Design of an Energy Monitoring System for a Medium-Scale Plant

Abstract

In this study, energy monitoring system of a medium scale industrial plant is achieved through a computer interface both in real time and retrospective using recent data. In order to measure the energy, a measurement card is designed to convert the voltage and current signals in suitable levels for a programmable logic controller (PLC). Current and voltage signals received from the measurement card are sensed by the analogue channels of the PLC. A zero-crossing detector is also designed to measure the power factor of the system. Time difference between the signals which are obtained from the zero-crossing detector is measured by using FM 350-01 counter module. All data received are transferred into a database located at the host computer by the PLC using RS485/RS232 communication protocol. Data obtained from the system can be monitored momentarily through an interface that is designed in C# programming language. Furthermore, retrospective energy analysis of the system is made possible by saving the data obtained continuously. Thus, active, reactive and apparent power values can be observed for a specific time interval. By using the retrospective energy analysis system, time periods in which the energy is more consumed can be determined. Thanks to this feature, work load of the plant can be programmed to specific times when the energy is cheaper in order to reduce the energy costs.

Keywords

• Energy monitoring, Computer control, PLC, C#.

Orta Ölçekli Bir İşletmenin Enerji İzleme Sisteminin Tasarlanması

Öz

Bu uygulamada, orta ölçekli bir işletmenin gerçek zamanlı ve geçmişe yönelik enerji takibinin bilgisayar ara yüzünden izlenmesi gerçekleştirilmiştir. Enerjinin ölçülmesi için akım ve gerilim bilgilerini Programlanabilir Lojik Kontrolörün ( PLC) algılayacağı seviyeye getiren bir kart tasarlanmıştır. Bu karttan alınan akım ve gerilim bilgileri, PLC'nin analog kanalları ile okunmaktadır. Sistemin güç katsayısının algılanması için, bir sıfır geçiş detektörü tasarlanmıştır. Sıfır geçiş detektöründen elde edilen sinyaller arasındaki zaman farkı FM 350-1 sayıcı modül kullanılarak ölçülmüştür. Alınan bilgiler, PLC tarafından RS485/RS232 dönüştürme protokolü kullanarak, bilgisayarın seri iletişim kanalı aracılığı ile veritabanına aktarılmaktadır. Elde edilen veriler, C# programlama dili kullanılarak tasarlanan bir arayüz ile anlık takip edilebilmektedir. Elde edilen veriler sürekli olarak kaydedilerek geçmişe yönelik enerji analizleri yapma olanağı sağlanmıştır. Böylece, istenildiğinde belirlenen zaman aralığında kullanılan aktif, reaktif ve görünür güçler gözlemlenebilmektedir. Geçmişe yönelik enerji izleme sistemi kullanılarak işletmelerin fazla enerji harcadığı zamanlar tespit edilebilmektedir. Böylece, yoğun çalışma saatleri enerjinin ucuz olduğu zamanlara kaydırılarak kullanılan enerjinin işletmeye olan maliyetinin azaltılması gibi olanaklar sağlanmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Enerji izleme, Bilgisayarla kontrol, PLC, C#.