los beneficios mediante la reducción de costos de la energía, los costos se deben atribuir directamente a cada consumidor en particular. Esto es válido para plantas enteras, edificios o también segmentos individuales. Si el consumo se puede atribuir, la optimización de las condiciones de funcionamiento es más fácil de aplicar y, en caso de duda, sus beneficios también se pueden demostrar. Por medio de una red de suministro transparente, los potenciales de ahorro pueden ser específicamente puestos en práctica y el éxito de las medidas individuales también se puede observar en el largo plazo. Por otra parte, el costo financiero para la producción de un determinado tamaño del lote se puede adoptar en el cálculo de costos, ya que el rendimiento en función de la energía del lote de producción se puede determinar como un resultado.
Por regla general, los siguientes son los puntos de partida que deben abordarse a fin de reducir los costos de la energía:
– reducción de los costos de la electricidad: la energía activa total obtenida, los costos de potencia reactiva, y también los costos por demandas máximas
– estabilización de los procesos de fabricación y eliminación de pérdidas de producción
– la identificación de cargas de muy baja eficiencia y alto consumo
– la reducción de los costos de mantenimiento
– la extensión de la vida útil de los equipos electrónicos y eléctricos
– la asignación a centros de costos
Tanto el terminal EtherCAT EL3403 como el terminal de bus KL3403 proporcionan el hardware para el análisis y la localización del consumo de energía. Además de los datos importantes de una red de suministro trifásica, también registran picos de energía que ocurren en un período de tiempo seleccionable y totalizan el consumo de energía internamente, de modo que los diferentes modos de operación o el cambio en los tiempos de mayor consumo se pueden examinar incluso después de un solo ciclo de producción. Además de un examen general de la eficiencia energética, la cantidad de energía utilizada para la producción de un tamaño de lote específico se puede determinar con el fin de adaptar el precio por unidad o para optimizar los costos de fabricación.
Función del terminal de bus KL3403 El terminal de bus KL3403 permite el análisis a través del bus de campo del consumo de energía de la planta o edificio conectado o de segmentos de los mismos, o muy especialmente, los datos clave de energía de los consumidores individuales. Las tensiones de las tres fases y el neutro se pueden medir conectando directamente los cables al terminal. Para medir las corrientes de las tres fase L1, L2, y L3 , se utilizan sencillos transformadores de corriente. Los valores medidos de corriente y voltaje están disponibles como salida en valores eficaces. De los valores eficaces de tensión (U) y la corriente (I), el KL3403 calcula la potencia efectiva (P), el consumo de energía (W) y el factor de potencia (cos φ) para cada fase. La potencia aparente (S) y el ángulo de desplazamiento de fase (φ) se pueden obtener a partir de estos valores.
curva típica de corriente-voltaje, a la derecha: tipos de corriente que se pueden medir
Los siguientes tipos de corriente pueden ser medidos con el KL3403: Curva de corriente y tensión para el control de fase (a), el control de duración del pulso (b) y control de ráfaga de disparo (c), el intervalo de medición se establece análogo al intervalo de control.
Integración del terminal de bus KL3403
El preprocesamiento interno del KL3403 provee valores RMS en la imagen de proceso, sin necesidad de requerir capacidad de procesamiento superior en el controlador.. El terminal proporciona los datos de medición en un bloque 3 x 3 bytes, es decir, tres bytes para cada fase. Dos bytes por fase son los datos puros de proceso, mientras que un byte transmite los diferentes bits de estado.
La energía total medida es guardada en la memoria interna no volátil del terminal en un ciclo de 15 minutos, por lo que estos datos también están disponibles después de una pérdida de energía. Los valores de las mediciones registradas se transmiten al controlador a través de un bus de campo estándar. La integración de los terminales a través de un acoplador de bus y los datos están disponibles para un sistema de control de alto nivel (BDE, ERP o similares) para el seguimiento continuo de energía.\ A fin de lograr una comunicación rápida, fiable yde costo optimizado de los datos de energía, el terminal puede ser integrado en las arquitecturas de red existente de diferentes fabricantes a través de acopladores de bus de campo.
Integración en cualquier entorno de bus de campo como terminal de bus o terminal EtherCAT
Diferencias entre el EL3403 y el KL3403
En principio, el terminal EtherCAT EL3403 tiene el mismo rango de funciones que el terminal de bus KL3403, pero está optimizado para las mediciones en la red 50/60 Hz . Las diferencias significativas se enumeran brevemente aquí, más información y detalles específicos sobre los terminales respectivos pueden ser tomadas de la documentación en www.beckhoff.com. Los terminales EtherCAT se integran a través de acopladores EtherCAT, los terminales de bus a través de acopladores de bus.
A diferencia del KL3403, el valor de potencia reactiva se calcula también internamente en el EL3403.
El consumo de energía se totaliza independientemente por signo teniendo en cuenta energía consumida y generada, haciendo el terminal especialmente apto en aplicaciones de cogeneración y microgeneración privada.
A diferencia del KL3403, el EL3403 ofrece una resolución en la medida de valor considerablemente más alto. La versión estándar del KL3403 alcanza una resolución de 1 mA, mientras que el EL3403 permite una resolución de hasta 1 μA. Ambos valores tienen una tolerancia de 0,5% FS (ver documentación para más detalles y variantes más terminal). El EL3403 utiliza EtherCAT como medio de transmisión con una tasa de transmisión de datos muy alta, con el que es posible leer todos los valores de medición esencial en paralelo si es necesario.
El rango de medición para EL3403 de medidas de frecuencia es menor, pero considerablemente más exacto. Sin embargo, el KL3403 también se puede utilizar para mediciones de corriente continua. El ciclo de medición también está optimizado para la red 50/60 Hz de red en el caso de la EL3403: el campo de medida se ajusta automáticamente a un período de la frecuencia de la red.Un múltiplo del período también se puede seleccionar.
Más detalles sobre la tecnología y la configuración pueden obtenerse de la documentación. Ejemplos del programa para el uso del KL3403 en combinación con otros controladores están disponibles bajo pedido.
