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Siemens AG
Beitragstyp: Anwendungsbeispiel Beitrags-ID: 58856464, Beitragsdatum: 24.07.2013
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Lasten schalten mit S7-1200 und SENTRON PAC3200 über MODBUS TCP (Set 24)

  • Beitrag
  • Betrifft Produkt(e)
Aufgabe  
Energieversorgungsunternehmen stellen industriellen Abnehmern elektrischer Energie nicht nur die angefallene Wirkarbeit (in kWh) in Rechnung ("Arbeitspreis"), sondern verlangen zusätzlich ein Entgelt, sofern ein vorgegebenes Leistungslimit (in kW) überschritten wird ("Leistungspreis"). Dieses ist definiert als der Mittelwert der bezogenen Leistung über eine definierte Messperiode, gemessen an der Einspeiseleitung. Wird der vom EVU spezifizierte Leistungsgrenzwert überschritten, fällt für die gesamte Abrechnungsperiode (je nach Vertragsgestaltung z. B. 1 Monat oder 1 Jahr) der Leistungspreis an. Um dem zu entgehen, schalten Energiegroßabnehmer bei Spitzenlast kurzfristig entbehrliche Verbraucher ab. Daraus ergibt sich die folgende Aufgabenstellung:
  • Bezogen auf den Beginn der jeweiligen Messperiode soll ständig der Gesamtleistungs-Mittelwert aller Verbraucher ermittelt werden, um diesen für das Ende der Messperiode zu prognostizieren. Wird eine Überschreitung des Leistungslimits erwartet, sollen verzichtbare Verbraucher gemäß einer Prioritätenliste temporär abgeschaltet werden.

  • Die jeweiligen, auf die Messperioden bezogenen Gesamtleistungsmittelwerte, sollen als Nachweis gegenüber dem EVU protokolliert werden.

Lösung  
Zur Laststeuerung wird eine SIMATIC CPU S7-1200 verwendet. Zur Messung der Leistung bzw. der elektrischen Arbeit der Verbraucher kommen Multifunktionsmessgeräte SENTRON PAC3200 zum Einsatz. Als HMI wird ein Bediengerät KTP600 verwendet.

Die für die Laststeuerung benötigten, an der Einspeisestelle anfallenden Messdaten werden einzeln pro Verbraucher durch die Multifunktionsmessgeräte SENTRON PAC3200 erfasst und in der SPS summiert. Die SENTRON PAC3200 Geräte übermitteln die Daten über "MODBUS on TCP" an die Steuerung. Die bei drohendem Überschreiten des Leistungslimits erforderliche Abschaltung von Verbrauchern erfolgt direkt über den Digitalausgang des betreffenden SENTRON PAC3200 Geräts. Die zugehörigen Schaltbefehle hierfür erhalten die SENTRON PAC3200 Geräte von der SPS über die MODBUS-Kommunikation.

Bild 01

Die Datenprotokollierung erfolgt mit der Data Log Funktion der S7-1200 Steuerung. Jeweils am Ende jeder Messperiode wird der Gesamtleistungsmittelwert in eine csv-Datei im Ladespeicher bzw. auf die Memory Card geschrieben. Über den Webserver der S7-1200 Steuerung haben Sie jederzeit Zugriff auf die csv-Datei.


Bild 02

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Inhalt der Downloads

Download

Dokumentation 
Lasten schalten mit S7-1200 und SENTRON PAC3200 über MODBUS TCP
58856464_Set24_LoadSwitching_V1d1_de.pdf ( 1590 KB )
Code 
SIMATIC STEP 7 Projekt
(STEP 7 BASIC V11 SP2, WINCC BASIC V11 SP2)
58856464_Set24_LoadSwitching_V11_SP2_V1d1.zip ( 2718 KB )
Code 
SIMATIC STEP 7 Projekt
(STEP 7 BASIC V12, WINCC BASIC V12)
58856464_Set24_LoadSwitching_V12_V1d1.zip ( 2427 KB )

Hinweis zur Security
Vorsicht - Die in diesem Beitrag beschriebenen Funktionen und Lösungen beschränken sich überwiegend auf die Realisierung der Automatisierungsaufgabe. Bitte beachten Sie darüber hinaus, dass bei Vernetzung Ihrer Anlage mit anderen Anlagenteilen, dem Unternehmensnetz oder dem Internet entsprechende Schutzmaßnahmen im Rahmen von Industrial Security zu ergreifen sind. Weitere Informationen dazu finden Sie unter der Beitrags-ID 50203404.

Hinweis zur industriellen Anwendung
Diese Demo-Applikation stellt ein stark vereinfachtes Beispiel einer Spitzenlastüberwachung dar und hat nicht die Qualität einer industrietauglichen Lösung. Das Beispiel und das Zusammenwirken der Komponenten sind nicht für die produktive Nutzung in einer Industrieanlage oder Produktionsmaschine getestet.
Für die Implementierung einer industriell nutzbaren Lösung zur Spitzenlastüberwachung empfehlen wir Ihnen den Einsatz des Produktes SIMATIC powerrate, welches im Wesentlichen folgende Vorteile gegenüber des hier dargestellten Beispiels aufweist:

  • Präzise Erfassung des abrechnungsrelevanten Gesamtleistungs-Mittelwerts direkt an der Einspeisung.
  • Sichere Erfassung und Langzeitarchivierung der abrechnungsrelevanten Energiedaten.
  • Umfangreich Parametriermöglichkeiten zur Einflussnahme auf das Schaltverhalten der Verbraucher (online editierbare Prioritätenliste, minimale / maximale Ein- / Ausschaltzeiten der Verbraucher, Freigabe der Verbraucher unter Berücksichtigung von externen Abhängigkeiten).
  • Reporting Tool zur Erstellung von Verbrauchsauswertungen, Kostenstellenberichten und Dauerlinienberichten.
  • Einfache Anbindung an ein überlagertes Energiedaten-Managementsystem wie SIMATIC B.Data.
  • Industrietaugliches Mengengerüst und Skalierbarkeit der Lösung für anlagenweites Energiedatenmanagement und Spitzenlastüberwachung.
  • Chargenorientierte Energiedatenerfassung und Auswertung

Weitere Informationen zu den Produkten SIMATIC powerrate und SIMATIC B.Data finden Sie unter den Beitrags-IDs 67413153 und 68043160.

Letzte Änderung
TIA-Portal-V12-Projekt ergänzt

Securityhinweise
Um technische Infrastruktur, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches IT Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Weitergehende Informationen über Cyber Security finden Sie unter
https://www.siemens.com/cybersecurity#Ouraspiration.
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