Wie Sie Energiedaten in Maschinen, Anlagen und Gebäuden einfacher erfassen

| Autor / Redakteur: Samuel Krein * / Kristin Rinortner

Energiemessgeräte: Moderne Messgeräte müssen leicht und intuitiv bedienbar sein.
Energiemessgeräte: Moderne Messgeräte müssen leicht und intuitiv bedienbar sein. (Bild: Phoenix Contact)

Um Maschinen, Anlagen und Gebäude energieeffizient zu betreiben, müssen die Verbrauchswerte mit Energiemessgeräten aufgenommen werden. Was zeichnet moderne Messgeräte aus?

In den meisten industriellen Anwendungen ist die Erfassung von Energiedaten gängige Praxis. Dies kommt daher, weil die Nutzer in vielen Applikationen darauf angewiesen sind, Energiemessgeräte zur Aufnahme von Strom, Spannung, Leistung und weiteren Größen einzusetzen. Die Gründe dafür sind vielschichtig.

Im Wesentlichen sollen jedoch die Energieverbräuche gesenkt und/oder die Effizienz gesteigert werden. Um das zu erreichen, muss der Nutzer vor Ort Messtechnik installieren. Der Fokus des Anwenders liegt in der Regel jedoch auf anderen Aufgaben, nämlich seinem eigentlichen Tätigkeitsbereich. Somit stellt sich dem Anwender bei der Selektion der geeigneten Komponenten die Frage, welche Energiemessgeräte die notwendigen Daten einfach und schnell zur Verfügung stellen.

Mit den Komponenten der Produktfamilie EMpro hat Phoenix Contact eine Lösung entwickelt, die diese Anforderungen erfüllen soll. Das Portfolio umfasst drei Gerätetypen – für den Fronttafeleinbau sowie die Tragschieneninstallation mit oder ohne Display (Bild 1).

Im Consumer-Bereich wird die Benutzerfreundlichkeit von Geräten heute vorausgesetzt. Durch eine selbsterklärende Menüführung sowie ein optimal abgestimmtes Be­dienkonzept ist der Anwender schnell mit dem Produkt vertraut, sodass er dessen Anwendungen einfach nutzen kann.

In dieser Hinsicht hat die Industrie noch einiges aufzuholen. Wer möchte an dieser Stelle nicht die bereits bekannten Umgebungsbedingungen aus dem Privatbereich in gleicher Weise im Arbeitsumfeld verwenden? Bei EMpro wurde auf eine intuitive Handhabung industrieller Produkte sehr viel Wert gelegt. Denn vor allem bei komplexen Geräten ist eine gute Bedienbarkeit unerlässlich.

Installationsassistent unterstützt Basiskonfiguration

Anschließen, einschalten, ein paar Klicks mit der Maus, fertig: So einfach kann Energiemessung sein. Wird das Gerät erstmalig gestartet, meldet sich ein Installationsassistent, der den Anwender durch die Basiskonfiguration führt. Schon zu Beginn der Inbetriebnahme entscheidet dieser selbst, ob er die Basiskonfiguration über die Bedientasten des Geräts oder über den integrierten Webserver durchführen möchte, den er über die eingebaute Ethernet-Schnittstelle erreicht. In beiden Fällen lässt sich die Erstkonfiguration der Komponenten in wenigen Schritten umsetzen.

Die Basiskonfiguration fängt mit der Einstellung des IP-Netzwerks an, in welches das Gerät eingefügt werden soll. Ob über DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) oder eine statische IP-Adresse: Der Nutzer kann sein IP-Netzwerk einfach einrichten.

Bild 1: Die Produktfamilie EMpro ist für den Fronttafeleinbau auf der Tragschiene erhältlich – entweder mit oder ohne Display.
Bild 1: Die Produktfamilie EMpro ist für den Fronttafeleinbau auf der Tragschiene erhältlich – entweder mit oder ohne Display. (Bild: Phoenix Contact)

Als nächstes wählt er die Netzart seiner Applikation aus, damit sich das Gerät darauf ausrichtet. Anschließend hat der Anwender die Möglichkeit, den Strommesseingang von der Primär- und Sekundärseite flexibel einzustellen. Nach der Überprüfung der Gerätekonfiguration in der Konfigurationsübersicht schließt er die Basiskonfiguration ab. Das Gerät startet umgehend mit der Erfassung der Daten und befindet sich im Betriebsmodus.

Zur Ankopplung der Stromsensorik bieten die Spezialisten aus Bad Pyrmont zwei Varianten für die Strommessung an. Zum einen können herkömmliche Stromwandler mit einem Primärstrom von max. 20.000 A angebunden werden. Der 1-A- oder 5-A-Sekundärstrom ist in jeder Stromwandler-Variante einstellbar.

Rogowskispulen benötigen keinen Messumformer mehr

Bild 2: Durch den Direktanschluss der Rogowskispulen lässt sich erhebliche Zeit bei der Verdrahtung und Konfiguration einsparen.
Bild 2: Durch den Direktanschluss der Rogowskispulen lässt sich erhebliche Zeit bei der Verdrahtung und Konfiguration einsparen. (Bild: Phoenix Contact)

Auf der anderen Seite lassen sich Rogowskispulen direkt anschließen. Der Messumformer, der in der Regel zur Signalkonvertierung erforderlich ist, wird nicht mehr benötigt, da eine direkte Verarbeitung des mV-Signals der Rogowskispule stattfindet. Das reduziert den Zeitbedarf für die Installation des Konverters. Neben den verschiedenen eigenen Rogowskispulen, die sich einfach zur Konfiguration auswählen lassen, können die Geräte erstmalig alle auf dem Markt erhältlichen gängigen Rogowskispulen direkt verarbeiten (Bild 2).

Gerätefunktion schützt vor unbefugten Zugriffen

Die Energiemessgeräte legen ein spezielles Augenmerk auf die Benutzerfreundlichkeit und sind daher vor allem über den eingebauten Webserver intuitiv handhabbar. Auf diese Weise wird dazu beigetragen, dass sich die tägliche Arbeit speziell der Nutzer, die über keine Fachkenntnisse verfügen, deutlich erleichtert. Die Komponenten des Energiemessgeräts vereinfachen nicht nur den bestimmungsgemäßen Betrieb beispielsweise für unterschiedliche Überwachungsszenarien. Durch smarte Gerätefunktionen unterstützen sie darüber hinaus beim Auffinden und Analysieren von Fehlern sowie Service und Support.

Bild 3: Aufgrund einer smarten Gerätefunktion wechselt die Hintergrundbeleuchtung der EMpro-Energiemessgeräte im Fehlerfall auf rot.
Bild 3: Aufgrund einer smarten Gerätefunktion wechselt die Hintergrundbeleuchtung der EMpro-Energiemessgeräte im Fehlerfall auf rot. (Bild: Phoenix Contact)

Sollten Messungen ergeben, dass die vorher eingestellten Grenzparameter überschritten werden, färbt sich das Display der Komponenten rot. Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn viele der Geräte eingesetzt werden. Dann erkennt der Anwender den Fehler sofort, kann ihn zuordnen und entsprechende Maßnahmen zu seiner Behebung einleiten (Bild 3).

Als problematisch erweist sich zudem der unbefugte Zugriff auf die Geräte, der über die Kommunikationsschnittstelle möglich ist oder wenn das Passwort nicht am Gerätedisplay geändert wurde. In diesem Fall lässt sich die Konfiguration der Komponenten über die Bedientasten deaktivieren, sodass der Nutzer lediglich die auf dem Display angezeigten Werte ablesen kann.

Ein manipulativer Eingriff über die Bedientasten wird folglich ausgeschlossen. Sämtliche Gerätetypen der Produktfamilie umfassen eine integrierte Ethernet-Schnittstelle, über die unerlaubt auf die Komponenten zugegriffen werden könnte. Deshalb lässt sich hier ebenfalls die Ethernet-Schnittstelle abschalten und damit das Eindringen über das Gerät in das Netzwerk verhindern. Die beschriebene Deaktivierung erstreckt sich nur auf die Bedientasten oder die Ethernet-Schnittstelle.

Registertabellen über den Webserver einsehen

Vor allem beim Handling der Daten stellen die Komponenten weitere „intelligente“ Gerätefunktionen zur Verfügung. Der Anwender kann zum Beispiel Konfigurationsdateien ex- und importieren, um Zeit bei der Konfiguration und Inbetriebnahme zu sparen. Mit dem Direkttransfer der Konfigurationsdateien gibt es eine noch einfachere Alternative zur Datenübertragung.

Befinden sich die Komponenten im gleichen Netzwerk, können Gesamt- und Teilkonfigurationen der Geräte direkt an andere Teilnehmer im Netzwerk gesendet werden. Das vereinfacht die Inbetriebnahme von mehreren Energiemessgeräten um zwei entscheidende Faktoren: intuitive Handhabung und geringerer Zeitbedarf.

Jeder Anwender von Kommunikationsschnittstellen kennt den Fall, dass für das Auslesen der Daten entsprechende Registertabellen notwendig sind. Liegen diese nicht vor, müssen sie beschafft werden. Daher lassen sich bei Energiemessgeräten alle Registertabellen über den Webserver einsehen und abrufen. Somit hat der Anwender die erforderlichen Registeradressen jederzeit zur Hand. Über eine integrierte Suchfunktion lassen sich die Registeradressen in Sekundenschnelle finden.

Fazit: Was bei Consumer-Geräten bereits lange Standard ist, fehlt oft noch in der Industrie: Bedienfreundlichkeit. Aber eine intuitive Handhabung ist auch bei industriellen Produkten sehr wichtig und bei komplexen Geräten unerlässlich. Ein Beispiel für ein Energiemessgerät mit durchdachtem Bedienkonzept ist EMpro: es stellt die notwendigen Daten einfach und schnell zur Verfügung und zeichnet sich durch eine selbsterklärende Menüführung aus.

Komponenten und Systeme für die Strom- und Energiemesstechnik

Energiemessung

Komponenten und Systeme für die Strom- und Energiemesstechnik

14.11.12 - Sicheres Beherrschen und wirksames Optimieren von Antrieben, PV-Anlagen oder Fertigungsprozessen setzt die genaue Kenntnis ihrer elektrischen Größen voraus. Etablierte Methoden skizziert der Beitrag. lesen

Batterieforschung in Deutschland: Welche Innovationen auch für Asien interessant sind

Batterieforschung in Deutschland: Welche Innovationen auch für Asien interessant sind

04.09.19 - Die Batterieforschung in Deutschland hinkt mittlerweile nicht mehr hinter Asien hinterher. Mit einem neuen Beschichtungsverfahren gelang Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie die wohl bislang schnellste Produktion von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien. Gleichzeitig verbessert das neue Verfahren die Qualität der Elektroden und reduziert die Produktionskosten. lesen

DC-Netze: Was die Gleichstrom-Leitung für die Industrie können muss

DC-Netze: Was die Gleichstrom-Leitung für die Industrie können muss

30.09.19 - Eine Energieversorgung mit Gleichstrom bietet enormes Einsparpotenzial, vor allem in der Industrie. Doch lassen sich AC-Leitungen auch problemlos verwenden? Wir werfen einen Blick auf aktuelle Forschungsprojekte. lesen

Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 18/2019 (Download PDF)

* Samuel Krein ist Produktmanager Analog Monitoring bei Phoenix Contact Electronics GmbH in Bad Pyrmont.

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de/ (ID: 46098114 / Schalter & Relais)