Energy Suite – Energietransparenz im TIA Portal...L1 und Nwerden direkt als Stromversorgung...

Energy Suite –Energietransparenz imTIA PortalDigitalization Days 2017

siemens.comFrei verwendbar © Siemens AG 2017

Frei verwendbar © Siemens AG 2017Mai 2017Seite 2 Christian Vierthaler | DF FA

Agenda

Energiedaten messen2

Energiedaten in der Steuerung verarbeiten3

Energiedaten visualisieren4

Links: Anwendungsbeispiele und Downloads5

Motivation1


Um konkurrenzfähig zu bleiben müssen Produktionsunternehmenihre Prozesse enorm verbessern

Time-to-Marketverkürzen

Flexibilitäterhöhen

Effizienzerhöhen

Qualitätsteigern

• Qualitätsprozessemit Rückkoppelung

• Rückverfolgbarkeit undintegrierter Genealogie

Integration von Produkt-und Produktionsprozess Flexible Produktion

VolleProzess Transparenz

OptimierteProduktionsressourcen

• Kürzere Innovationzyklen• Komplexere Produkte• Größere Datenvolumina

• IndividualisierteMassenfertigung

• Volatile Märkte• Hohe Produktivität

• Energie- undRessourceneffizienzals entscheidendeWettbewerbsfaktoren


• Energiekosten bedeutenderKostenfaktor

• Reduzierung der Energiekosten (z.B.optimierte Energiebeschaffung)

• Reduzierung des Energieverbrauch

• Energieaudit nach DIN EN 16247• Energiemanagement nach ISO 50001• Staatliche Förderung von Energie-

managementsystemen und Messtechnik

• Grünes Image ist für viele Konsumentenkaufentscheident

• Energieeffizienz als Marketinginstrument

Die Motivation

Kosten

GesetzeAuflagen

Image

Energietransparenz

Überblick über

Energieflüsse

und -kosten


Beispiel: Migros


Beispiel: Lidl Schweiz


Staatliche Förderung in der SchweizBeispiel: ProKilowatt

www.prokilowatt.ch


Wie setzen sich die Energiekosten zusammen?

• basiert auf derverbrauchten Energie

• Verbrauchte Energie xPreis pro kWh

• Analog zu Tarifen für denHaushalt

• EVU garantiert Maximallast• Leistungspreis = größte 15

min. Scheibe (z.B. über einJahr) x Preis pro kW

• Energie- und Stromsteuer

[Zeit]

[kW]=

Steuerentlastungen durchISO50001 Zertifizierung

Steuern & Abgaben

Minimierung der größten 15-Minuten-Intervall

Reduzierung des Verbrauchsund des Energiepreises

LeistungspreisArbeitspreisKosten

ISO 50001


Energietransparenz

Hoher Leistungspreis durchlediglich eine Lastspitze imganzen Jahr

Reduzierung des Leistungs-preises durch Vermeidung derLastspitzeein Tag

Einspeisungder Anlage

Hoher Energieverbrauch auchwährend nicht-produktiver Zeiten

Abschalten nicht benötigter Teileder Maschine um den Verbrauchin Pausen zu reduzierenein Tag

Einspeisungder Maschine

Maschine Typ x Nr. 2Maschine des gleichen Typsbenötigt mehr Energie für gleicheAufgaben

Optimierungspotenzial odervorbeugende Wartung

Optimierte Maschine Nr. 2

ein Tag

Maschine Typ x Nr. 1

Beispiele für Einsparmaßnahmen

• Identifikation der Maßnahmen istsehr individuell und starkabhängig von der vorliegendenApplikation

• Optimierungspotenzial vonMaschinen

• Identifikation ungewollterLastspitzen

• Abschaltung von Anlagenteilenwährend unproduktiver Zeiten


Ökonomische- und Management-Ebene

Produktionsebene

EnergiemanagementEnergietransparenz auf allen Ebenen

Management-Ebene

Produktionsebene

Feld-Ebene

• Kurzzeit-Analyse für unmittelbare Reaktion(Prozess Diagnose)

• Monitoring, Maschinen-nahe Kennzahlen• Integriertes, kostengünstiges Messen

• Langzeit-Analyse und Energie-Controlling• Werks- / Produkt / Batch-bezogene Kennzahlen• Energiemonitoring und Berichtswesen• ISO 50001 Konformität


Unsere Systemlösung Energiemanagement mit SIMATIC

Kosten Gesetze Image

SIMATIC Energy Manager PRO

Energieverbrauch überStandortgrenzen hinweg effizientund ökonomisch managen

Ziele Anlagenbetreiber

Energietransparenz

SIMATIC Energy Suite

Energie-Monitoring auf HMIund SCADA, Vorverarbeitung undÜberwachung auf PLC

IntegrierteEnergieerfassungErfassung derEnergienIn der Feldebene


Agenda

Motivation1






Datenerfassung

Zeit

S0-Im

puls

e

- Einfachste Möglichkeit,Energie zu erfassen (Hardware)

- Keine Aktualwerte, veralteteInformationen

- Gewichtungsfaktor benötigt

Akt

ualw

ert

Zähl

erw

ert

Zeit

- Aktualwert der Messung

- Keine Zählerwerte- Interpolation der Werte

notwendig

Zeit

- Große Auswahl anMessgeräten verfügbar

- Programreaktion im Falleeines Zählerüberlaufs oderDatentyp-Inkompatibilität


Messen aller Energiearten –Weitreichendes Portfolio einfach integriert in der Automatisierung

Komfortable Integration von Energiedaten durch SIMATIC Energy Suite

1 Measuring Instruments Directive – relevant für eichpflichtige Messungen

Messgeräte Integrierte Messfunktion

Messen elektrischer Energie Messen nicht-elektrischerEnergiearten

Messen elektrischer Energie

Produkt

Bezeich-nung

SIMATICET 200SPEnergyMeter

SIMATICS7-1200SM 1238

7Kx PAC-Serie

SITRANS-Serie

WKx 40 ET200SPMotor-starter

Kompakt-leistungs-schalter3VA

SINAMICS-Umrichter

SIMOCODEpro MotorManage-ment

MID1


ET 200SP AI Energy Meter –Übersicht Moduleigenschaften

Feature/Funktion Kundennutzen

Platzsparend im Schaltschrank

Bis zu 50 Module mit nur einemInterface Modul

Kommunikation mit PROFINEToder PROFIBUS

U = Spannung Ph-Ph und Ph-NI = Strom pro Phasef = NetzfrequenzCos φ = Leistungsfaktor pro Phase und GesamtS, Q und P = Schein-, Blind- und Wirkleistung fürφ = Phasenwinkel pro Phase und GesamtE = Energiezähler

Einfache Erweiterbarkeit beibestehenden Maschinen undKosteneinsparung bei Neuanlagen

Bietet Transparenz auchbei großen Maschinen im

Flexibilität in der Anbindung anbestehende Systeme

Über 200 Messwerte.Alle notwendigen Messwerte fürMaschinenebene undEnergieverteilung.à Möglichkeit die Nutzdaten mit bis zu256 Byte beliebig mit Messwerten zubelegen


ET 200SP AI Energy Meter –Hardware Anschluss

Spezielle Base Unit fürEnergy Meter

MLFB: 6ES7193-6BP00-0BD0

Stromversorgung

L1 und N werden direkt alsStromversorgung angeschlossen

Keine Versorgung über die 24V desInterface Moduls

Eingänge fürSpannungsmessung

L1 – L3 werden direktohne Spannungswandlerangeschlossen

Eingänge fürStrommessung

L1 – L3 werdenindirekt überStromwandlerangeschlossen

Messbereich zwischen110V – 230V PH – N

!


ET 200SP AI Energy Meter 480V AC

Messung mit 3 Phasenund 4 Leitern



3x Messung mit 1 Phaseund 2 Leitern


ET 200SP AI Energy Meter –Wahl des Stromwandler

Stromwandler von Siemens

4NC5xxx-xxxxx 7TK12xx 3NJ69x0-3Bxxx


Fünf praxisorientierte Merkmale charakterisierendie Ausrichtung des Motorstarters

Top-Highlights auf einen Blick Kompaktes DesignGleiche Abmessungen für alle Varianten

Schnelle MontageMontage- und Verdrahtungssystemmit Push-In und Energiebus

Starke PerformanceBis 5,5 kW in 4 Weiteinstellbereichen

Nahtlose IntegrationIm ET 200SP-System und im TIAPortal und TIA Selection Tool integriert

Fehlersichere Abschaltungmit SIL 3/PL eÜber Sicherheits-SPS oder überSicherheits-Schaltgeräte


Prozessabbild Motorstarter ET 200SP

Eingänge Ausgänge

Frei verwendbar © Siemens AG 2017Mai 2017Seite 21 Christian Vierthaler | DF FAXX.XX.20XX Autor / AbteilungSeite 21

Agenda

Motivation1







Produktionsebene

Der Status quo –Energiemanagement erfordert aufwändige Programmierung

Management-Ebene

Produktionsebene

Feld-Ebene

Manuelle Roh-datenverarbeitung

HardwareKonfiguration

KommunikationProgrammierung



Produktionsebene

Die innovative Lösung mit SIMATIC Energy Suite –Effiziente Integration – Einfach und schnell

Management-Ebene

Produktionsebene

Feld-Ebene

SIMATIC Energy Suite V14

Energiemanagementeinfach in dieAutomatisierung integriert

AutomatischeProgrammgenerierung


TIA

Port

alV1

4SIMATIC Energy Suite integriert das TIA Portals

STEP

7V1

4

PLCTags

Anwender-programm

PLCDatentypen

Win

CC

V14

BasicComfort &Advanced Professional

EnergySuite

V14

EnS*

Programm

WinCCLogging

Geführtes

Engineering

Programm

-Generator

Konfigurationder Archivierung

Konfigurationder Messstellen


Zähler-wert

Datenerfassung

S0-Impuls

Aktual-wert

PLC zur Datenerfassung

• PLC wird neben demAnwenderprogramm auch zurErfassung und Verarbeitung vonEnergiedaten verwendet

• Für SIMATIC Energy Suite V14alle S7-1500 (mind. FW 2.0)verfügbar

• Zur Datenerfassung könnenMessgeräte über eine dezentralePeripherie oder einenFeldbus angeschlossenwerden

DI-Signal

AI-SignalPRO

FIN

ET

S7-1500 S7-1200 S7-300/400/WinACOpen Controller


Energy Support Library V1.0

• Wird kostenlos als Download inSIOS angeboten

• Bibliothek mit Treiberbausteinenfür messende Siemens HW(ausschließlich PROFINET)

• Versions- und Produktzyklus istunabhängig von der Energy Suite

• Eigenständige Installation nötig

• Nach Installation ist Siemens HWals Energiedatenquelle anbindbar

ET 200 SPAI Energy Meter 480 VAC ST

SENTRONPAC 3200/42003VA2 8er ETU

SIMOCODE proMotormanagement V PN

SINAMICSG + S

Energy SupportLibrary (EnSL)


Energieobjekt – Was ist das?

Energieobjekt

• Beinhaltet die Informationen einerMessstelle

• Möglichkeiten der Datenanbindungvon der PLC oder einem SiemensMessgerät

• Erstellung des Energieprogrammsauf Basis der im EnO* enthaltenenInformationen

Energieobjekt≙

Messstelle

Eigenschaften eines EnO

Energiedatenquelle (Variable derPLC oder Siemens Messgerät)

Energiedatentyp (S0-Impuls,Aktualwert, Zählerwert)

2 4 1 9 0 6

Archivierungsoptionen (Archivie-rungsperiode, zu archivierende Daten)

Verbraucherinformationen (Einheit,Normierungsfaktor, Flussrichtung)


Das Energieprogramm

Energieobjekte

Maschine 1

Maschine 2

Infrastruktur

Programgenerator

• Automatische Generierung desProgramms inklusive Verschaltungund Aufruf der Baustein

• Ein Programmordner pro Energie-objekt enthält die Daten in Daten-bausteinen

EnormeZeitersparnisdurch Generierungdes komplettenProgramms

VermeidungeventuellerProgrammierfehler

AufwandsarmeErweiterung desEnergieprogramms

Generieren stattProgrammieren

Lizenzen


Archivierung der Daten

• Für exakte Zeitstempelung isteine Uhrzeitsynchronisationder CPU mit NTP-Server nötig

• Typische Archivierungs-Zeiträume vorkonfiguriert

• Erstellung eigenerArchivierungsperioden möglichè kleinste Periode = 1 Minuteè größte Periode = 24 Stunden

• Zusätzliche Synchronisierungdurch externen Impuls möglich

Datenarchivierung

15 Minuten

Typisch für elektrischeEnergieè Verrechnung

60 Minuten

Typisch für nichtelektrische Medien

Synchronisationsimpuls

Impuls, der den Beginn einer Archivierungs-periode angibt (nur PLC-Tags)è EVU-Impuls

thh:00 hh:15 tEVU

tEVU = EVU-Impuls

hh:00 = Volle Viertel-stunde der PLC-Zeit

tEVU tEVU

15min

tEVUhh:30

15min


tDauer einer

Archivierungsperiode

Zähl

erw

ert

ΔE

Welche Daten können archiviert werden?

Verbrauchwährend derletzten Periode

Aktualwert desZählers zumPeriodenende

tDauer einer

Archivierungsperiode

Aktu

alw

ert

MittlererLeistungswertder letztenPeriode


WinCC Professional

Archivierung der Datenin Tag-Logging-Archiven von WinCC

è Verfügbar in derWinCC Prof. Runtime

Datenarchivierung

CSV-Dateien

Archivierung der Datenin CSV-Dateien aufWebserver der PLC

è Verfügbar überDownload

CSV-Dateien werdenim Ladespeicher aufder MMC-Karte derPLC gespeichert

Anzahl der CSV-Dateien konfigurierbar(Anzahl und Größe in Abhängigkeit derMMC-Karte wählen)

CSV-Dateien sindals Ringpufferangeordnet

è Sind alle Dateienvoll, wird die Ältesteüberschrieben


Auswertung der Daten


Agenda

Motivation1






Visualisierung EnergieobjekteFaceplates

Name desEnergieobjekts

AktuelleWirkleistung

AktuelleEnergie-verbrauch

Strom2387 kWh

Wasser

25 kW

5670 l389 l/h


Visualisierung Energie ObjekteWinCC Comfort/Advanced - Grundsicht

AktuellerEnergie-verbrauch

AktuelleLeistung

Status desEnergieobjekts

Energieverbrauch der letztenPeriode

AktuelleLeistung

GesamtPeriodenzeit

aktuellePeriodenzeit

Leistungsmittel-wert derletzten Periode

Name Energieobjekt


Visualisierung Advanced Energie ObjekteWinCC Comfort/Advanced - Details

5 min Ansicht

DetailsPhase L1

DetailsPhase L2

DetailsPhase L3

Auswahl DatenName Energieobjekt

23.7 A

0 A

0 A


Visualisierung Energie ObjekteWinCC Professional - Grundsicht

AktuellerEnergie-verbrauch

AktuelleLeistung

Status desEnergieobjekts

Energieverbrauch der letztenPeriode

AktuelleLeistung

GesamtPeriodenzeit

aktuellePeriodenzeit

Leistungsmittel-wert derletzten Periode

Leistungsmittel-werte derletzten 7 Tage

Name Energieobjekt


Visualisierung Energie ObjekteWinCC Professional - Archivdatenansicht

Export derDaten über denausgewähltenZeitbereich

ManuelleÄnderung vonDaten

Zoomaktivieren

Name Energieobjekt

Zeitbereichwählen


Unsere Systemlösung Energiemanagement mit SIMATIC

Kosten Gesetze Image

SIMATIC Energy Manager PRO

Energieverbrauch überStandortgrenzen hinweg effizientund ökonomisch managen

Ziele Anlagenbetreiber

Energietransparenz

SIMATIC Energy Suite

Energie-Monitoring auf HMIund SCADA, Vorverarbeitung undÜberwachung auf PLC

IntegrierteEnergieerfassungErfassung derEnergienIn der Feldebene


SIMATIC Energy Manager Pro

Aus Daten Informationen generieren• Flexible Kennzahlendefinition• Anwenderspezifische Datenaufbereitung• Integrierte Statistikfunktionen• Mit einem Klick zur »richtigen« Information• Kennzahlendefinition per Drag & Drop und flexible

Darstellung (Widget)

Darstellung der Daten für eine schnelle Entscheidungsfindung

Darstellung von Kennzahlen

Darstellung bis zum mobilen Device


Energiemanagement –Einfach integriert in die Automatisierung

MaschinenbauerEinfache Bereitstellungvon Energie-Kennzahlen

SystemintegratorSchnelle Realisierung eines bedarfs-gerechten Energiemanagement Systems

EndkundeEnergietransparenzauf allen Ebenen

Ihre Anforderungen Ihr Vorteil mit Energie-management mit SIMATIC

Skalierbare Lösung von Energie-transparenz auf Produktionsebene bis zurunternehmensweiten Energie-Analyse

Automatische Generierung desProgrammcodes und hohe Flexibilität beider Anbindung von Energiearten undGeräten

Direkte Integration in Automatisierungs-Lösung ermöglicht Lösungen ohnespezifisches Energiemanagement Wissenund mit minimalen Aufwand


TIA Portal V14 –Die Lösung für alle Automatisierungsaufgaben!

Eine gemeinsameDatenhaltung

Einheitliches unddurchgängigesBedienkonzept

Gemeinsame,zentrale Dienste

Totally Integrated Automation Portal

Energiemanagement

Diagnose

Safety Integrated

Security Integrated

HMI Controller DistributedI/O

MotionControl DrivesIPC

PROFINET

Gemeinsames Datenmanagement

WinCC STEP 7 Startdrive


Bezeichnung Artikelnummer

EngineeringSIMATIC Energy Suite V14 Engineeringinkl. 10 Energy Objects (2x 5 EnO)

6AV2108-0AA04-0AH56AV2108-0AA04-0AA5

SIMATIC Energy Suite V14 Engineering Trial6AV2108-0AA04-0AH76AV2108-0AA04-0AA7

Runtime - SIMATIC Energy Suite S7-1500

5 Energy Objects (1x 5 EnO)6AV2108-0CF00-0BH06AV2108-0CF00-0BB0

10 Energy Objects (2x 5 EnO)6AV2108-0DF00-0BH06AV2108-0DF00-0BB0

50 Energy Objects (5x 10 EnO)6AV2108-0FH00-0BH06AV2108-0FH00-0BB0

100 Energy Objects (10x 10 EnO)6AV2108-0HH00-0BH06AV2108-0HH00-0BB0

Lizenzkonzept

- Alle Runtime Lizenzen sind countable und versionsneutral- Runtime Lizenzen werden zur V14 als CoL bereitgestellt

Download =DVD = Vorteile für den Kunden:

Kostengünstiger Einstiegauch für kleineApplikationenSkalierbarKunde kauft nur das was erwirklich brauchtZukunftssicherRT-Lizenz ist versions-unabhängigFlexibelLizenzen können frei in derAnlage verteilt werden

Anmerkungen:


Kunde A - Typ: »zentral« Kunde B - Typ: »verteilt«

Lizenzierungsbeispiele

PulseAnalogCounter

…144 Messstellen

HMI

CentralEnergy PLC14x

10er EnO-Lizenz1x

5er EnO Lizenz

∑ = 144 Messstellen

SCADA

Building #2Building #1 Building #3

HMI

75x

…

7x10 EnO

1x5 EnO

25 x

…

2x10 EnO

1x5 EnO

44 x

…

4x10 EnO

1x5 EnO

SCADA

Flexibles Lizenzkonzept ermöglicht individuelle Lizenzierung und berücksichtigt die wichtigsten Kundenszenarien:Verteilte Systeme und kontinuierliche Erweiterung

EnO – Energieobjekt (1x Energieobjekt = 1x Messstelle)

13x10er EnO-Lizenz

3x5er EnO Lizenz

CoLCoL

KeineEnergy SuiteRT. Lizenz*)

KeineEnergy SuiteRT Lizenz*)


Was kostet Energiemanagement mit SIMATIC?

1) L1 Preise für alle Preisangaben; 2) 100 Tags/Energieobjekt notwendig (Optimierung geplant mit V15)

IntegrierteEnergie-messung

EnergyManagerPRO

EnergySuite

Machine-based HMI SCADA – single station MES / IT Level

Kleine Applikation – 20 Messstellen

5 x AI Energy Meter3 x SENTRON PAC12 Peripherie-SignaleCPU1511

Engineering(10 EnO inkl.)1 x 10 Energieobjekte(Evtl. HMI Panel)

Ca.3.600 €1)

800 €

400 €

1.200 €

Mittlere Applikation – 50 Messstellen


Ca.7.500 €

Engineering4 x 10 EnergieobjekteWinCC RuntimeProfessional Δ Tags(8k) Tags2)

(Evtl. IPC, WinCCLogging, HMI Panel)

800 €1.600 €

2.400 €


Ca.21.000 €

Engineering9 x 10 EnergieobjekteWinCC RuntimeProfessional Δ Tags(65k) Tags2)(Evtl. IPC, WinCCLogging, HMI Panel)

800 €3.600 €

4.400 €

Energy Manager PROV7.0 inkl. 50 Tags

Tag Package 50

6.000 €

4.000 €

10.000 €

Große Applikation – 100 Messstellen


Agenda

Motivation1






Anwendungsbeispiele und Downloads

Energy Support Library (EnSL)– Download (ID 109741558)

• Download der aktuellstenEnergy Support Libraryinklusive Handbuch

• LINK zum Beitraghttps://support.industry.siemens.com/cs/document/109741558

SIMATIC Energy Suite – GettingStarted (ID 109739102)

• Anleitung zum Einbinden derHardware, welche von derEnergy Suite bzw. der EnergySupport Library unterstütz wird

• Beispielprojekt mit allenunterstützten Geräten derEnergy Support Library




Welche energiemessendenKomponenten und überlagertenSysteme werden von der SIMATICEnergy Suite unterstützt? (ID109482454)

• Auflistung aller Geräte, diekompatibel mit der EnergySupport Library und derSIMATIC Energy Suite sind

• Auflistung aller GSDML-Dateien die notwendig sind,um diese Geräte einzubinden


SIMATIC Energy Suite V14TRIAL Download (ID109741596)

• Anleitung zum Einbinden derHardware, welche von derEnergy Suite bzw. derEnergy Support Libraryunterstütz wird

• Beispielprojekt mit allenunterstützten Geräten derEnergy Support Library

• LINK zum Beitraghttps://support.industry.siemens.com/cs/ch/de/view/109741596



SIMATIC Energy Suite –Visualisierungsbeispiel(ID 109739775)

• Bibliothek mitVisualisierungsbeispielen bzw.Bildbausteinen zum Visualisieren derEnergiedaten der SIMATIC EnergySuite

• Verfügbar für Comfort Panels,Runtime Advanced und RuntimeProfessional

• Einfache und schnelle Anpassung vonKundenwünschen durch offenen Code


SIMATIC Energy Suite –Auswertungstool fürEnergiedaten mitArchivierungstyp SIMATICMemory Card (ID 109739772)

• Excel Marko zum einfachenImportieren und Auswerten derCSV-Dateien der Energy SuiteArchivierung

• LINK zum Beitraghttps://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109739772


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Christian VierthalerDigital Factory, Factory Automation

Freilagerstrasse 288047 Zürich

E-mail:[email protected]

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Date post:	24-Sep-2020
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Energy Suite – Energietransparenz im TIA Portal...L1 und Nwerden direkt als Stromversorgung...

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