Proton / Wit AG

Proton Automation GmbH
Planer Abend 22. Okt. 2015
zum Thema
Intelligente Fernwärmenetze
Übersicht
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Fernwärmenetze ohne Vernetzung
Vor- & Nachteile
Intelligente Fernwärmenetze
Vor- & Nachteile
Ziele von Betriebs- und Projektleiter
Empfehlungen bezüglich:
Kommunikationsmedien (Glas /Kupfer/Funk)
Kommunikationsprotokolle (Modbus, KNX, BacNet, proprietär)
Modulares Webbrowser Bedienungskonzept
Intelligente Fernwärmeregler
Übersicht offener Systemkomponenten
Klassische Fernwärmenetze
Aufbau einer Wärmezentrale
 Erzeugung der Wärme mittels Holz, Gas, Oel
 VL Temperatur konstant oder nach AT
 Differenzdruck Heizzentrale nach AT (neuer)
 Fernwärmeunterstationen mit lokalem Regler
 Bedienung / Service / Wartung vor Ort
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Vorteile
Einfache Bedienung
 Keine Störungen wegen Busausfällen
 Keine Kosten für Verbindungsleitungen
 Keine übergeordnete Steuerung nötig
 Lokale Betreuung der Anlage nötig
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Nachteile
Kundenbeschwerden schwierig belegbar
 Keine zentralen BWW Ladebefehle möglich
 Keine Lastoptimierung möglich
 Keine online Verbraucher- / Zählerdaten
 Wenig Optimierungsmöglichkeiten
 Keine Integration in Contracting Umgebung
 Keine Schlechtpunktmessung
 Benötigt lokales Betreuungspersonal
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Intelligente Fernwärmenetze
Aufbau einer Wärmezentrale
 Erzeugung der Wärme mittels Holz, Gas, Oel
 VL Temp. in engen Grenzen nach AT
 Differenzdruck nach Schlechtpunkt im Netz
 Fernwärmeunterstationen mit Kommunikation
 Zählerfernauslesung
 Bedienung / Service / Wartung meist zentral
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Vorteile
Belegbare Daten bei Beschwerden
 Zentrale BWW Ladebefehle möglich
 Lastoptimierung möglich
 online Verbraucher- / Zählerdaten vorhanden
 Bessere Interaktion mit den Nutzern
 Optimierungsmöglichkeiten
 Integration in Contracting Umgebung
 Benötigt weniger lokales Betreuungspersonal
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Praxisbeispiele
Bypasse in Anlagen, zu hohe RL Temp.
 Lüftungsanlagen verursachte hohen RL
 Falsche BWW Ladefenster eingestellt
 online Verbraucher- / Zählerdaten vorhanden
 Integration der Daten in SAP System
 Kessel / Speicher Optimierungsmöglichkeiten
anhand von Online Daten
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Energieauswertung
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Energiedatenauswertungstool:
Monatswerte, Tageswerte, Leistungsspitzen, Bereitstellen einer Schnittstelle zur
Weiterverarbeitung
z.B. in Excel
Energiedatenauswertung über das Gesamtsystem, Gruppenweise und Objektweise
Archivierung Energiedaten
Bereitstellen von Trends
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Youtube Video: https://www.youtube.com/watch?v=fhvhWQ4D2oQ
Archivierung Ihrer Daten Architektur
vom Einzelplatzsystem bis zu einer redundanten Mehrplatzlösung
Remote Clients
über Terminalserver
oder WEB
Plant Network / Intranet / Internet
Router / Firewall
Berichte
Graphen
Wartung
Labor
...
Router / Firewall
Netzwerk-Büro
ACRON
Datenbank
Mirror
iFIX
Wizcon
Visualisierung
oder
WinCC
REDUNDANT
InTouch
Wonderware
ACRON Software-Architektur
ACRON
DESIGNER
ACRON
REPORTER
DATEN
DATEN
-Prozessdaten
-Handeingaben
-Laborwerte
Wizcon WinCC
ACRON
SERVICE
KONFIGURATION
VERDICHTET
Tag, Woche
Monat, Jahr
iFIX
LIMS / Rel. Database
ABB
-Anlage/Projekt
-Datensicherung
-Benutzerrechte
InTouch
-OPC
-ODBC
-CSV
Advanced Control System
PRODUCTION PROCESS
-OPC Server
-ODBC
-CSV
-EXCEL
ACRON Unternehmenslösung
ACRON
REPORTER
ACRON
DESIGNER
ACRON
SERVICE
Internet/Intranet
Niederlassung 1
Niederlassung 2
Niederlassung x
ACRON Verarbeitung der Daten Kontiprozesse
Prozeßdaten
Handwerte
MeldungsStörungs+
mit
mit
Instandbeliebigem beliebigem haltungsZeitintervall Zeitintervall
daten
.
Hauptintervall
Daten
1 min 12 h
Werte
Nebenintervall
Daten
1 min 12 h
Werte
TagesSchicht
Daten
Nebentagesdaten
Wochendaten
Monatsdaten
Jahresdaten
ACRON Calculation Engine
• Zugriff auf alle Verdichtungsstufen
• Funktionsbibliothek
- Mathematische Funktionen
- Zeit- und Datumsfunktionen
- Binäre Funktionen
• Bedingte Anweisungen ( If - Bedingungen)
• Rechengrößen können Referenzen auf andere
Rechengrößen haben
ACRON
REPORTER
ACRON Reporter
-dokumentenechte Darstellung
-freie Gestaltung der Reports
-Reportvorlagen
-als PDF oder ACRON Format
-Berechnungs-Engine im Reporter
ACRON Reporter/Berichtsdaten
-Darstellung der Berichtsdaten vom Jahreswert bis hin zu den Prozesswerten
-Grafische Vorschau der Daten
Archivierung
Archivierung
Verrechnung
Nachteile
Etwas teurer in der Anschaffung
 Störungen wegen Busausfällen
 Kosten für Verbindungsleitungen
 Es benötigt eine übergeordnete Steuerung
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Welche Ziele hatte der Betriebsleiter?
Zentrales Alarmmanagement für Pikett
 Er möchte nur ein MSRL Ansprechpartner
 Möglichste wenig Störungen der Anlagen
 Schneller Zugriff auf die lokale Visualisierung
 Schneller Support bei MSRL Störungen
 Eine einfache Bedienung der Anlage haben
 Möglichst immer die gleiche Anlagenvisu.
 Trendkurven zur Analyse der Störungen
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Welche Ziele hatte der Projektleiter?
Er möchte nur mit einer Person verhandeln
 Mithilfe in der Offert Phase (zweite Meinung)
 Eine kostenoptimierte Anlage erstellen
 Wenig Probleme bei der Abwicklung
 Trendkurven zur Optimierung der Anlage
 Einbindung in die Verrechnungsabteilung
 Pauschale Wartungs- Servicekosten/Jahr
 Rasche Übergabe an den Betrieb
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Kommunikationsmedium Glas
Kommunikationsmedium Glas
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8 Vorteile von Glasfaser- gegenüber Kupferkabeln.
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Glasfaserkabel gehören zu den gebräuchlichsten
Übertragungsmedien für Neuverkabelungen und
Upgrades. Dies gilt sowohl im Backbonebereich, als
auch für einfache Netzwerk-Verbindungen bis zum
Schreibtisch. Glasfaser bietet dabei viele Vorteile
gegenüber Kupfer.
Kommunikationsmedium Glas
Glasfaserkabel ist eines der beliebtesten Medien für Neuverkabelungen und Aufrüstungen, zu
denen auch Backbone-, horizontale und sogar Desktop-Anwendungen zählen. Glasfaser bietet
eine Reihe von Vorteilen gegenüber Kupfer.
1.Größere Bandbreite
Glasfaser bietet mehr Bandbreite als Kupfer sowie eine standardisierte Leistung von bis zu 10
Gbit/s und mehr. Eine größere Bandbreite bedeutet, dass Glasfaser mehr Daten mit einer
höheren Genauigkeit als Kupferleitungen übertragen kann. Dabei gilt es jedoch zu beachten,
dass die Geschwindigkeiten bei Glasfaser von dem verwendeten Kabeltyp abhängen.
Singlemode-Glasfaser bietet die größte Bandbreite und keinerlei Bandbreitenbedarf.
2.Geschwindigkeit und Distanz
Da das Glasfasersignal aus Licht besteht, tritt während der Übermittlung ein sehr geringer
Signalverlust auf, wodurch eine Übertragung von Daten mit höheren Geschwindigkeiten und
über größere Distanzen hinweg möglich ist. Glasfaserstrecken sind nicht wie ungeschirmte
Twisted-Pair-Kupferkabel auf 100 Meter begrenzt (ohne Verstärker). Sie hängen vielmehr von
Kabeltyp, Wellenlänge und Netzwerk ab. Entfernungen können von 550 Meter bei 10-Gbit/sMultimode bis 40 Kilometer bei Monomode-Kabeln reichen.
Kommunikationsmedium Glas
3.Sicherheit
Mit einem Glasfaserkabel sind Ihre Daten sicher. Es strahlt keine Signale aus und ist besonders
abhörsicher. Wenn das Kabel angezapft wird, ist dies sehr leicht zu überwachen, da aus dem
Kabel Licht austritt, wodurch das komplette System ausfällt. Das bedeutet Sie wissen sofort,
wenn versucht wird, die physische Sicherheit Ihres Glasfasersystems zu umgehen.
Glasfasernetzwerke ermöglichen es Ihnen auch, all Ihre Elektronik und Hardware an einer
zentralen Stelle zu positionieren. Damit gehören Kabelschränke mit Anlagen, die im ganzen
Gebäude verteilt sind, der Vergangenheit an.
4.Immunität und Zuverlässigkeit
Glasfaser überträgt Daten mit extremer Zuverlässigkeit. Es ist vollständig immun gegen viele
Umgebungseinflüsse, die Kupferkabel beeinträchtigen können. Der Kern besteht aus Glas,
einem isolierenden Material, durch das kein Strom fließen kann. Es ist immun gegen
elektromagnetrische und Funkfrequenz-Interferenzen (EMI/RFI), Signalüberlagerungen,
Impedanzprobleme u.v.m. Glasfaserkabel lässt sich problemlos in der Nähe von
Industriegeräten verlegen. Es ist außerdem weniger anfällig für Temperaturschwankungen als
Kupfer und kann daher auch unter Wasser verwendet werden.
Kommunikationsmedium Glas
5.Design
Glasfaserkabel ist leicht, dünn und haltbarer als Kupferkabel. Zum Erreichen von höheren
Geschwindigkeiten mit Kupferkabel müssen Sie ein Kabel höherer Güte verwenden, das
üblicherweise einen größeren Außendurchmesser aufweist, mehr wiegt und in der Kabelpritsche
mehr Platz einnimmt. Bei Glasfaserkabel gibt es nur sehr geringe Unterschiede bei
Durchmesser oder Gewicht. Außerdem sind die Zugspezifikationen je nach konkretem Kabel bis
zu 10 Mal höher als bei Kupferkabel. Dank seines kleinen Durchmessers ist es leichter zu
handhaben und benötigt viel weniger Platz im Kabelkanal. Und zudem kann Glasfaser leichter
getestet werden als Kupferkabel.
6.Migration
Durch die starke Ausbreitung und die geringeren Kosten von Medienkonverter ist die Migration
von Kupfer auf Glasfaser wesentlich einfacher geworden. Die Konverter bieten problemlose
Verbindungen und gestatten die Verwendung der bestehenden Hardware. Glasfaser kann bei
geplanten Aufrüstungen in das Netzwerk integriert werden. Außerdem wird die Planung von
zukünftigen 40- und 100-GbE-Netzwerken durch die bevorstehenden 12- und 24-stängigen
MPO-Kassetten, Kabel und Hardware einfacher.
Kommunikationsmedium Glas
7.Feldterminierung
Obwohl die Terminierung von Glasfaser noch immer schwieriger ist als bei Kupfer, haben die
technologischen Fortschritte das Terminieren und Verwenden von Glasfaser in der Praxis
erleichtert. Schnellspleißgeräte mit automatischer Fluchtung ermöglichen ein schnelles Spleißen
vor Ort. Automatisch fluchtende Pins sorgen für Genauigkeit. Zudem sorgt die Verwendung von
Pigtails und vorterminierten Kabeln für schnelle und einfache Verbindungen.
8.Kosten
Die Kosten für Glasfaserkabel, Komponenten und Hardware sinken kontinuierlich. Insgesamt ist
Glasfaserkabel auf kurze Sicht zwar teurer als Kupferkabel, auf lange Sicht kann es aber
kostengünstiger sein. Glasfaser ist üblicherweise kostengünstiger zu warten, verursacht
weniger Ausfälle und erfordert weniger Netzwerk-Hardware. Außerdem haben die Fortschritte in
der Feldterminierungstechnologie auch die Kosten von Glasfaserinstallationen verringert.
Kommunikationsmedium Kupfer
Für kurze Entfernungen bis ca. 500 m durchaus geeignet.
Der Einsatz von Kupferleitungen zur Kommunikation in Nahund Fernwärmenetzen > 100m, ist möglicherweise einfacher
im Aufbau und ggf. auch kostengünstiger als Glasfaserverbindungen.
Meist wird diese Art des Kommunikationsmediums von
firmenspezifischen Protokollen verwendet, welche keine
Industrie Standards benutzen. Somit ist ein flexibler und
offener Datenaustausch zu allen Anlagen nicht gewährleistet.
Es wird eine Lieferantenabhängigkeit in Kauf genommen.
Kommunikationsmedium Funk
Für kurze Entfernungen bis ca. 500 m geeignet.
Der Einsatz von Funkanlagen zur Kommunikation in Nahund Fernwärmenetzen, ist teuer und schwierig in der Planung
/ Umsetzung.
Diese Art der Kommunikationsform sollte nur bei
Nachinstallationen verwendet werden.
Eine Kommunikation mittels UMTS Modem ist hier ebenfalls
zu prüfen und je nach Anwendungsfall gleich teuer wie die
Funk Lösung. Lediglich der laufende Unterhalt von UMTS
Anlagen ist teuer als bei Funkanlagen.
Kommunikationsprotokolle (Modbus)
Um eine durchgängige, Lieferantenunabhängige
Anlagenstruktur zu erreichen, sollte zwingend auf ein offenes
und weltweit verbreitetes Kommunikationsprotokoll geachtet
werden. Eines dieser Protokolle ist das Modbus Protokoll.
Es lässt sich via Kupferleitungen und Glasfaser übertragen.
Die Vielzahl von Hersteller, welche diese Protokoll
verwenden, steht für Integrierbarkeit.
In der Industrie hat sich der Modbus zu einem De-factoStandard entwickelt, da es sich um ein offenes Protokoll
handelt.
Kommunikationsprotokolle (KNX / EIB)
KNX ist ein Feldbus zur Gebäudeautomation. Auf dem Markt
der Gebäudeautomation ist KNX der Nachfolger der
Feldbusse EIB. Dieser Bus eignet sich nur in
Nahwärmeverbundnetzen mit minimaler Ausdehnung.
Die Vielzahl von Hersteller, welche diese Protokoll
verwenden, steht für Integrierbarkeit.
In der Gebäudeautomation hat sich der KNX zu einem Defacto-Standard entwickelt, da es sich ebenfalls um ein
offenes Protokoll handelt.
Kommunikationsprotokolle (BacNet)
BACnet (Building Automation and Control Networks) ist ein
Netzwerkprotokoll für die Gebäudeautomation.
Dieser Bus eignet sich nur in Nahwärmeverbundnetzen mit
minimaler Ausdehnung (ein Netzwerkstrang).
Die Vielzahl von Hersteller, welche diese Protokoll
verwenden, steht für Integrierbarkeit in Gebäuden. Eignet
sich aber nicht zur Kopplung von Heizkessel, Solaranlagen,
Fernwärmeregler etc..
In der Gebäudeautomation hat sich der BacNet zu einem
Standard entwickelt, da es sich ebenfalls um ein offenes
Protokoll handelt.
Modulares Betriebskonzept mit Webbrowser
Renercon
Renercon
Renercon
Renercon
Kunde forderte ein
offenes Bus- / Leittechnikkonzept
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Offene Systeme ermöglichen
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Einbindung neuester Systeme
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Lieferantenunabhängigkeit
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Weniger Gateway Hardware
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Weniger Kosten in der GLS Einbindung
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Service und Support wird einfacher
 Austausch
ohne komplette Deinstallation
Wärmeverbund
WV Mönchaltdorf Zentralenvisu
WV Mönchaltdorf Unterstationen
Intelligente Fernwärmeregler
Kunden wollten:
Kosteneinsparung im Betrieb & Unterhalt
Webserver zur Bedienung / Visualisierung
Bedienung via iPhone, Ipad, Tablet PC etc.
Durchgängige Systemtechnik (Zentrale/US)
Modulare Standard Industrie Hardware
Flexibler Regler mit Anpassungsmöglichkeit
Kommunikation mittels Ethernet TCP/IP
Anschluss von M-Bus Zähler
Fernwärmestationen mit
klassischem Regler
Der Modulregler MR08 ist ein mikroprozessorgesteuertes Gerät zur Regelung von
Fernwärmeübergabestationen mit der Option zur modularen Erweiterung für weitere drei
Mischerkreise und zusätzlicher Erfassung der Wärmezählerdaten bestehend aus:
1. HEIZUNGSREGLER
- Dreipunktausgang für Primärventil
- Zweipunktausgang für einen Heizkreis
- Zweipunktausgang für Boiler 1
- Zweipunktausgang für Boiler 2 (Zirkulationskreis)
Fernwärmestationen mit
klassischem Regler
Fernwärmestation mit Webserver
Lokal oder iPhone / Smartphone
Webvisu Fernheizungsregler
Vorregler
Vorregler mit Onlinehilfe
Warmwasser
Heizungsgruppen 1-5
Durch Investitionen in
Standard / offene / portierbare Systeme
Fazit Standard Hardware
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Proton empfiehlt aus Gründen der:
– grossen Verbreitung im Automation Markt
– des grossen Markanteils von ca. 400 Mio.
– flexiblen industriellen Standard Hardware
– offenen Codesys Programmierungssoftware
– langfristig klarer Firmenstrategie
– Lieferantenunabhägigkeit
– preiswertere Komponenten
– innovativen Produktentwicklungen
in Zukunft nur Standard Industrie SPS’en
& Leitsysteme mit Webtechnologie einzusetzen
Fazit intelligente FW - Netze
Belegbare Daten bei Beschwerden
 Zentrale BWW Ladebefehle möglich
 Lastoptimierung möglich
 online Verbraucher- / Zählerdaten vorhanden
 Optimierungsmöglichkeiten
 Integration in Contracting Umgebung
 Benötigt weniger lokales Betreuungspersonal
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!