smart-energy-monitor/main.tex

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\author{jm}
\title{Energiemonitoring zur Prozessanalyse in industriellen Anlagen am Beispiel von Kernschießmaschinen}

\date{\today}

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\begin{document}

\maketitle
\tableofcontents

\begin{abstract}

\end{abstract}

\section{Abkürzungsverzeichnis}
\begin{description}
  \item[SPS] Steuerung einer industriellen Anlage
  \item[CPU] alternativer Name der Steuerung einer industriellen Anlage
  \item[Box-PC] Computer, welcher in industriellen Anlagen verbaut wird
  \item[CT] Stromwandler
  \item[TCP/IP] Menge aller Protokolle bis zur Transportschicht des OSI-Referenzmodells
  \item[EIP] EtherNet/IP (IP = Industrial Protocol)
  \item[DIY] selbstgebaut; im Gegensatz zu: industriell hergestellt
  \item[LSB] Binärzahl mit Nummerierung nach aufsteigender Wertigkeit  
\end{description}

\section{Grundlagen}
- Vorstellung Anwendungsfall
  - Laempe Kernschießmaschienen
- fehlende Energieerfassung
- vorhandene Aufzeichnung von Anlagenzuständen in einer Datenbank
  - Korrelation mit Leistungswerten
  - Integration in den vorhandenen Aufbau 

\section{Theorie}
- Aggregation der Messwerte
- Ort der Datenverarbeitung
- Autonome Meldungskette

  \subsection{Erfassung der Messwerte}
  - Erfassung des Energieverbrauchs über verschiedene Zeitbereiche
    - über einen Zyklus der Anlage, einen hergestellten Kern
    - Verbrauch während des Betriebs
    - Verbrauch im Standby
  - Erfassung der Leistungsaufnahme in unterschiedlichen Teilen der Anlage
    - Gesamtverbrauch an der Einspeisung
    - Einzelverbrauch der Kleinstspannungskreise
      - SPS
      - Sensoren
      - Aktoren
  - Messintervall 20ms / 200ms

  \subsection{Übermittlung und Speicherung der Messwerte}
  - Verwendung verschiedenster Kommunikationsbusse, je nach SPS-Hersteller
    - IO-Link
    - Modbus RTU
    - EtherNet/IP
    - ProfiNet
    - OPC/UA
  - Übergang von SPS zu Box-PC
    - Auslesen der SPS-Speicherblöcke mit PLC4x
  - Speicherung der Messwerte
    - Postgres Datenbank oder NoSQL Datenbank
  - maximale Speicherdauer
  
  \subsection{Korrelation der Messwerte}
  - Gruppierung in zeitliche Abschnitte, synchron zum Status der Anlage
  - Interpolation zwischen den Zeitschritten

  \subsection{Erkennung von Fehlerzuständen}
  - Vergleich mit historischen Datenbank
    - automatische Erkennung von Sprüngen / Tendenzen
  - setzen von Toleranzbereichen

  \subsection{Meldung und Visualisierung}
  - Meldung autonom vor Ort
  - getrennt vom Internet
  - (Aktion an SPS senden)

\section{Implementierung}
- Untersuchung der Verfügbarkeit von Leistungssensoren mit Feldbusanschluss
- Alternativen für Einspeisung
  - Leistungstrennschalter mit Leistungserfassung über Modbus
  - Stromzähler mit MBus
  - Leistungsanalyse durch einen Energie-Monitor mit Netzwerkfähigkeit
- Erweiterung durch zusätzliche Stromwandler

- Alternativen für Kleinstspannungskreise
  - Stromshunts mit ADC über IO-Link
  - Netzteile mit Modbus
  - elektronische Sicherungen mit IO-Link
- Wahl der Sensoren
  - Janitza Energie-Monitor mit OPC UA
  - IFM elektronische Sicherung mit IO-Link
- Testaufbau
  - Energiemonitor, Feldbus, SPS, Netzwerk, IPC
- Einbau in eine fertige Anlage

\section{Fazit}

\section{Literaturverzeichnis}

\bibliography{PAPERBIBLIOGRAPHY}
  
\end{document}