Ein Problem für die Branchen Baugewerbe und Fertigung ist die Blindleistung, die Mehrkosten verursacht. Diese entstehen, weil ein niedriger Leistungsfaktor (durch hohe Blindleistung) zu höheren Energiekosten und einer möglichen Überlastung der Infrastruktur führt. Stromversorger können für diese überschüssige Blindleistung Gebühren erheben. Baustellen und andere Industriestandorte mit schweren Geräten, die Blindleistung verbrauchen, sind dafür besonders anfällig.
Mit dieser Problematik im Hintergrund hat Advantech kürzlich für ein Bauunternehmen ein industrietaugliches, anpassbares FMS zur Kostenoptimierung seiner Bauprojekte entwickelt. Vor allem die Energiekosten vor Ort sollten in Echtzeit überwacht werden. Eine weitere Herausforderung war der ständige Standortwechsel des Bauunternehmens. Dies führte zur Idee, ein FMS auf Basis eines Software-as-a-Service-Modells anzubieten, mit dem Kunden die Lösung bei Bedarf mieten.
Darüber hinaus musste das neue FMS über industrietaugliche Hardware verfügen und einfach anpassbar sein. Nutzer können so Leistungsmerkmale, Funktionen, Farbe etc. nach ihren Wünschen gestalten. Der Hersteller kombinierte dafür die Energy-Box-Hardware des FMS mit seiner Wise-IoT-Suite. Die Cloud-native Plattform mit geringem Code-Umfang wurde für die nahtlose industrielle IoT-Entwicklung und Datenintegration entwickelt. Mit ihrer offenen Architektur und Edge-/Cloud-Kombination verbessert die Suite die Datengenauigkeit, liefert Echtzeit-Einblicke und ermöglicht skalierbare, datengesteuerte Lösungen für die Märkte Fertigung, Bauwesen, Energie und Logistik.
Die Wise-IoT-Suite speichert Daten und führt Berechnungen für verschiedene Szenarien durch. Zu den Funktionen zählen dynamische Tarife, Abrechnungskosten und Energieverbrauchsprognosen für den kommenden Monat. Hinzu kommt die Integration des Advantech-FMS mit dem Open-Source-Visualisierungs- und Dashboard-Tool Grafana. Das No-Code-Tool bietet die Möglichkeit, die Anwendungsansicht zu ändern. Einfaches Bearbeiten und Anpassen des Panels an individuelle Anforderungen unterstützt das unkomplizierte Hinzufügen und Entfernen von Elementen, Diagrammen und Messungen.
Aufbau des Systems
In der FMS Energy Box befindet sich das Herzstück des Systems: das IoT-Gateway-Modul ECU-1051, das Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2.000 Parametern pro Sekunde verarbeitet, filtert, neu berechnet und an das Cloud-System sendet. Es verfügt über ein integriertes Protokollkonvertierungstool, um mit 99% der OT/IT-Komponenten/-Systeme zu kommunizieren. Durch MQTT, RestAPI und Modbus lässt sich die Datenintegration mit Systemen wie ERP, BMS, MES und externen Datenbanken einfach handhaben.
Ein weiteres Hardwaremodul ist der Energiezähler 96PD-01283 des Herstellers. Er kann über 25 separate Parameter messen: Energieverbrauch, Leistung, Stromstärke, Spannung, Leistungsfaktor, Frequenz, Klirrfaktor und Phasenverschiebung. Der Zähler ist hochempfindlich und liefert Daten mit hoher Auflösung. Da er Stromwandler anstelle einer direkten Verbindung verwendet, ist die Installation fast überall möglich. Die einzige zu berücksichtigende Größe ist der Leitungsdurchmesser am Installationsort, der für die Auswahl des optimalen Stromwandlers ausschlaggebend ist. Für den Fall eines Stromausfalls ist eine optionale USV von Advantech erhältlich.
Das System besteht aus einem vorkonfigurierten Satz von Messgeräten, die mit Stromwandlern schnell und ohne Änderung des elektrischen Aufbaus installiert werden können. Die Geräte messen alle wichtigen Netzwerkparameter in Echtzeit, bevor sie gefiltert und über das Netzwerk an die Cloud übertragen werden. Das FMS von Advantech ist darüber hinaus skalierbar: Es ermöglicht die sichtbare Verbindung mehrerer Messsätze sowie die Definition von Benutzerprofilen und entsprechenden Berechtigungen zur Anzeige spezifischer Daten. Bei der Implementierung ist lediglich die bevorzugte Art der Internetverbindung zu berücksichtigen. Diese kann direkt über ein Standard-Netzwerkkabel zum Internetanschluss erfolgen oder, falls für einen entfernten Standort erforderlich, stellt das Unternehmen ein LTE-Modul für die Nutzung mit einem Mobilfunknetz bereit. Für letzteres muss der Endnutzer die entsprechende SIM-Karte vorhalten, um die Datenübertragung in die Cloud zu unterstützen.
SaaS oder vor Ort
Die Wise-IoT-Suite für das SaaS-Modell ermöglicht den Zugriff von überall (mit Datenanzeige in jeder Sprache), ohne dass eine lokale Rechner-Infrastruktur erforderlich ist. Advantech bietet auch eine lokale, serverbasierte Lösung als Alternative. Die Wahl zwischen SaaS und einer lokalen Lösung ist ein weiteres Unterscheidungsmerkmal.
Ob SaaS oder als Lösung vor Ort, das FMS eignet sich für zahlreiche industrielle Anwender, wie Baustellen und Einrichtungen, in denen Kostenplanung und Blindleistungsanalyse eine wichtige Rolle spielen. Auch dezentrale Fertigungsanlagen profitieren davon. Weitere Nutznießer sind Logistikzentren und Gewerbegebäude.
Anwender profitieren vom vollständigen Zugriff auf aktuelle und historische Daten der angeschlossenen Zähler in Echtzeit; der Möglichkeit, personalisierte Berichte zu erstellen; der Echtzeitüberwachung des Blindstromverbrauchs, um zusätzliche Gebühren zu vermeiden; und der Überprüfung, ob der optimale Tarif entsprechend dem Verbrauch genutzt wird. Das System kann auch Ausfälle anhand wichtiger elektrischer Parameter vorhersagen und Datensätze für ESG-Berichte erstellen, einschließlich Berechnungen des CO2-Fußabdrucks.
Industrietaugliche Hardware
Ein weiteres zentrales Merkmal ist die Hardware in Industriequalität, wobei sich der Energiezähler und das Gateway bereits in Fabriken, der Schwerindustrie sowie Öl- und Gasplattformen bewährt haben. Das integrierte Protokollkonvertierungstool des Gateways unterstützt die Kommunikation mit fast allen Komponenten und Systemen von Drittanbietern, während Nutzer auch von vollständig editierbaren Dashboard-Sets profitieren. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Auswahlmöglichkeit, welche Daten in Echtzeit und welche erst nach Überschreiten von Grenzwerten berechnet werden.
