Niewątpliwie dzisiejsze inteligentne budynki, w których stosuje się połączenie cyfrowych urządzeń do monitorowania i regulacji energii, charakteryzują się poziomami efektywności niemożliwymi do osiągnięcia przed pojawieniem się internetu rzeczy (IoT) i skalowalnej technologii. Na przykład urządzenia podłączone do internetu, takie jak nowe analizatory sieci M4M firmy ABB, umożliwiają dokładne monitorowanie parametrów energetycznych w czasie rzeczywistym oraz poprawę wydajności budynku przy jednoczesnym zmniejszeniu wpływu na środowisko.

Niezawodne monitorowanie w czasie rzeczywistym 

Pierwszy asortyment wyposażonych w technologię Bluetooth i pracujących na platformie ABB Ability analizatorów sieci z rodziny M4M umożliwia pełną analizę jakości zasilania i dokładne monitorowanie efektywności energetycznej budynków komercyjnych i przemysłowych, a także centrów przetwarzania danych.

W budynkach komercyjnych integracja ze skalowalnym portfolio cyfrowych rozwiązań ABB w zakresie zarządzania energią i majątkiem pozwala na monitorowanie efektywnego i racjonalnego zużywania energii i mocy w czasie rzeczywistym, aby uniknąć opłat za pobór energii w godzinach szczytu i ewentualnych kar. W budynkach przemysłowych analizatory M4M zapewniają łatwe monitorowanie i kontrolę sieci energetycznej w celu unikania przestojów, uszkodzenia sprzętu i przerw w prowadzeniu operacji krytycznych. Zdefiniowane przez użytkownika alerty zwiększają stopień reagowania na potencjalne zdarzenia w instalacji elektrycznej, usprawniając eksploatację i umożliwiając szybszą konserwację.

Analizatory sieci M4M znajdują zastosowanie również w centrach danych, gdzie umożliwiają niezawodne monitorowanie łańcucha i jakości zasilania, zapobiegając uszkodzeniom zainstalowanych urządzeń i pozwalając uniknąć wyłączeń lub przeciążeń mogących skutkować przestojem. Zatem analizatory sieci M4M kompleksowo zaspokajają potrzeby klienta – od etapu projektowania i specyfikacji po instalację i uruchomienie, a następnie eksploatację i konserwację.

Wspólna i przystępna koncepcja 

Analizatory M4M są dostępne w dwóch wersjach: M4M 20 z kolorowym wyświetlaczem graficznym i 5‑przyciskową klawiaturą oraz M4M 30 z kolorowym ekranem dotykowym. Na ekranach prezentowane są informacje dotyczące monitorowania mocy – od podstawowych danych po pełną analizę zasilania, a także oceny efektywności energetycznej. 

Urządzenia są proste w obsłudze, mają kompletny zestaw wbudowanych protokołów komunikacyjnych i opcji we/wy dla obu wersji w dedykowanych kodach produktów, takie same obudowy, ten sam proces instalacji i okablowania oraz ten sam interfejs człowiek – maszyna (HMI), z segmentacją produktów pod względem dostępu do urządzenia i funkcji pomiarowych. HMI obu modeli są zgodne z wytycznymi ABB UX dotyczącymi intuicyjnych interfejsów w zakresie zawartości, nazewnictwa oraz kolejności elementów menu, co ułatwia korzystanie z dowolnego typu produktu z serii M4M. Jedyną różnicą jest to, że w M4M 30 interfejs jest podzielony na 4 sekcje, a w M4M 20 są to 3 sekcje.

Przewijanie danych 

Odczyt danych jest istotną częścią HMI w każdym urządzeniu pomiarowym, ponieważ pozwala użytkownikom na błyskawiczne sprawdzanie minimalnych, maksymalnych i średnich wartości parametrów czasu rzeczywistego, takich jak napięcie, prąd i moc, a także kluczowych wskaźników jakości zasilania, takich jak całkowite zniekształcenia harmoniczne (THD) i asymetria napięcia i prądu, z których wszystkie muszą być zgodne ze standardami IEC.

Parametry pomiarowe obejmują również wartości energii, które są podzielone według taryf dla pomiaru czasu użytkowania (TOU) albo są reprezentowane w 4 kwadrantach nie tylko jako zużycie energii, ale także jako lokalne jej wytwarzanie. Dostęp do potrzebnych informacji oraz ich sprawdzanie jest niezwykle proste – to tylko kilka kroków w menu, w którym wyraźnie oznaczono listy i podmenu z tytułami i napisami.

Druga sekcja HMI nosi nazwę „Wykresy”. Umożliwia ona wizualizację głównych parametrów w formie wykresów słupkowych i kształtów fali, opartych na zapisywanych próbkach sygnału w cyklach 2‑liniowych. Ponadto analizatory sieci M4M zapewniają wizualizację harmonicznych w celu sprawdzenia, czy np. obciążenia nieliniowe mają wpływ na działanie instalacji elektroenergetycznej. Harmoniczne napięcia i prądu są wyświetlane do 15. harmonicznej w HMI, natomiast harmoniczne do 40. są dostępne za pośrednictwem komunikacji.

M4M 30 archiwizuje widok kluczowych danych pomiarowych, obsługiwany przez 7 MB pamięci fleszowej. Ta funkcja umożliwia przechowywanie średnich wartości głównych wielkości mierzonych w czasie rzeczywistym w określonym przedziale czasu, a także trzech wartości maksymalnego i trzech wartości minimalnego zapotrzebowania, które są przedstawiane jako określone przedziały czasowe dla maksymalnie 25 zdefiniowanych przez użytkownika kanałów pamięci.

Dzięki liście wartości domyślnych, intuicyjnemu procesowi wprowadzania danych i wyświetlającym się oknom z informacjami zwrotnymi, konfiguracja analizatorów sieci jest łatwa i szybka. Hasła zdefiniowane przez użytkownika chronią przed wprowadzaniem modyfikacji przez nieupoważnionych pracowników. Dziennik audytu wewnątrz licznika przechowuje dane konfiguracyjne licznika i tworzy sygnaturę czasową za każdym razem, gdy przeprowadzana jest modyfikacja.

Dostępne powiadomienia można podzielić na alarmy, ostrzeżenia i błędy. Alarmy oznaczają naruszenia wartości progowych i mogą być przechowywane w dziennikach, a także łączone z we/wy. Dzięki temu, że M4M 30 potrafi przetwarzać złożone alarmy, możliwe jest łączenie prostych alarmów w jeden. Ostrzeżenia są związane z warunkami instalacji, natomiast komunikaty błędów pochodzą z autodiagnostyki urządzenia.

Przejrzyste dane 

Oprogramowanie M4M HMI wykorzystuje zaawansowane wbudowane biblioteki graficzne wyposażone w zaawansowane graficzne elementy podstawowe, które idealnie pasują do natywnego 3,5-calowego kolorowego wyświetlacza o rozdzielczości 320x240 pikseli (QVGA), obsługując w ten sposób do 65 tyś. kolorów. W ten sposób uzyskano doskonałą widoczność wartości czasu rzeczywistego, trendów, ikon i wykresów 2D, niezależnie od warunków oświetleniowych.

Wyświetlaczem analizatora M4M zarządza wewnętrzna jednostka mikrokontrolerów (MCU) zoptymalizowana pod kątem obsługi znaków łacińskich, europejskich, cyrylicy i uproszczonych zestawów znaków UNICODE. Dzięki temu menu HMI mogą być wyświetlane w językach lokalnych, w tym w uproszczonych znakach chińskich.

Monitorowanie mocy ze wszystkimi opcjami łączności 

Analizatory M4M są wyposażone w najnowocześniejsze protokoły przemysłowe Modbus, BACnet/IP i Profibus DP-V0. Obsługują one główne zastosowania docelowe w analizach jakości energii. Interfejs komunikacyjny urządzeń umożliwia zdalny dostęp do danych, a tym samym zintegrowanie analizatorów z systemami DMS, BMS, SCADA lub usługami w chmurze.

Protokół BACnet, zaprojektowany specjalnie do automatyzacji budynków, gwarantuje pełne współdziałanie analizatorów M4M z urządzeniami zgodnymi ze standardem BACnet przy użyciu jasnych i jednoznacznych reguł komunikacji między urządzeniami. Taki układ, w pełni zgodny z BACnet Testing Laboratories (BTL), został zaprojektowany dla zabezpieczenia przyszłych inwestycji klienta.

Jeżeli natomiast chodzi o opanowanie procesów automatyki przemysłowej, w analizatorach M4M doskonale sprawdza się interfejs Profibus, ponieważ umożliwia integrację z wielozadaniowymi sieciami komunikacyjnymi w czasie rzeczywistym.

Wszystkie analizatory M4M są wyposażone w moduł Bluetooth Low Energy w wersji 4.2. Komunikacja bezprzewodowa łączy M4M z aplikacją mobilną EPiC (dostępną dla systemów iOS i Android). Aplikacja EPiC umożliwia efektywne uruchamianie M4M w przypadku instalacji dużej liczby jednostek. 

Architektura sprzętowa 

Rodzinie analizatorów M4M towarzyszy oferta urządzeń peryferyjnych. Różne opcje we/wy oraz komunikacji, a także dwa warianty wyświetlacza, dają w sumie 13 potencjalnych konfiguracji – taki poziom elastyczności wynika z modułowego podejścia przy projektowaniu sprzętu i oprogramowania.
Zespoły płytek drukowanych (PCBA) są ułożone razem. Urządzenia peryferyjne można konfigurować z wykorzystaniem dedykowanych zespołów PCBA, które zapewniają funkcje wejść/wyjść i komunikacji. Umożliwia to przełączanie cyfrowych we/wy, wyjścia analogowego, komunikacji szeregowej, komunikacji Ethernet lub Ethernetu w konfiguracji łańcuchowej.

Dolna płytka odpowiada za zasilanie i pomiary. Umożliwia ona użytkownikom wybór pomiędzy zastosowaniem cewki standardowej i Rogowskiego. Górna płytka obsługuje główny mikrokontroler, moduł Bluetooth, HMI, pamięć, RTC, LED i część obwodu analogowego. Dwa warianty zespołu PCBA umożliwiają wybór między wyświetlaczem dotykowym a HMI z przyciskami.

Automatyzacja produkcji M4M 

Analizatory M4M są montowane i testowane na zautomatyzowanej linii produkcyjnej o dużej przepustowości, która zapewnia bezproblemową identyfikowalność wszystkich komponentów, a także wyników testów od pierwszej stacji montażowej, po końcowe pakowanie i składowanie. Roboty sterowane przez centralny komputer przenoszą analizatory z jednej stacji testowej do drugiej, aż do pomyślnego ukończenia wszystkich kontroli.

Niezwykle dokładny generator prądu i napięcia zasila najważniejsze stacje testowe precyzyjnymi sygnałami prądowymi i napięciowymi, zapewniając najwyższą jakość sygnału podczas kalibracji wszystkich wyprodukowanych analizatorów. Wąskie kryteria odbioru gwarantują, że do klientów ABB docierają tylko doskonale skalibrowane urządzenia.

Źródło: ABB