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倍福可以為各種應用提供擴展的能源測量和電網分析解決方案，這些應用包括設備、生產設施、制造工廠和生產大樓以及風力發電和水力發電裝置。管理工業用機械設備和各種發電廠需要滿足市電監測、過程控制和高端電力監測等要求。倍福最近推出了一系列具有高性價比的 EtherCAT 能源和電力測量端子模塊，即EL37x3 系列和四款全新的 EL34x3 系列 EtherCAT I/O。

新型 EtherCAT 能源和狀態管理端子模塊可以與成熟的超采樣電力監測端子模塊和相應的 TwinCAT Power Monitoring 軟件庫配套使用，可以很好地滿足各種應用需求。

除了在持續監管壓力之下實施 ISO 50.001 標準之外，安裝能源管理系統（如國際能源署所述）還可以帶來多項直接效益，例如：

– 節能 = 節約成本

– 供電安全 = 生產可靠性

– 工業生產率 = 提升銷售業績

– 資源管理 = 提高利潤率

即使只是用作獨立的電能表，倍福的模塊化解決方案也要優于傳統設備。I/O 系統支持靈活的設備組合，如配備 Ethernet 接口的緊湊型EK9160 物聯網總線耦合器和優化用于物聯網領域的 EL3423 電力測量端子模塊。與此同時，用戶也能從成熟且價格合理的標準工業組件中獲益（見圖 1）。

圖 1：將如總線耦合器和能源測量 I/O 端子模塊等整合在一起，構成價格經濟的獨立電能表

另一方面，從更全面的角度分析，它將幫助企業打開生產效率提升的大門。倍福開放的總線端子模塊和軟件系統組合在一起，能夠實施簡單、經濟高效且（最重要的是）無縫集成入現有自動化系統中的能源管理解決方案。采集所有用電設備數據（包括來自直流用電設備的數據）可以詳細了解能源類型以及在工廠或大樓中的任何地方使用了多少能源。由于可以在 I/O 系統中直接調用這些測量數據，因此無需再

使用額外的自動化系統。人們可以根據需要將總線端子模塊和/或軟件模塊輕松添加到控制系統中，從而降低采集能源使用數據以及提供有關設備以及所有子過程總耗能信息的成本。

也可以使用更高級別的網關 PC 將異構系統（如隨著時間的推移而不斷發展的系統）再次集成到功能齊全的端到端系統中 — 即使組件來自許多不同的制造商（見圖 2）。

圖 2：有多種選擇可提供用于數據采集、存儲和分析：獨立的電能表，用于設備控制器的軟件解決方案或者用作多個小型控制器或第三方設備的網關 PC 的 C6015

有很多 I/O 模塊可用于采集能源數據，從而奠定了通用型解決方案的基礎。煤氣表、水表和熱量表可以通過 M-Bus 或 LON 接口輕松集成到配備有加/減計數器（如 EL1512 EtherCAT 端子模塊）或 KL6781 和KL6401 總線端子模塊的系統中。此外，用戶還可以使用 KM37xx 系列差壓測量端子模塊或者 EP3744 分布式差壓測量端子盒監測其壓縮控制器使用情況（以及檢查是否有泄漏）。IO Link 傳感器可以通過KL/EL6224 端子模塊集成。使用可用于維護、電力測量和電力監測等三種應用場合的各種系統集成式電力測量端子模塊可以方便地采集電氣變量（見圖 3）。

圖 3：有三類能源和電力測量端子模塊：維護、電力測量和電力監測

EL3483 和 EL3423 用于維護目的可以使用用于測量電壓、頻率和相位的 EL3483 三相市電監測端子模塊來代替保護繼電器，檢測不對稱誤差或頻率誤差，以及保護不受控電機的相位和電壓。另外，EL3483 不僅能夠在故障發生后生成錯誤信息，用戶還能夠預設所有監測值的閾值，以便啟用警報通知，從而能夠采取有力的主動糾正措施，縮短設備停機時間。由于端子模塊提供電能質量因數，并且可以以相對較低的成本獲取，因此它可以用于安裝一套綜合的電源電壓監測系統。電能質量因數對電源電壓質量的影響最大，它讓用戶能夠用簡單的方式評估設備的供電可靠性，只需一個數字即可，無需詳細了解諧波、失真因數及其它因數。

該組別的第二臺代表性設備是一個真正的能源和電力測量端子模塊，因為它用電流測量通道補充了 EL3483 中的電壓分析。EL3423 全功能型 I/O 設備可以用作上述三相電力測量端子模塊的經濟型版本，可以在 15 分鐘間隔時間內計算其測量值。另一方面，刷新速度可以自由選擇，最快可達 10 秒平均值。除了確定平均值之外，端子模塊可采集所選時段的功率最小值和最大值。考慮到時間上的限制，可以使用價格更經濟的端子模塊。

如果要在機器控制情況下測量功率值和/或其它值，那么 10 秒鐘的測量間隔可能會不夠。在這種情況下，建議使用下一個類別的端子模塊。

EL3443 和 EL3453 用于電力測量應用

EL3443 是倍福最新推出的標準電力測量端子模塊，具有許多附加功能，響應時間明顯快于其上一代產品。具有擴展功能的三相電力測量端子模塊每個全波（50 Hz 時 20 ms）更新一次測量值，它還可以提供 400 多個有關電源和電源消耗當前狀態詳細信息的測量值。除此之外，端子模塊能測量三相電流和電壓的前 41 次諧波。

該組件類的兩個更專業化特點是能夠檢測電壓過零的發生以及在內部計算剩余電流（見圖 4）。電壓過零檢測使得通過在零交越期間以微秒精度執行開關操作來實現創新的控制方案成為可能。這樣可以保護開關元件和下游設備免受浪涌電流峰值的影響。有效計算剩余電流能夠在未明確測量中性線電流的情況下對其進行分析評估。使用可以直接測量中性線電流的 EL3453 后，計算得出的剩余電流等于差動電流，它會進一步監測哪些功能可能對其它應用有益，如對 IT 服務器機架的操作。

圖 4：通過電壓過零檢測和在內部計算剩余電流來避免達到功率峰值

波功率和能量，它可以產生 600 多個可用的測量值。

第三類也是最后一類，是由針對高端應用的 EL37x3 系列電力測量端子模塊構成。這些端子模塊完全遵循基于 PC 的控制原理，采集高分辨率電流和電壓值，并將這些值以非常快的速度傳輸給控制器，但不

進行任何處理。這種方法的最大優點是控制器可以處理所有的原始數據，并能最大限度保留運行細節，甚至連示波器應用也可以用這種方式實現。由于自動化控制器的算力更強，因此能夠以更大的細節級別

進行分析。倍福提供的 TwinCAT Power Monitoring 軟件庫 TF3650 旨在高效實施所需的分析功能。相比之下，雖然 EL3773 每秒鐘只能測量10,000 次，速度并不算快，但它集成了濾波器并具有直流能力。而另一方面，EL3783 的采樣率為 20 ksps，電流和電壓的過載能力為 130%至 650%。這樣可以保證全面的數據概覽，即使在錯誤狀態下也不會丟失任何測量值。

所有的這些功能，組成了一個完整的能源管理系統，可以滿足客戶的任何需求。用戶可以選擇在云端或者在本地管理數據（見圖 5），而在本地管理數據是最常見的選擇。如果選擇了本地化的解決方案，重要的是不要忘記簡單易用的界面和集中訪問選項所帶來的好處。與過去用戶必須監測多臺嵌入式設備相比，通過多點觸控面板集中進行數據訪問清晰度更高，也更方便。如果使用倍福基于 HTML5 的TwinCAT3 HMI，甚至可以通過諸如智能手機和平板電腦等很多其它終端備來顯示相同的可視化界面。

圖 5：該圖顯示了如何通過中央用戶界面匯總和顯示來源不同的測量數據

使用 TwinCAT Analytics 實現拖放分析功能

有了 TwinCAT Analytics ，就可以通過拖放分析功能輕松匯總和評估在整個公司范圍內采集到的所有數據，并與其它測量數據相結合（見圖 6），以便輕松計算出每個工件的生產能耗。一套倍福整體解決方案甚至可以提供一般的能源管理系統無法獲取的數據，因為后者無法訪問設備控制數據。

圖 6：基于 TwinCAT Analytics 的能源和狀態管理系統的基本架構

這樣就可以首先測定不同操作條件下的能耗數據，然后確定與標準值的偏差是多少。雖然能耗過大可能預示著軸承出現了磨損，但能耗過低也可能意味著產品質量不高。通過 PLC 代碼的自動生成，甚至可以將上述易于創建的拖放分析功能集成到全自動永久分析系統中。在自動創建項目后，用戶可以集成 HMI 應用程序控制臺，用于分析全公司的能源數據。TwinCAT 3 HMI 為這一能力的實現奠定了堅實的基礎。在全公司范圍內監測整個分布式位置和系統能夠在停機事件發生前及時對即將出現的故障做出響應：它還能夠發現先前未確認的優化潛力，例如，在操作模式改變時。通過電能質量因數，用戶無需具備廣博的電氣工程方面的專業知識，即可解決因電源波動引起的原因不明的設備問題。有了這些使用方便的工具，即使是細節級別較高的高級狀態管理系統也很容易實現。