Beckhoff bietet eine integrierte Lösung zur Echtzeit-Energieüberwachung, die elektrische Parameter wie Spannung, Strom und Leistung direkt im EtherCAT-I/O-System erfasst. Diese Transparenz reduziert Maschinenstillstände, vermeidet Überdimensionierung von Komponenten und ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Netzfehler wie Phasenausfälle. Abweichungen vom Normzustand, etwa durch steigenden Stromverbrauch infolge von Lagerverschleiß, werden frühzeitig erkannt und erlauben gezielte Eingriffe.
Das Systemportfolio zur Unterstützung eines Energiemanagements nach ISO 50001 umfasst EtherCAT-Klemmen, Messwandler und eine Softwarebibliothek für das Monitoring mit TwinCAT. Es unterstützt präventive Wartung, steigert die Produktionseffizienz und lässt sich flexibel skalieren – von der einfachen Energieüberwachung bis zur umfassenden Netz- und Lastanalyse.
Zukunftssichere Energiedatenerfassung mit Beckhoff
Über die reine Überwachung hinaus bietet Beckhoff eine detaillierte Analyse zentraler Netzparameter, darunter Frequenz sowie Wirk-, Blind- und Scheinleistung. Die nahtlose Integration in Steuerungssysteme macht externe Messtechnik überflüssig, da sämtliche Messungen direkt im EtherCAT-I/O-System erfolgen. Dank der Echtzeitverarbeitung lassen sich Netzschwankungen und Anomalien sofort erfassen und Gegenmaßnahmen direkt in der Steuerung umsetzen. Dies verbessert nicht nur das Fehlermanagement, sondern ermöglicht auch Predictive Maintenance: Verschleißerscheinungen an Maschinen werden frühzeitig erkannt, sodass Ausfallzeiten auf ein Minimum reduziert werden.
Vorteile im Überblick:
- IoT-fähige Lösungen: maximale Transparenz beim Energieverbrauch
- hochskalierbares Portfolio: für einfache und komplexe Anwendungen gleichermaßen geeignet
- Komplettlösung aus einer Hand: Hardware, Software und Zubehör perfekt aufeinander abgestimmt
- reduzierter Verkabelungsaufwand: dank verteilter Leistungsmessung mit den EL344x-Klemmen
- Flexibilität: für unterschiedliche Spannungsbereiche und Branchen geeignet.
EtherCAT-Klemmen
Vielfältige Lösungen zur Leistungsmessung und Vorauswertung
Energiemanagement in Maschinen und der Energiewirtschaft erfordert vielseitige Lösungen – von der Netzüberwachung über die Prozesssteuerung bis hin zum High-End-Power-Monitoring. Die Leistungs- und Energiemesstechnik-Klemmen sind für unterschiedliche Anforderungen optimiert und vielseitig einsetzbar. Das skalierbare Portfolio umfasst:
- vollständig-steckbare Messsysteme für einfachste Installation
- elektronische Typenschilder (keine Stromwandler-Konfiguration nötig)
- Schwellwert-Kontrolle für Spannung, Frequenz und Phase
- Netz- und Leistungsanalysen mit bis zu 600 Messwerten
- hochauflösendes Netzmonitoring mit Oversampling
- verteilte Leistungsmessung für exakte Echtzeitdaten
- Integration in Mittelspannungsnetze über Spannungswandler via 110-V-AC-Schnittstelle
Messwandler
Zuverlässige und skalierbare Leistungssensorik
Als Systemanbieter integriert Beckhoff mit den SCT-Stromwandlern leistungsstarke Sensorik direkt in die PC-basierte Steuerung – von der Messwerterfassung bis zur Datenübermittlung in die Cloud. Anwender können aus verschiedenen Konzepten wählen, die durch skalierbare Bauformen und Leistungsklassen optimal an jede Applikation angepasst werden können. Das umfangreiche SCT-Portfolio umfasst:
- kosteneffiziente Wandlersätze für die Gebäudetechnik
- Standard-Industriewandler für den Maschinenbau
- hochpräzise Lösungen für Prüf- und Teststände mit höchsten Genauigkeitsanforderungen
TwinCAT
Präzise Auswertung von Strom- und Spannungsdaten
Die TwinCAT Power Monitoring Function ist eine leistungsstarke SPS-Bibliothek zur Auswertung von Strom- und Spannungsrohdaten. Sie ermöglicht die Berechnung von RMS-Werten für Strom, Spannung und Leistung – wahlweise als Momentan-, Durchschnitts-, Maximal- oder Minimalwerte. Darüber hinaus bietet die Bibliothek umfassende Funktionen zur Netzanalyse, darunter die Ermittlung von Frequenzen, Frequenzspektren und Harmonischen sowie die Berechnung der Total Harmonic Distortion (THD) zur Bewertung der Netzqualität.
Die Bausteine sind für 1-phasige und 3-phasige Systeme verfügbar. Zur Visualisierung und Langzeitspeicherung der Messdaten eignen sich die TwinCAT-Produkte TE1300 TwinCAT 3 Scope View Professional und TF6420 TwinCAT 3 Database Server.
Für eine mobile Überwachung und Analyse von TwinCAT-Prozessdaten bietet die TwinCAT 3 IoT Communicator App TF6735 eine einfache und flexible Lösung – jederzeit und von überall aus.
Zusätzliche Bausteine der Leistungsmessung
In vielen Anwendungen ist es erforderlich, Strom und Spannung an unterschiedlichen Orten zu messen – sei es aufgrund verteilter Lasten oder räumlicher Einschränkungen. Dennoch kann eine präzise Leistungsberechnung sichergestellt werden, indem die Messwerte synchron erfasst und verarbeitet werden.
Durch den Einsatz eines zeitlich hochgenauen Synchronisationsverfahrens lassen sich trotz der örtlichen Trennung von Strom- und Spannungsmessung aussagekräftige Leistungsdaten bestimmen. Dies umfasst die Berechnung von Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung, wodurch eine detaillierte Analyse des Energieverbrauchs und der Netzqualität ermöglicht wird. Diese Technologie erlaubt nicht nur eine flexible Platzierung der Messpunkte, sondern stellt auch sicher, dass die erfassten Werte mit hoher Genauigkeit zeitlich aufeinander abgestimmt sind. Dadurch bleibt die Qualität der Leistungsbewertung erhalten – unabhängig von der physischen Distanz zwischen den Messstellen.
Um die Beurteilung aktueller Leistungswerte für den Anwender so weit wie möglich zu vereinfachen, hat Beckhoff den sogenannten Power Quality Factor (PQF) entwickelt. Dieser Richtwert erlaubt es, die Spannungsqualität im Umfeld einer Anlage anhand eines einzigen Zahlenwertes zu beurteilen, ohne Frequenz, Spannung, THD/Oberwellen und Symmetrie separat analysieren zu müssen. Tritt beispielsweise ein Fehler an einer Maschine auf und fällt der PQF in derselben Zeit auf null, lässt sich schlussfolgern, dass vermutlich nicht die Maschine selbst, sondern eine Veränderung der Spannungsversorgung den Fehler verursacht hat. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Anzeichen und Auswirkungen eines Fehlers, sondern vor allem die Ursachen schneller beheben. Zugleich lässt sich ein fallender PQF als Frühwarnsystem nutzen.
Standardmäßige Signalspannungen im I/O-System sind meist ≤ 48 V. Bei der Leistungsmessung ist die Signalspannung häufig ≥ 230 V, sodass zusätzliche Sicherheit gewährleistet sein muss, um eine Personengefährdung zu vermeiden. Dazu bietet Beckhoff verschiedene Möglichkeiten zur Kennzeichnung der Leistungsmessklemmen.
Webinare
Weitere Informationen und Praxisbeispiele
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BroschüreDie vollständige Energiemesskette: vom Sensor bis in die Cloud
Mit der lückenlosen Komplettierung der Leistungsmesskette vom Sensor bis in die Cloud vereinfacht Beckhoff als Spezialist für PC-basierte Steuerungstechnik das Energiemanagement und optimiert zugleich die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen.
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ApplikationsberichtEtherCAT-Klemmen reduzieren Kosten und ergeben ein sicheres Netzwerkmanagement in der Energieversorgung
Romande Energie, Schweiz
Romande Energie SA, einer der fünf größten Energieversorger der Schweiz, setzt in seinen Umspannwerken mit den Leistungsmessklemmen EL3453 und weiteren EtherCAT-Klemmen systemintegrierte Messtechnik von Beckhoff ein, um die Netzverfügbarkeit sicherzustellen. Realisiert ist dies über ein sekundäres Datenerfassungssystem, das einen Ausfall des gesamten oder eines Teils des Haupterfassungspfades kompensieren kann.
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ApplikationsberichtHochgenaue Frequenzmessung durch XFC-Klemme: 12-MW-Energiespeichersystem übernimmt Frequenzregelung
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Um Netzschwankungen entgegenzuwirken, hat das koreanische Ingenieurbüro Power21 ein 12-MW-Energiespeichersystem zur Frequenzregelung entwickelt. Die hochgenaue Frequenzmessung erfolgt über die XFC-Klemmen EL3773.
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PC-based Control steuert die thermische und elektrische Energieversorgung am Unternehmenssitz der Hermos AG, in Mistelgau.
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ApplikationsberichtEmbedded-PCs und Leistungsmessklemmen für die flexible Energiedatenerfassung in einem Holzwerk
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Das Verarbeiten und Trocknen von Holz ist ein energieintensiver Prozess. Auf der Basis eines modernen Energiemanagementsystems, schafft es die Holzwerke Weinzierl GmbH, insgesamt betrachtet, kein Energieverbraucher, sondern ein Stromlieferant zu sein.
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Eines der aktuellsten Windkraftprojekte von Alstom wurde in Schottland, nahe Glasgow, verwirklicht. Die hier zusätzlich installierten 217 MW Leistung reichen aus, um 124.000 Haushalte mit Energie zu versorgen. Das Rückgrat dieses Onshore-Projektes bildet EtherCAT, zusammen mit den entsprechenden Beckhoff-I/O-Komponenten.
