Projekt
Smart Hay Fan
Version 1.0
Dokument Version:
Version: 1.0
Datum: 2017.06.11
Autor: GINTHER, Andreas
Sprache: Deutsch
GLAB:
GLAB steht für Ginther
Laboratories.
Es handelt sich hier weder um eine Firma noch ein gemeldetes Gewerbe.
Es werden damit lediglich Konstruktionen, Architekturen und Erfindungen bezeichnet welche im privaten eigennützigen Gebrauch entstehen.
Nur mit Zustimmung von Ginther Andreas dürfen mit GLAB gekennzeichnete Software, Hardware und Konzepte verwendet werden.
Es wir keinerlei Haftung oder Gewährleistung für dessen übernommen.
Inhaltsverzeichnis
3.1 Motor Schutzschalter Justierung
3.2 Motor Drehzahl und Temperatur Sensoren
4.2 Stern Dreieck Automatik – Prozess Anbindung
5 Smart Phone HomeMatic App Fernsteuerung
6 Smart Phone PRTG App Visualisierung
1 Projekt
· Steuern und überwachen eines Heulüfters auf dem Bauernhof mit einem 15kW Drehstrommotor
· Stern – Dreieck Automatik Fernsteuerung
· Drehzahl Messung mit PRTG Langzeitgrafen
· Temperatur Überwachung mit PRTG Langzeitgrafen
· Laufzeit und Betriebsstundenzähler
· Darstellen des Betriebes mit PRTG Maps
· Senden von Alarmmeldungen mit PRTG
2 Heulüfter
Zum Belüften einer 600m³ Heu Halle.
3 Motor
· Ein Siemens Drehstrom Motor 3~ Mot. 1 LA5186-6AA60-Z
· 400V, 15kW Leistung, ~30A Motorstrom
· Zuleitung 7x 10mm² ins Lüfterhaus
3.1 Motor Schutzschalter Justierung
Egal was auf dem Motor Typenschild steht der Motorschutzschalter muss fein justiert werden.
Entsprechend ist mit Faktor 0,58 der Motorschutzschalter in der Motorleitung zu dimensionieren.
Video: Heulüfter Motorschutzschalter
3.2 Motor Drehzahl und Temperatur Sensoren
Am Motor wurde ein PT100a angebracht, weil der keinen Motor Wicklung Sensor hat.
Der Motor ist ein Klasse F Motor somit für 155°C Motor Wicklung Temperatur ausgelegt.
Im Normal Betrieb wird der Motor am Gehäuse nicht heißer als 55°C daher ist die Abschaltung auf 90°C festgelegt.
Weiteres ein Drehzahlmesser damit man auch eine 100% Rückmeldung bekommt, wenn man über die Fernsteuerung arbeitet.
Der Drehzahlmesser ist über den Finder Optokoppler direkt an den Analog Eingang vom HomeMatic I/O Baustein angeschlossen, dieser kann hier Frequenzen bis 250Hz zählen.
(also bei 970U/min. sind das dann 16,7Hz)
Somit ist keine weitere Elektronik notwendig.
Der Drehzahlmesser ist ein induktiver Näherungsschalter NPN 24V.
Video: Heulüfter Drehzahlmesser
4 Schaltschrank
Ausbau des alten maroden manuellen Stern Dreieck Schalters
und ersetzen durch eine EATON Stern Dreieck Automatik für 18,5kW.
Neu ist das manuelle Bedienfeld, neuer Laststromkreis mit Motor Sicherung und Fernsteuerung.
Die Fernsteuerung wurde mit HomeMatic Wired Komponenten und Finder Koppelrelais realisiert.
4.1 Stern Dreieck Automatik
Es wird eine EATON SDAINL 0 AM Stern Dreieck Automatik für 18,5kW eingebaut.
Der Motor braucht schon 40sec. Anlaufzeit im Stern bis das große Windrad einigermaßen Schwung hat.
Die HomeMatic Fernsteuerung kann hier mit dem kleinen Drehschalter physikalisch abgetrennt werden.
4.2 Stern Dreieck Automatik – Prozess Anbindung
Um das Ganze mit HomeMatic überwachen und fernsteuern zu können sind Koppelrelais notwendig.
In Schwarz Finder Optokoppler für die Abtastung von Laststromkreis Störung und Drehzahl.
In Weiß Finder Relais für die Fernbedienung von Ein- und Ausschalter und die Abschaltung durch den Temperatur Fühler.
Entsprechend ist eine galvanische Trennung von der Stern Dreieck Automatik und HomeMatic notwendig.
Die Anbindung erfolgt über den RS485 Bus -> Busleitung UNITRONIC Lapp Kabel 2170264.
Der Temperatur Fühler benötigt einen PT100 Messwandler für 0-10V analog Signal der am analogen Eingang vom HomeMatic I/O Baustein angeschlossen ist.
4.3 Neuer Laststromkreis
Hilfskontakte im Laststromkreis werden benutzt für die Störungsmeldung und einen sicheren Betrieb.
5 Smart Phone HomeMatic App Fernsteuerung
Wegen vielen Sicherheitsmechanismen ist das HomeMatic Programm doch komplex, gehe ich nicht weiter darauf ein. Am Ende kann man es dann mit der App steuern.
Natürlich nur von außen per VPN und sogar 2 Factor Authentifizierung.
6 Smart Phone PRTG App Visualisierung
Als Werteliste oder als PRTG Map können die Betriebsdaten angezeigt und überwacht werden.
7 Betriebsstunden Zähler
Daten welche von HomeMatic über die XML API abgreifbar sind werden in einer XML Datei abgelegt.
Eine PowerShell Skript Logik berechnet aus der aktiven Laufzeit die Betriebsstunden und erstellt die Wochenstatistik. Diese Daten werden dann von einem JavaScript in die PRTG Map übertragen.
8 Visualisierung
Die Visualisierung wird mit PRTG Maps gemacht.
Dazu PowerShell Scripts, Java Scripts und HomeMatic XML API.
Heulüfter ausgeschalten nach Normalbetrieb, ca. 15 Minuten lang läuft das Windrad aus.
Video: Heulüfter im Normalbetrieb
Heulüfter mit Ausfall des Lastdrehstromkreises.
8.1 PRTG Monitoring
· PRTG Management Server auf Windows Server 2016 HyperV
· USV für Messdatenaufzeichnung auch während Stromausfällen
· Intel NUC Gen 5 mit i5 CPU 5300 (NUC5i5MYBE)
· HyperV Support
· Enterprise SSD Storage
· Intel Virtualization Technologies
· Intel vPro
· ~ 9 Watt Stromverbrauch
8.1.1 PRTG Maps
· Visualisierung mit PRTG Maps
· Aktualisierung aller Werte alle 30 sec.
· optimiert für IE 11, Google Chrome on Rasbian, Safari on iOS
· Auflösung 1360 x 850 optimiert für GLAB Smart Display 10,1”
9 Stromnetz Belastung
Interessant ist wie schwach dann doch auf dem Land das Stromnetz im Ort ausgelegt ist.
Wenn der 15kW Motor eingeschalten wird dann sinkt um ca. 6V die Spannung im Ortsnetz ab.
Dies lässt sich leicht im Nachbar Haus dann feststellen welches eine eigene unbelastete Leitung zum Orts Trafo hat.
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