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人們在能源消耗的數據自動記錄方面也取得了不錯的進展。NA140解決了如下問題：（1）過程信息管理系統（PIMS）；（2）基于數據的單個機組評估；（3）更多評估系統的銜接問題。例如，通過監測傳熱系數來確定換熱器的結垢情況。能耗技術管理層（簡稱tEnMS）為人們提供了更多的可擴展空間，尤其是能源管理配置文件（Pro?energyforPro?net）。該能源管理配置文件規定了IO設備節能的方法。因此，IO設備要具有標準化的能源接口，通過這些接口，可向人們提供來自集成能源測量點的測量值，如圖1所示。此外，也要考慮到用電設施的能源消耗。例如，穩定能耗以避免出現峰值負荷，在有計劃的停車期間（例如在夜間或周末）有針對性地關停和開啟用電設施以節約能源。然而，許多工藝系統連續運行數月甚至數年而不間斷，通常原因是自身無法關閉，對于那些屬于基礎設施技術的電器，例如風扇、發熱裝置或冷凍裝置來說，情況就不同了，這些設備目前已經可以在有限的時間內關停以穩定負載。一個典型的tEnMS可以位于EMS（制造執行系統層）的自動化層級中，這里是能源數據存儲、評估和顯示的地方。但是，tEnMS還需要EMS（制造執行系統層）以下的系統層。在這里，測量設備記錄了能源數據。能源數據的預處理、縮放和提供是通過PLC進行的，能源數據通過工業通信系統進行傳輸，如圖2所示。

能源管理方案

原則上，可以建立一個單獨的或集成的能源管理層。單獨的能源管理層可以單據記錄能源數據，而不會干擾自動化解決方案的現有層結構。然而，這需要建立和運行一個單獨的基礎設施層。相比之下，集成的能源管理層具有更多的選擇空間，尤其是可以使用現有的自動化系統的基礎設施層。Profinet的Profienergy能源管理配置文件就是一個集成能源管理層的案例，盡管只有電量——這一個變量被定義為能源管理配置方案的能源測量值，但支持Profienergy的設備制造商可以通過Profienergy，將任何自定義的能源數據作為所需要的變量，這使得測量非電量成為可能，例如壓力或溫度。通過Profienergy能源管理配置方案進行的通信，是在非循環通信的框架內基于命令的實現。命令由Profinet控制器（通常是PLC）向設備發出的請求和從設備返回到控制器的響應組成。到目前為止，已經為能源管理配置方案制定了以下4點命令：1.在不到1h的有計劃的短期停車期間（如生產中斷）。在這種情況下，節能措施應該只影響重啟時間短的用電設施，以免影響工廠的連續生產。2.計劃的停機時間長達數小時或數天（如夜間或周末）。這種情況下，節能措施也會影響起動時間較長的用電設施。3.在不可預見的停車情況下節能（如由于上游或下游系統的故障引起的停車）。由于該種停車的持續時間未知，因此首先進入上述第1點。如果停車會持續更長時間，則可切換上述至第2點。4.測量能耗。在這里，測量的能源值由具有Profienergy功能的設備記錄，并以統一的形式提供給用戶。此功能對流程工業意義重大。如何獲取能源數據在現有技術的基礎上，我們已經可以從智能現場設備中獲取能源數據，而未來使用以太網APL也將成為可能。變送器提供的測量值也與能源管理有關。然而，現場大量變送器的測量數據，需要大量的人工干預。如果現場設備配備了符合PE實體類型2的能源管理配置方案Profienergy，情況就完全不同了。配置方案中包含GSD文件，GSD是現場設備的描述文件。GSD包含有關設備提供哪些能源測量信息。這意味著自動化系統知道哪些測量傳感器正在提供哪些能源數據，并清晰記錄這些數據以何種格式，通過Profienergy送達到PLC中。可對PLC執行OPCUA服務器的自動代碼生成和自動配置，在充分了解工程整體結構的前提下，可以自動在平衡組中分配測量點。因此，通過Profienergy采集能源數據需要以下工作步驟：1.通過設備的GSD文件，自動識別可以提供能源數據的設備，并將能源數據導入到工程工具中。2.為了PLC自動生成程序代碼，從傳感器收集能源數據，并使其在PLC中的OPCUA服務器中可用。3.在PLC中自動配置OPCUA服務器。因為工程工具具有有關自動化系統的結構信息，因此可以在tEnMS中自動生成平衡組態。由于能源數據是通過能源管理配置文件以標準化格式提供的，因此可以對軟件進行自動配置，以便在更高層級系統中進一步處理數據。如果現場設備具有一個集成的OPCUA服務器，能源數據也可以通過這種方式記錄。數據通過網關提供給制造執行系統層，如果有必要，還可以使用NOA數據二極管。通過瀏覽OPCUA地址空間，可以識別所有提供能源數據的變送器。但是，目前還沒有針對通過OPC-UA進行通信的變送器的標準化能源配置文件。因此，為了能夠通過tEnMS瀏覽現場設備，首先需要手動配置NOA數據二極管以獲取能源數據。

結語

這3種解決方案都有各自的優缺點。手動解決方案需要做的工作最多，但目前已經可以基于現有技術應用（例如通過ProfibusPA或Hart）。OPCUA可以直接訪問能源數據，而無需與控制器或PLC通信。然而，在這種情況下，能源數據在PLC中是不可以導出而實現直接的開關操作的。此外，額外的OPCUA堆棧的現場設備資源需求將高于Pro?energy配置文件。使用Profienergy的好處是，能源數據是以標準化格式提供的，這使得能源數據的自動代碼生成和自動結構化成為可能。因此，具有集成Profienergy配置文件的現場設備為輕松實施技術能源管理系統提供了良好的基礎。集成解決方案開辟了更多的可能性，特別是在那些現有的使用自動化系統的基礎設施中。

作者：Karl-Heinz Niemann Andreas Würger