图1  能源供应和通讯：所有连接到智能电网中的仪器设备都在网络中清晰可见，都是能源网络中的一个成员，都能够对其标准功能进行管理

具有通讯能力的工业仪器能够帮助工业企业降低能源消耗，提高能源利用率。当所有的仪器设备都成为能源网络中的一员时，就可以对它们进行监督和控制了。

智能电网对工业界说道：Smart Power Network是未来工业领域智能化的能源网络，各种工业仪器和设备的供电都能在这一网络之中并具有通讯能力，这就给工业界在能源供应方面带来了全新的可能性。Harting公司的设想是：每一个仪器设备都是能源网络中的一个成员，不论它是传递数据或者只是与电力电缆相互连接（图1），按照这种方法可以对每个仪器设备的标准功能进行管理。

仪器设备之间的相互通讯是高效节能的前提

原则上，Facility Management是一个内容广泛的、包括了厂房车间建筑和设备在内的解决方案，其目的在于持久地降低使用运行费用、提高和保证设备的可能性。除了“绿色生产”这一目标之外，企业的生产能力和盈利率也都随之提高。这里的调节杠杆是降低能源费用、更加有效的利用和分配资源、优化值负荷和计算机支持的能源消耗优化以及按照DIN EN 16001标准的要求实现企业能源利用方案的现代化。为了实现这些目标，就需要一个统一的、具有良好通讯性能的能源供应和数据传递网络。对于最重要的用电器，要建立一套能源监控系统，它所承担的任务是例如能源生产过程的控制、基本电力负荷的管理以及灵活地处理电力使用状况。

今天，工业仪器设备的通讯能力一直还是一个辅助功能。在涉及到提高能源利用率的工业生产过程中，相互隔离的设备驱动是非常不利的。缺少故障诊断和分析会对机床设备的可用性带来负面的影响，而且也只有在知道了机床设备的电力消耗之后，才能高效地使用这些设备。而上述两项也只有在仪器设备具有通讯能力之后才能实现。这里提出的目标是：网络中每一个功能性的仪器设备都应是控制系统“可见”的、可控制的。

在工业企业中，仪器设备有三条生命线：电力、数据和信号。对电力能源有很大需求的仪器设备虽然都有400V的连接电源，但具有通讯能力的则不足50%。这些仪器设备也应集成到Power Network智能电网之中，以便实现无漏洞的电力能源管理。这也就对Power Network智能电网提出了非常明确的任务和要求：仪器设备的相互连接立即被智能电网所识别；能够对电网中仪器设备的电力消耗加以测定；能够有目的地实现负载无波动的开关控制。

在智能电网管理的框架内，这些功能只占用了有限的网络带宽。像自动化这样的一些功能需要的是高速数据通讯的实时性。而这些自动化的优化系统所需的是宽带通讯。

利用Power Network建立通讯

为了降低辅助的安装调试费用，Harting公司在智能电网的管理中决定利用电力电缆来完成通讯任务。但利用电力电缆进行通讯的效果不应与专用通讯电缆有差异。因此，他们选择了以太网作为智能电网通讯的基础。这样，基本功能就可能相互补充、完善了（图2）。

图2  为了降低辅助的安装调试费用，将利用供电电缆进行通讯，并利用以太网为基础可以对这一功能任意给予补充

传统的非管理型供电网络在补充了这一智能化的功能后就构成了智能电网。此时，电网中的仪器设备就起到了关键性的作用：因为只有通过这些仪器设备才能实现工业企业所需的拓扑网络，这些智能化的能源分配设备也构成了电力网络的骨干。

Harting公司在这方面进行了坚持不懈的努力，是第一家在电力供应网络中引进了具有通讯能力仪器设备的企业。

这种以太网组织结构是由具有管理能力的电网仪器设备构成的。这些具有管理能力的元器件的功能可以通过智能化的能源分配设备来承担。在每一个电力供应网络中，初级的管理功能都可在拓扑网络中看到已经连接的仪器设备了。若利用以太网在供电电缆中进行通讯时，则负责通讯的拓扑网络同时也是给仪器设备供应电力能源的智能电网，因为通讯和电力供应使用的都是同一根电缆。这样就可以使用一些标准化的功能了，也就在网络管理中有着内容丰富的功能管理了。由于这一系统是开放式的、可以按比例缩小和放大的，也就可以避免使用具有专利权的解决方案了。通过附加的、单独的通讯电缆，就保障无兼容性限制的宽带通讯了。

工业企业所需要的是一个整体性的解决方案：能源供应、数据传输之间不同的拓扑技术能够结合在一起的、无需专用的数据线就能够把能源消耗的数据传送给例如主控系统的、能够实现状态监控、没有附加安装费用和编程的整体型解决方案。

最有意义的是仪器设备启动时集成的、自动的拓扑识别和仪器设备工作时的能源分配系统以及可视化。在启动时，安装的能源分配系统就能够识别到网络中的用电设备了，并在工业计算机或者主控系统中显示当前的用电数据。

同时，也可以再集成一个负载管理系统。集成负载管理系统的目的是：避免超过事先规定的峰值负载。因此，事先设定根据实际需要开关接通的用电器耗电量是非常有意义的。

状态管理或者称之为机床设备能源分配的负载状态监控需要周期性的采集和评估数据，以保证工作的可靠性和高效率。另外，在T形支路中的功率测试需要精确地对整个电力网络中用电器的能耗数据进行分析评估。所安装电力网络主能源消耗的每一点变化都登记在案，进行分析评估。这样，例如低压过低、电缆断开或者不正确的电缆连接等都会立即被识别，而且是在出现故障之前就被识别出来。

透明的耗电量能够节约能源费用

为了能够长久地降低能源费用，就需要对用电仪器设备有一个清楚的认识和了解。为此，在每一个分电器或者电气柜中集成的能源分配器，都把电量换算成功率数值，并经集成的Mess-IC进行采集和存储。

在这种相互关系情况下，最简单的节能方法就是切断用电器的供电。利用管理型标准化的输入输出接口，可以在没有其他控制指令的情况下经SPS可编程序控制器把不用的用电器或者用电设备关闭。

安装时所有检测数据的处理都在工业计算机中进行。通过一个标准化的数据接口可以读出安装的能源分配器中的数据，进一步加以处理并分类管理。

明显变化的检测值都记录下来，进行评估、保存。在工业计算机或者主控系统中显示出相应的差异。所计算评估的数据信息有：全部安装仪器设备的功率或者各输出端的功率；负载与额定功率之间的比例关系也同样显示出来，就像常规报警时所做的那样；另外，还可以利用图形方式分析消耗的情况，并制定长期曲线图。