Thiết bị giám sát năng lượng 7KM2112-0BA00-3AA0 7KM2 112-0BA00-3AA0 7KM2112-OBAOO-3AAO

Siemens 7KM2112-0BA00-3AA0 | Thiết bị giám sát năng lượng SENTRON PAC3200 — LCD, 690/400V, 5A, 3 pha, Modbus TCP, Cấp 0.5, Lắp đặt trên bảng điều khiển 96×96mm, Nguồn AC/DC dải rộng

Tổng quan

Thiết bị Siemens 7KM2112-0BA00-3AA0 là thiết bị giám sát năng lượng SENTRON PAC3200 — một thiết bị đo năng lượng và chất lượng điện năng lắp đặt trên bảng điều khiển 96×96mm, đo và hiển thị tất cả các thông số điện chính của mạng ba pha, giao tiếp qua Modbus TCP theo tiêu chuẩn, và lưu trữ tổng năng lượng để tích hợp vào hệ thống quản lý tòa nhà và quản lý năng lượng.

Về cốt lõi, PAC3200 đại diện cho câu trả lời của Siemens cho một yêu cầu công nghiệp dai dẳng: một thiết bị đủ nhỏ gọn để vừa với một lỗ cắt bảng điều khiển kích thước DIN tiêu chuẩn, có thể đọc trực tiếp từ phía trước mà không cần máy tính xách tay, có khả năng truyền dữ liệu của nó đến một hệ thống giám sát và đủ chính xác để đáp ứng các yêu cầu về trách nhiệm giải trình đo lường.

Giao diện Modbus TCP — dựa trên Ethernet, tích hợp theo tiêu chuẩn trong 7KM2112-0BA00-3AA0 — là tính năng phân biệt đã tách PAC3200 khỏi các đồng hồ đo bảng điều khiển đơn giản hơn khi nó được phát hành.

Kết nối một bộ giám sát năng lượng với cơ sở hạ tầng Ethernet hiện có có nghĩa là dữ liệu đo được có thể được đọc bởi các hệ thống SCADA, BMS (Hệ thống quản lý tòa nhà), EMS (Hệ thống quản lý năng lượng), hoặc các ứng dụng tùy chỉnh thông qua giao thức Modbus được hỗ trợ phổ biến mà không cần thêm phần cứng fieldbus, cổng kết nối hoặc mô-đun truyền thông độc quyền. Hậu tố -3AA0 đặc biệt xác định biến thể Ethernet/Modbus TCP này.

Ngoài Modbus TCP, kiến trúc PAC3200 hỗ trợ các mô-đun mở rộng tùy chọn bổ sung giao tiếp Modbus RTU (RS-485 nối tiếp), PROFIBUS DP, hoặc PROFINET — làm cho cùng một thiết bị vật lý có thể thích ứng với các yêu cầu cơ sở hạ tầng truyền thông khác nhau.

Một mô-đun PROFIBUS (7KM9300-0AB00-0AA0) hoặc mô-đun PROFINET lắp vào khe cắm mở rộng phía sau mà không cần sửa đổi thiết bị, cho phép giao diện truyền thông được chỉ định khi lắp đặt thay vì buộc phải mua một thiết bị riêng cho mỗi giao thức.

Nguồn cấp phụ trợ dải rộng là một tiện ích thực tế quan trọng trong các dự án quốc tế và các cài đặt hỗn hợp: PAC3200 hoạt động từ 95–240V AC hoặc 110–340V DC mà không cần cài đặt jumper hoặc thay đổi biến thể mô hình.

Một loại thiết bị duy nhất đáp ứng các yêu cầu nguồn cấp bảng điều khiển 120V Bắc Mỹ, 230V Châu Âu và 110V DC.

Thông số kỹ thuật chính

PAC3200 đo lường những gì

PAC3200 ghi lại một bộ thông số điện toàn diện trong thời gian thực. Điện áp, dòng điện và tần số là các phép đo cơ bản, từ đó thiết bị tính toán:

Công suất tác dụng (P): Công suất thực tiêu thụ thực hiện công — watt, kilowatt, megawatt. Đây là thông số thanh toán chính cho hầu hết các biểu giá của nhà cung cấp điện.

Công suất phản kháng (Q): Trao đổi công suất dao động giữa nguồn và tải cảm/dung — đo bằng kVAR. Liên quan đến việc hiệu chỉnh hệ số công suất và quản lý biểu giá nhu cầu.

Công suất biểu kiến (S): Tổng vector của công suất tác dụng và công suất phản kháng — đo bằng kVA. Xác định yêu cầu kích thước cáp và máy biến áp.

Hệ số công suất (cos φ): Tỷ lệ giữa công suất tác dụng và công suất biểu kiến. Hệ số công suất thấp cho thấy việc sử dụng năng lượng không hiệu quả và có thể kích hoạt phụ phí của nhà cung cấp điện.

PAC3200 hiển thị hệ số công suất cho từng pha và tổng ba pha.

Tích lũy năng lượng: Thiết bị duy trì tổng năng lượng tích lũy — kWh, kVARh, kVAh — với bộ nhớ không bay hơi giữ nguyên giá trị qua các lần mất điện. Cả tổng nhập khẩu và xuất khẩu đều được ghi lại, hỗ trợ giám sát dòng năng lượng hai chiều liên quan trong các cài đặt có sản xuất tại chỗ.

Hàm hài: PAC3200 đo tổng méo hài (THD) của dạng sóng điện áp và dòng điện.

THD là một chỉ số về chất lượng điện năng và là một thông số chẩn đoán cho các cài đặt nơi các ổ đĩa tốc độ thay đổi, bộ nguồn chuyển mạch và các tải phi tuyến khác đưa hài vào mạng.

Ghi lại giá trị min/max: Thiết bị ghi lại các giá trị tối thiểu và tối đa của tất cả các thông số đo được kể từ lần đặt lại cuối cùng, cung cấp một bản ghi lịch sử về các giá trị cực đoan hoạt động hữu ích để khắc phục sự cố hoặc xác minh rằng các giới hạn thiết kế đã không bị vượt quá.

Cấp 0.5 và Cấp 0.5S — Độ chính xác hỗ trợ trách nhiệm giải trình

Chỉ định cấp độ chính xác trên PAC3200 — Cấp 0.5 theo IEC 61557-12 và Cấp 0.5S theo IEC 62053-22 — không phải là một tuyên bố tiếp thị mà là một tiêu chuẩn hiệu suất có thể đo lường xác định sai số đo lường năng lượng tối đa cho phép của thiết bị trong một phạm vi điều kiện hoạt động nhất định.

Cấp 0.5S (chỉ định "S" từ IEC 62053-22) là một tiêu chuẩn đo lường được xác định đặc biệt cho các đồng hồ đo năng lượng hoạt động trong dải dòng điện rộng, từ 1% đến 120% dòng điện định mức, với các giới hạn sai số đo lường được chỉ định tại mọi điểm trong phạm vi đó.

Giới hạn sai số Cấp 0.5S là ±0.5% giá trị đọc ở điều kiện định mức đầy đủ.

Mức độ chính xác này làm cho PAC3200 phù hợp cho các ứng dụng đo lường phụ, nơi việc phân bổ năng lượng giữa người thuê, trung tâm chi phí, dây chuyền sản xuất hoặc tòa nhà phải có thể bảo vệ được — không chỉ là gần đúng mà còn có thể xác minh trong một dải sai số đã biết.

Đối với các ứng dụng yêu cầu đo lường tài chính cấp độ tiện ích (thanh toán cho người thuê theo quy định biểu giá), các yêu cầu cụ thể của cơ quan quản lý phải được xác minh với chứng nhận của PAC3200, vì các yêu cầu đo lường tài chính khác nhau tùy theo khu vực pháp lý và có thể áp đặt các điều kiện phê duyệt bổ sung ngoài các tiêu chuẩn IEC.

Tích hợp Modbus TCP

Giao diện Modbus TCP Ethernet của PAC3200 sử dụng kiến trúc mã chức năng Modbus tiêu chuẩn qua cổng TCP/IP 502. Mọi thông số đo được, bộ đếm năng lượng và cờ trạng thái trong thiết bị đều có thể truy cập tại một địa chỉ thanh ghi Modbus được ghi lại.

Phần mềm máy khách Modbus tiêu chuẩn — các gói SCADA, hệ thống quản lý tòa nhà, lịch sử dữ liệu, hoặc các ứng dụng được phát triển tùy chỉnh — có thể thăm dò bản đồ thanh ghi của PAC3200 mà không cần phần mềm độc quyền hoặc trình điều khiển truyền thông ngoài thư viện máy khách Modbus TCP tiêu chuẩn.

Tài liệu bản đồ thanh ghi của thiết bị được Siemens xuất bản và bao gồm tất cả các thông số bao gồm điện áp, dòng điện, công suất, bộ đếm năng lượng, hàm hài và các giá trị min/max đã ghi lại.

Nhiều máy khách Modbus TCP có thể kết nối với PAC3200 đồng thời — có liên quan trong các cài đặt nơi hệ thống SCADA và bảng điều khiển quản lý năng lượng cục bộ đều yêu cầu truy cập vào cùng một dữ liệu đo lường.

Địa chỉ IP được cấu hình thông qua giao diện bảng điều khiển phía trước, loại bỏ nhu cầu kết nối PC để cài đặt các tham số mạng trong quá trình lắp đặt.

DHCP cũng được hỗ trợ cho các môi trường nơi địa chỉ được gán tự động.

Câu hỏi thường gặp

Q1: PAC3200 được liệt kê là đã ngừng sản xuất. Sản phẩm thay thế thế hệ hiện tại được khuyến nghị là gì?

Siemens đã định vị PAC3220 (lắp phía trước, với Ethernet/Modbus TCP làm tiêu chuẩn) và dòng PAC4200 (cho độ chính xác cao hơn và các chức năng đo lường mở rộng) làm sản phẩm kế nhiệm.

Đối với các ứng dụng mà khả năng đo lường và giao diện Modbus TCP của PAC3200 là đủ, PAC3220 là sản phẩm thay thế trực tiếp nhất với định dạng vật lý tương thích.

PAC4200 bổ sung các chức năng chất lượng năng lượng khác và xếp hạng điện áp đầu vào cao hơn.

Cả hai sản phẩm kế nhiệm đều duy trì các yếu tố hình thức lắp đặt trên bảng điều khiển tương thích với lỗ cắt 92×92mm của PAC3200.

Q2: Đầu vào dòng điện được định mức là 5A. PAC3200 có thể hoạt động với biến dòng thứ cấp 1A không?

Có — PAC3200 chấp nhận cả tỷ lệ CT X/5A và X/1A.

Tỷ lệ CT được lập trình vào cấu hình của thiết bị để các giá trị hiển thị và truyền đi phản ánh dòng điện sơ cấp thực tế thay vì dòng điện thứ cấp CT.

Việc chọn CT thứ cấp 1A làm giảm tải cho mạch thứ cấp CT và có thể cải thiện độ chính xác khi các đường cáp dài giữa CT và đồng hồ đo gây ra điện trở dây dẫn đáng kể.

Cả hai loại CT đều sử dụng cùng các đầu cuối đầu vào dòng điện vật lý trên thiết bị.

Q3: Thiết bị có bảo vệ IP65 ở mặt trước. Phía sau bảng điều khiển (phía dây dẫn) có được bảo vệ không?

Không. IP65 chỉ áp dụng cho mặt trước của PAC3200 — viền màn hình và các nút bấm — cung cấp khả năng bảo vệ chống bụi và tia nước từ phía trước.

Các đầu cuối phía sau được định mức IP20 (bảo vệ chống các vật thể rắn lớn hơn 12mm, không có bảo vệ nước).

PAC3200 được thiết kế để lắp đặt bên trong bảng điện hoặc vỏ tủ, nơi phía đầu cuối được bảo vệ bởi xếp hạng bảo vệ xâm nhập của chính vỏ tủ.

Bản thân thiết bị không phù hợp để tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài hoặc lắp đặt trong vỏ tủ nơi nước hoặc chất gây ô nhiễm có thể tiếp cận khu vực đầu cuối phía sau.

Q4: Các mô-đun tùy chọn bổ sung khả năng PROFIBUS hoặc PROFINET. Các mô-đun này được lắp đặt bên ngoài hay bên trong thiết bị?

Các mô-đun mở rộng truyền thông (như mô-đun PROFIBUS DP 7KM9300-0AB00-0AA0) cắm vào khe cắm mở rộng gắn phía sau trên thân PAC3200.

Mô-đun được tích hợp vật lý với thiết bị — nó không yêu cầu vỏ riêng hoặc không gian lắp đặt bên ngoài.

Độ sâu của thiết bị tăng lên khi lắp mô-đun (từ 56mm lên khoảng 73mm với mô-đun), vì vậy độ sâu bảng điều khiển phải được xác minh trước khi lắp đặt nếu khoảng trống phía sau bảng điều khiển bị hạn chế.

Mô-đun có thể truy cập để thay thế hoặc nâng cấp mà không cần tháo mặt trước của thiết bị ra khỏi bảng điều khiển.

Q5: PAC3200 có yêu cầu biến dòng bên ngoài không, hay nó có thể đo trực tiếp dòng điện pha không?

PAC3200 không bao gồm khả năng đo dòng điện trực tiếp — nó yêu cầu biến dòng bên ngoài (CT) để giảm dòng điện pha đo được thành tín hiệu thứ cấp 5A (hoặc 1A) mà thiết bị đọc. Không thể kết nối trực tiếp với dây dẫn pha để đo dòng điện.

Dây dẫn thứ cấp CT kết nối với các đầu cuối IL1/k-l, IL2/k-l và IL3/k-l ở phía sau thiết bị.

Đối với một cài đặt mới, việc lựa chọn tỷ lệ CT phụ thuộc vào dòng tải dự kiến tối đa — định mức sơ cấp CT nên bằng hoặc cao hơn một chút so với dòng tải tối đa, và tỷ lệ này sau đó được lập trình vào cấu hình của PAC3200.