Erfassung des Energieverbrauchs mit S7-1500 als Vorbereitung für Energieeinsparungen

Das Thema Energiesparen hat für viele Unternehmen an Bedeutung gewonnen. Dabei spielen nicht nur die steigenden Strom- und Gaspreise eine Rolle, sondern auch der Nachhaltigkeitsgedanke.

Der erste Schritt zum Energiesparen ist immer, Transparenz über den aktuellen Verbrauch zu schaffen. Anschließend können die größten Einsparpotenziale identifiziert und priorisiert angegangen werden.

Im Folgenden möchten wir Möglichkeiten der Energieerfassung aufzeigen und uns dabei auf die Erfassung der elektrischen Energie konzentrieren.

Die folgende Abbildung zeigt zwei mögliche Varianten zur Erfassung von dreiphasigen elektrischen Energieverbrauchen. Natürlich können auch einphasige Verbraucher erfasst werden.

Die linke Variante basiert auf dem Einsatz von Stromwandlern. Zusätzlich wird die Spannung erfasst.

Die zweite Variante eignet sich besonders für den Einsatz in bestehenden Anlagen, da hier anstelle von Stromwandlern Rogowski-Spulen zur Erfassung der Ströme eingesetzt werden.

Beide Varianten haben gemeinsam, dass neben den offensichtlichen Strom- und Spannungswerten auch Daten wie Leistungsfaktor, Phasenwinkel oder elektrische Energie erfasst werden können.

Die Stromwandler werden in beiden Fällen an ein Energy Meter für die ET200SP angeschlossen. In einer ET200SP Station können mehrere Energy Meter parallel betrieben und auch weitere digitale und analoge Ein- und Ausgänge angeschlossen werden.

Zur Auswertung und Anzeige der Daten kann die Energy Suite verwendet werden. Diese erzeugt das notwendige PLC-Programm und bietet fertige Bildobjekte zur Verwendung in WinCC Systemen.

Das folgende Beispiel zeigt eine mögliche Konfiguration für neun Messstellen an drei verschiedenen Standorten mit Stromwandlern, einer S7-1500 und der Energy Suite zur Erfassung und Archivierung der Daten auf der Speicherkarte.
Für jede Messtelle ist ein sogenanntes Energie Objekt (EnO) notwendig. In diesem Beispiel werden also neun EnO benötigt.

1. Wir gehen davon aus, dass bereits eine gültige Lizenz und Installation von STEP7 V18 und ggf. WinCC Adv. V18 vorhanden ist

Die Auswahl der Stromwandlers muss anhand verschiedener Kriterien geschehen und kann nicht pauschal festgelegt werden. Bei der Auswahl hilft der folgende FAQ:
Wie wählen Sie einen Stromwandler für das ET 200SP Energy Meter aus und schließen ihn an das Modul an?

Für die Verwendung der Energy Suite gibt es ein „Getting Started“, welches die ersten Schritte erläutert.

Die Anzeige der Daten kann entweder in ein bestehendes WinCC System wie WinCC Comfort, WinCC Advanced, WinCC Professional oder WinCC V7 integriert werden.
Sollen im ersten Schritt die Daten nur ausgewertet werden, so ist es möglich die auf der S7-1500 angelegten Archive mittels Excel Makros auszuwerten. Dabei hilft das folgende Anwendungsbeispiel:

SIMATIC Energy Suite - Darstellungsbeispiel der Energiedatenfiles

Weitere Informationen zur Energy Suite sind auf der Übersichtsseite zu finden:
SIMATIC Energy Suite im Online Support

Bezüglich der Energy Meter ist im folgenden Beitrag eine Linksammlung und Erklärung zu den Unterschieden zu finden:

Welche Ausführungsformen gibt es bei den SIMATIC ET 200SP Energy Meter und was sind die Unterschiede zwischen den ST- und HF-Energy Meter?

Neben den ET200SP Energy Metern gibt es noch weitere Geräte aus dem Siemens Portfolio die in diesem Kontext genutzt werden können.  (z.B.SENTRON Messgeräte 7KM PAC)

Dazu der folgende Beitrag:
Einfacher Zugriff einer SIMATIC S7-1200/1500 auf SENTRON PAC Geräte mit der SENTRON Communication Library für SIMATIC TIA-Portal

Indirekt können auch nicht unterstützte Geräte angebunden werden. Hier die Erläuterung für PROFIBUS:
Ist bei der Energy Suite eine Kommunikation der IO-Geräte zur CPU über PROFIBUS möglich?

Hinweis:
Die in diesem Beitrag beschriebenen Informationen beziehen sich auf den Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags (Stand: Februar 2023).

Viele Grüße
Eure Fachberatung Deutschland (JS)