Az ehhez kapcsolódó termékek köre a fizikai mennyiségek érzékelésétől (lásd például az új, SCT-sorozatú áramváltókat) az adattovábbító eszközökön át (például az EK9160 típusú IoT-csatoló) egészen a TwinCAT automatizálási szoftverrel történő felhőalapú adatelemzésig terjed. Az EL3446 típusú árammérő termináltól kezdve a rendkívül hatékony, elosztott teljesítménymérési elrendezésekig bezárólag a Beckhoff erősáramú termináljainak széles választékával minden igény kielégíthető.
A folyamatosan működő, rendszerbe épített erősáramú mérőeszközök segítségével sokrétű, üzem közben történő elemzések végezhetők, melyek révén a normálistól eltérő viszonyok azonnal kimutathatók, lehetővé téve a gyors beavatkozást és az állásidő minimalizálását. Például egy gép teljesítményfelvételének folyamatos növekedése a csapágyak túlzott mértékű kopására, míg az energiafogyasztás állandó csökkenése minőségügyi problémákra utalhat.
Egészen mostanáig rendkívül összetett feladat volt az ilyen jellegű folyamatos állapotfigyelés biztosítása, mert drága, külső érzékelőket kellett hozzá alkalmazni, sok esetben speciális alkatrészek felhasználásával. A Beckhoff erősáramú termináljai segítségével mindez kis erőfeszítések árán, általános rendszereszközökkel kivitelezhető, sőt, már meglévő gépekbe vagy rendszerekbe utólagosan is beilleszthető.
Például egy kiépített motorkábelen végzett teljesítménymérés során immár milliszekundumok alatt érzékelhetők aszimmetrikus áramösszetevők, nem csupán közvetett úton, a motor hőmérsékletének szokatlan emelkedése révén. Akárcsak a rezgések esetében, a felharmonikusok szintjének emelkedésén keresztül kimutathatók rejtett mechanikai gyengeségek is.
Gyártási hatásfok növelése átlátható teljesítményviszonyok révén
A gépek és gyártóüzemek az évek során változó követelményeknek megfelelően dinamikusan növekednek, változnak, átalakulnak, vagy egyéb módon új elvárásokhoz idomulnak. Annak érdekében, hogy még az elavult rendszerek esetében is a lehető legnagyobb átláthatóságot biztosítsuk, célszerű egy mindenre kiterjedő, az összes lényeges erősáramú hálózati adatot megbízhatóan begyűjtő, és szükség esetén azok gyors, felhőalapú elemzését lehetővé tevő mérőrendszert kiépíteni.
A mérési értékek kiértékelésének megkönnyítése érdekében dolgozta ki a Beckhoff az ún. PQF-mutatót (Power Quality Factor – teljesítményminőség-tényező), amely egyetlen számértékként jellemzi egy gép vagy rendszer teljesítményfelvételének minőségét a frekvencia, feszültségszint, felharmonikusok vagy a szimmetria külön elemezése nélkül. Például amennyiben egy gép rosszul működik, és ezzel egyidejűleg a PQF-érték nullára esik, akkor levonható a következtetés, hogy a hiba oka nem magában a berendezésben, hanem a táphálózatban keresendő. Ezen információ alapján a hibák okai és hatásai lényegesen gyorsabban azonosíthatók, illetve elháríthatók. A PQF-mutató korai előrejelzésre is használható, így a felelősséggel kapcsolatos súlyponti kérdések tisztázását is megkönnyíti.
Elosztott teljesítménymérések: pontos adatgyűjtés költséghatékonyan
Az új, elosztott teljesítménymérési elvet alkalmazva különösen hatékonyan és kedvező költségek mellett lehet pontos elektromos hálózati adatokat begyűjteni, még összetett rendszerek esetén is. Ennek a koncepciónak központi eleme a hatcsatornás, váltakozó és egyenáramot 1 A-ig mérő, EL3446 típusú bemeneti terminál. Segítségével még fizikailag elkülönített feszültség- és áramszintekből is pontos teljesítményértékek határozhatók meg, de igazi különlegessége, hogy erősáramú árammérő terminálként a táphálózat összes lényeges elektromos jellemzőjét képes kiszámítani, az összes pillanatnyi teljesítményértékkel együtt.
A számításokhoz szükséges feszültségértékeket EtherCAT-hálózaton keresztül kapja meg a háromfázisú, EL3443 típusú erősáramú termináltól (amelyből hálózatonként elegendő egyet telepíteni). Az adatok szinkronizálását az EtherCAT elosztott órajele biztosítja. A hatásos teljesítményt és a felvett energiamennyiséget ezt követően az EL3446 mind a hat lehetséges fázisra külön-külön számítja ki, meghatározva a hatásos feszültség- és áramértékeket, a hatásos, látszólagos és meddőteljesítményeket, továbbá a frekvenciákat, fázistolásokat és felharmonikusokat. Mindezen információkat felhasználva mélyreható hálózati analízis és energiafogyasztási felügyelet végezhető.
A fent vázolt, mindössze egy darab EL3443 típusú és tetszőleges számú EL3446 típusú terminálon alapuló elosztott teljesítménymérési elv segítségével minimalizálható az áramköri egységek darabszáma, és jelentősen megkönnyíthető a telepítés, ráadásul a feszültségelosztáshoz nincs szükség külön kábelezésre. Mindezeken túlmenően az erősáramú mérések csatornánkénti költsége közel 50%-kal mérsékelhető ezzel a módszerrel, anélkül, hogy a mérési pontok számának növelése esetén csökkenteni kellene a mintavételi sebességet. A megoldás további előnye, hogy csak az EL3443 típusú terminált kell biztosítóval védeni, így a hagyományos erősáramú mérőrendszerekben alkalmazott lejövő ági biztosítók elhagyhatók.
Áramváltók és erősáramú terminálok széles választéka
Az SCT-sorozatú áramváltók alkotják a PC-alapú vezérlésre épülő, teljesen egységes erősáramú mérőlánc kezdőpontját. Rendkívül széles választékuk 1 A és 5 000 A közötti méréshatárig terjedően szinte minden alkalmazást lefed. Gyűrűs, nyitható vasmagos és háromfázisú transzformátorok egyaránt találhatók közöttük. Segítségükkel PC-alapú vezérlőrendszerek általános elemeiként, közvetlenül a szükséges pontokon alakíthatók ki megbízható erősáramú érzékelő elrendezések, lehetővé téve tág határok között skálázható, különféle felépítésű és képességű elrendezések kialakítását.
– Rendkívül széles az SCT-sorozatú eszközök választéka. Az épületvillamosságban használt, kedvező árfekvésű, háromfázisú transzformátoroktól kezdődően a gépekbe épített általános ipari transzformátorokon át egészen a különösen szigorú követelményeket támasztó bevizsgálóállomások és tesztelőkörnyezetek számára kínált megoldásokig terjed.
– A kiválasztandó alkatrész fajtája a felhasználási terület jellegétől függ. Gyűrűs áramváltókat újonnan kialakított rendszerekbe célszerű beépíteni költséghatékony, precíziós adatgyűjtéshez. Könnyű felszerelhetőségük következtében a nyitható vasmagos transzformátorokat utólagos telepítések esetén ajánlott választani.
Az EtherCAT erősáramú terminálok is sokrétűen skálázhatók, számos különféle területen alkalmazhatók a karbantartástól a zárt hurkú szabályozókörökön át egészen az erősáramú ellenőrző megfigyelésekig. Képességeik a pontosságuk és adatgyűjtési sebességük tekintetében térnek el egymástól; mintavételi idejük a másodperces és milliszekundumos tartománytól egészen mikroszekundumokig terjedhet, az utóbbi esetben oszcilloszkópos funkciókhoz kapcsolódóan.
– Egyszerű mérési művetekhez – például feszültségszint, frekvencia vagy fázishelyzet figyeléséhez – az EL3483 típusú hálózatmonitorozó vagy az EL3423 típusú erősáramú terminált ajánlja a Beckhoff.
– Az EL34xx-sorozatú terminálok néhány milliszekundumos időállandójú méréseket képesek kezelni, amik például zárt hurkú gépszabályozási körökben fordulnak elő.
– Pillanatnyi áram- és feszültségértékek – például tesztelő rendszereken belüli – megfigyeléséhez szükséges, mikroszekundum pontosságú mintavételezés az EL37xx-sorozatú, nagy teljesítőképességű terminálokkal biztosítható. Mivel ezek a modulok a PLC számára pillanatnyi áram- és feszültségértékeket szolgáltatnak, rendkívül magas szintű rendszerintegrálást tesznek lehetővé.
– Az EL37xx termékcsalád egységeihez képest az EL34xx-sorozatú terminálok lényegesen könnyebben programozhatók, többek között annak köszönhetően, hogy előre beállított SI-mértékegységeket, közvetlen belső statisztikai elemzési műveleteket, valamint előzetesen megadott alsó, illetve felső határértékek átlépésére figyelmeztető funkciókat tartalmaznak.
Számos speciális képességük révén az EtherCAT-alapú erősáramú terminálok további lehetőségeket is tartogatnak felhasználóik számára. Ilyen például a minimum/maximum/átlagérték elemzés, előre beállított időintervallumokra számított összteljesítmény, az áram- és feszültségjelek felharmonikusainak analízise a 63. felharmonikusig terjedően, vagy a felhasználó által kezelt bemeneti jelek. Egyre inkább előtérbe kerül a hiba vagy a szimmetrikus áramok mérésének kérdése, amire az EL3453 típusú terminál már alapkiépítésében is képes, belső négycsatornás árammérő fokozatának köszönhetően. Ennek révén például felfedhetők szigetelési hibák, még mielőtt egy gép védelmi biztosítója hirtelen működésbe lépne.
Felhőalapú kommunikáció és adatelemzés
Az erősáramú mérési adatok vagy a helyi vezérlő PC-n, vagy az EK9160 típusú IoT-csatolón keresztül juttathatók el a felhőbe. A TwinCAT automatizálási szoftver segítségével a tervezéstől és a PLC-funkcióktól kezdődően a mozgásvezérlésen és a biztonsági funkciók kezelésén keresztül egészen a megjelenítésig, a méréstechnikai műveletekig és a kommunikációig terjedően minden gépi feladat a helyi vezérlő PC-n fut. Mindezek mellett a TwinCAT Power Monitoring szoftver különleges táphálózat-elemző funkciókat is nyújt. Az IoT-csatolóval OPC UA PubSub vagy MQTT protokollon keresztül biztonságosan és könnyedén eljuttathatók az erősáramú adatok a kívánt felhőtartományba, lehetővé téve felhőalapú tervezést, központosított adatelemzést, vagy akár különféle nyilvános felhőkörnyezetek által kínált tárolási szolgáltatások beépítését is.
Az EK9160 típusú IoT-buszcsatoló különlegessége, hogy az EtherCAT-alapú be/ki meneteket képes közvetlenül összekötni IoT-hálózattal, külön vezérlőprogram nélkül. Az E-busz jelek különféle IoT-átviteli protokollokra való átültetésével lehetővé teszi a be/ki meneti adatok átadását felhőalapú kommunikációs és adatfeldolgozó szolgáltatások számára, mindezt egyszerűen és szabványos eljárások szerint.
Mindehhez se külön vezérlőre, se járulékos programozásra nincs szükség: a be/ki meneti adatok bármely böngészőn keresztül, egyszerű párbeszédablakban felparaméterezhetők a rendszer webszerverén keresztül. A megfelelő felhő- és biztonsági műveletek, úgymint hitelesítés, titkosítás stb. szintén elvégezhetők böngészővel. A paraméterek beállítását követően a buszcsatoló digitális vagy analóg be/ki meneti értékeket továbbít a kapcsolódó időbélyegekkel együtt a kiválasztott felhőszolgáltatásnak. Az internetkapcsolat megszakadása esetén az átküldendő információkat helyileg is képes tárolni.
Az erősáramú felügyeleti rendszerek működése a táphálózati adatok gyors, felhőalapú elemzésével optimalizálható. A TwinCAT Analytics az ilyen jellegű feladatokhoz ideálisan illeszkedő programcsomagként szelektív és folyamatos analízist egyaránt lehetővé tesz, a felhasználói igényekhez igazodóan. Például a TwinCAT Analytics Service Tool nevű eszköz a technikusokat segíti az üzembe helyezési műveletek során, míg az Analytics Workbench fejlett képességekkel rendelkezik, programkódok automatikus előállítását támogatva, sőt, napi 24 órás, folyamatos futtató környezetben egységes, folytonos analízis is végezhető vele. A gépgyártók így egyedi adatfeldolgozási lehetőségeket kínálhatnak ügyfeleiknek, önmaguk is új prediktív karbantartási mechanizmusok kidolgozójává válva.
