Řízení spotřeby energie přehledně

Systém automatizace budov od společnosti Panasonic Electric Works (PEW) je otevřený systém postavený na veřejných komunikačních protokolech. Základem jsou průmyslová PLC (programovatelné automaty), která pro sběr dat využívají protokoly LON (Local Operating Network), BACnet (Building Automation and Control Networks) nebo M-Bus (Meter Bus). PLC značky Panasonic dále komunikují po standardních protokolech pro dálkové ovládání IEC 60870-5. Díky OPC (OLE for Process Control) a rozhraní pro ethernetovskou sběrnici Modbus TCP mohou poskytovat data systému SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

Nedílnou součástí automatizace budov, včetně průmyslových, je správa distribuce, spotřeby (event. výroby) energií – tj. management energií. Tím se nemyslí jen elektřina. Stejně jako u elektřiny dochází ke strmému růstu cen také u zemního plynu nebo tepla. Velmi drahá je také výroba stlačeného vzduchu, používaného v mnoha průmyslových zařízeních s pneumatickými pohony. Spotřeba energie může být měřena vhodnými snímači nejen na vstupu, kde se měření využívá pro fakturaci, ale měřicí technikou mohou být osazeny i jednotlivé dílčí větve. Společnost Panasonic nabízí měřiče Eco Power Meter (obr. 2), pomocí nichž může uživatel sledovat nejen spotřebu jednofázových či třífázových spotřebičů, ale zároveň může na jejich pulzní vstupy přivést signál z konkrétního snímače spotřeby energie.

Stanovení čtvrthodinového maxima

Vzhledem k tomu, že dodavatelé elektrické energie pokutují spotřebitele při překročení čtvrthodinového maxima, mnoho si firem nechává rezervu – a to někdy zbytečně velkou. Pro stanovení optimálního požadovaného příkonu přitom stačí měřit celkovou spotřebu a naměřené hodnoty statisticky zpracovat. K tomu však nestačí obyčejný elektroměr, který pouze pasivně počítá akumulovanou spotřebu. Je třeba použít chytrý elektroměr, např. Eco Power Meter, který nejen měří každou fázi zvlášť (obr. 1) a tím poskytuje informace o případném nevyváženém zatížení jednotlivých fází, ale zároveň umí naměřené hodnoty uchovávat. Četnost záznamu lze zvolit od jedné sekundy po libovolný delší časový úsek. Nechce-li si uživatel pořizovat vlastní měřicí přístroje, může si měření objednat jako službu: dodavatel energetického auditu mu zařízení na nezbytnou dobu měření zapůjčí.

Sběr a zabezpečení dat

Data z měřičů Eco Power Meter jsou k nadřazenému systému přenášena zabezpečeným přenosem dat. Jednotlivé měřicí body lze k řídicímu systému připojit přes RS-485, prostřednictvím Ethernetu nebo bezdrátově.

Základem komunikačního systému je FP Web Server – webový server, který průběžně publikuje informace na webu. Uživatel je potom může využít pro systém SCADA, který má ve svém počítači, nebo je může sledovat na displeji chytrého telefonu či tabletu. Co se stane, když je nadřazený počítač mimo provoz? Každý datový balíček má časové razítko, a tak se při výpadku cílového systému žádné údaje neztratí. Všechna nedoručená data FP Web Sever lokálně uchovává a při obnovení spojení je přenese a zkontroluje jejich bezpečné doručení.

K ovládání systému je možné využít dotykové panely zobrazující aktuální hodnoty měřených veličin (spotřeby, teploty, tlaku, průtoku) v číselné podobě nebo v podobě jejich grafického průběhu v čase. Zobrazení lze přizpůsobit normám, doporučením a zvyklostem uživatele.

Při měření bez komunikace prostřednictvím webového serveru je vhodné využít funkci data logging. Stanovená data z měřičů se ukládají na paměťovou kartu SD do souboru CSV. Po přenesení do nadřazeného systému lze potom data společně s daty přenesenými po síti podrobit zpětné analýze, aby mohla být zahájena opatření pro zvýšení energetické účinnosti.

Jestliže je třeba data na místě zpracovávat, je možné do systému zapojit záznamník dat, v němž lze naprogramovat, které proměnné budou sledovány a jak budou data zpracována. K přístrojům lze připojit všechna PLC Panasonic nebo jiných výrobců, ke kterým Panasonic nabízí softwarové ovladače.

Při sběru a analýze dat pomůže také vývojové prostředí FP Web Designer umožňující vytvořit stránku v HTML, kde se přehledně zobrazují aktuální hodnoty měřených veličin poskytované řídicím systémem. Pouhým nastavením parametrů komponent z tematických knihoven lze vytvořit webovou stránku a sledovat na ní průběh výroby kdekoliv na světě.

Potřebuje-li uživatel sledovat několik objektů, je jednou z variant využití systému GPRS Manager (obr. 3), která umožní naprosto autonomně, bez instalace kabelů, přenášet data ze sledovaných objektů. Veškerá komunikace, je-li to třeba, probíhá přes VPN, čímž je zajištěno její zabezpečení před napadením zvenčí.

Přínos měřicích přístrojů Eco Power Meter se tedy zvětší optimálním návrhem jejich komunikace a jejich začleněním do systémů správy spotřeby energie.

Luděk Barták, Panasonic (foto: Panasonic)

Obr. 1. Proudové transformátory Panasonic lze jednoduše „nacvaknout“ na vedení různých profilů

Obr. 2. K hlavní jednotce Eco Power Meter KW2G je možné připojit až sedm měřicích modulů

Obr. 3. Přenos dat pomocí systému GPRS Manager