Ganzheitliche Automatisierungskonzepte
Ethercat bietet in vielfältigen Anwendungsbereichen die Vorteile einer schnellen, flexiblen und gegenüber allen etablierten Gebäudebussystemen offenen Kommunikationstechnologie. (Quelle: Beckhoff; Grafik: b&a)
Bei der verteilten Leistungsmessung lassen sich an eine einzelne Spannungsmessung beliebig viele Strommessungen digital anschließen und damit trotz minimiertem Aufwand exakte Leistungswerte an jeder einzelnen Messstelle erfassen. (Quelle: Beckhoff; Grafik: b&a)
Hinsichtlich Effizienz und Nachhaltigkeit im Betrieb der meist komplexen Nichtwohngebäude sollte der Blick auf möglichst ganzheitliche Automatisierungsstrukturen gelegt werden. Denn nur diese stellen eine durchgängige Datenerfassung über alle Gewerke und Nutzungsbereiche hinweg sicher – die Grundvoraussetzung für das Erschließen aller Optimierungspotenziale. Hierbei sind nahezu keine Grenzen gesetzt, sodass auch ein abgestimmtes Betreiben von Gebäude- und Produktionstechnik sowie die Einbindung einer Energieinfrastruktur zum Beispiel für die Elektromobilität möglich werden.
Für letzteres Beispiel steht mit der Ethercat-Klemme EL6761 in Kombination mit der Software Twincat 3 IoT OCPP eine Komplettlösung zur Kommunikation mit der Ladeinfrastruktur und zu Elektrofahrzeugen bereit. Diese lässt sich nahtlos in die Gebäudeautomation integrieren. Das Open Charge Point Protocol (OCPP) standardisiert die Kommunikation zwischen Ladestationen für Elektrofahrzeuge und den zugehörigen zentralen Managementsystemen. Die Ethercat-Klemme EL6761 dient dabei als Kommunikations-Interface entsprechend IEC 61851 und ISO 15118.
Zunehmend wichtig ist für den Gebäudebetrieb ein leistungsfähiges Energiemanagement zur optimalen Versorgung innerhalb der Liegenschaft. Grundlage ist dafür eine präzise Leistungsmessung, wie sie nur Ethercat mit seiner Schnelligkeit und exakten Synchronisation ermöglicht. Eine Besonderheit ist das Konzept der verteilten Leistungsmessung, mit der sich effizient und kostengünstig auch in komplexeren Systemen exakte Leistungsmessdaten erzielen lassen. Zentrales Element ist die Sechs-Kanal-Strom-Eingangsklemme EL3446 für bis zu AC/DC-1-A-Messstrom. Mit ihr können selbst bei räumlich getrennter Spannungs- und Strommessung genaue Werte ermittelt werden. Entscheidend ist dabei, dass sich mit der EL3446 als reiner Strommessklemme alle relevanten elektrischen Daten des Versorgungsnetzes inklusive echter Leistungsmesswerte bestimmen lassen. Die für die Berechnung der Leistungsdaten erforderlichen Spannungswerte werden ihr über Ethercat von einer nur einmal pro Netzwerk zu installierenden Drei-Phasen-Leistungsmessklemme EL3443 übermittelt, und zwar über die verteilten Uhren (Distributed Clocks) von Ethercat zeitlich exakt synchronisiert. In den EL3446 werden dann Wirkleistung und Energieverbrauch für jede der jeweils bis zu sechs anschließbaren Phasen berechnet. Die Effektivwerte von Spannung und Strom sowie Wirk-, Schein-, Blindleistung bzw. Frequenz, Phasenverschiebungswinkel und Oberschwingung stehen somit zur Verfügung und ermöglichen eine umfangreiche Netzanalyse bis hin zum Energiemanagement. Dieses Konzept der verteilten Leistungsmessung – mit nur einer EL3443 und beliebig vielen EL3446 – minimiert den Hardwareund Installationsaufwand.