Automatyzacja instalacji energetyki wiatrowej, w łatwy, wydajny, skalowalny, modułowy, otwarty i elastyczny sposób dzięki zintegrowanemu systemowi.

Solutions 4 Energy GmbH wykorzystuje otwarte, przejrzyste i elastyczne rozwiązanie automatyzacji turbin wiatrowych

Automatyzacja instalacji energetyki wiatrowej, w łatwy, wydajny, skalowalny, modułowy, otwarty i elastyczny sposób dzięki zintegrowanemu systemowi.

Dzięki zastosowaniu otwartego i wydajnego sterownika od firmy Weidmüller , działającego w czasie rzeczywistym i opartego na dwóch rdzeniach procesora oraz specjalnej bibliotece oprogramowania, firma Solutions 4 Energy GmbHznacznie przyspiesza procesy inżynieryjne i rozruchowe turbin wiatrowych. Skoordynowane, modułowe i skalowalne rozwiązanie wizualizacyjne wyposażone w funkcje w chmurze sprawia, że obsługa turbin wiatrowych staje się niezwykle prosta.

Solutions 4 Energy GmbH, znana jako S4E, jest ambitnym, innowacyjnym producentem i konsultantem działającym w branży energii odnawialnej, zwłaszcza w sektorze energetyki wiatrowej onshore i offshore. – W celu zwiększenia wydajności instalacji i sprawności rozruchu elektrowni wiatrowych firma S4E zawarła strategiczne partnerstwo z Weidmüller, informuje Thomas Schubert, dyrektor zarządzający Solutions 4 Energy GmbH. Zobowiązanie obejmuje wszystkie technologie automatyzacji, w tym dwie gotowe do użycia rozdzielnice – po jednej dla top box i bottom box. Rozdzielnice są projektowane, składane i testowane w Weidmüller, więc są dostarczane w stanie gotowym do użycia.

– Kiedy po raz pierwszy przystąpiliśmy do współpracy, zaczęliśmy od ustalenia kompleksowego katalogu wymagań, do którego firma Weidmüller wprowadziła swoje rozwiązania, dodaje Thomas Schubert.

Katalog wymagań stanowił podstawę wyboru naszego partnera i jego rozwiązań:

  • Open hardware, oprogramowanie i komunikacja umożliwiające łatwą integrację sprawdzonych i przetestowanych komponentów systemowych różnych producentów za pośrednictwem różnych systemów i protokołów magistrali
  • Skalowalna wydajność i funkcje umożliwiające wdrożenie różnych instalacji energetyki wiatrowej z wykorzystaniem jednego systemu
  • Otwarty, webowy system SCADA, służący do wizualizacji wszystkich istotnych danych produkcji, alarmów i danych historycznych. Konieczne było również stworzenie odpowiednich raportów dla różnych klientów. Komponenty muszą oczywiście spełniać wymagania dotyczące certyfikacji turbin wiatrowych
  • Dostarczenie certyfikowanych rozdzielnic do urządzeń top box i bottom box

– Kiedy pracowaliśmy razem nad stworzeniem katalogu wymagań, mogliśmy wykorzystać doświadczenie zdobyte wcześniej w wielu innych projektach, wyjaśnia Marc Liebert, dyrektor ds. rozwoju przemysłu wiatrowego w Weidmüller.

Sterownik Weidmüller oparty na komputerze PC jako otwarte i dostosowane rozwiązanie

– Kluczowymi komponentami w turbinach są solidne, wydajne sterowniki z dwoma rdzeniami procesora, system operacyjny RTLinux do zadań komunikacyjnych i wizualizacyjnych oraz eCos jako system obsługi w czasie rzeczywistym. W innowacyjnym sterowniku norma IEC 61131 odpowiada za procesy deterministyczne, tj. wyjątkowo krótkie, precyzyjnie zdefiniowane czasy cyklu. Sterownik jest gotowy na aplikacje IoT, a jego architektura umożliwia również implementację dwóch „zaufanych stref”. – System został zaprojektowany tak, aby był solidny i niezawodny w trudnych warunkach pracy – wytrzymuje ekstremalne zimno, ciepło i drgania, mówi pan Liebert.

Jednym z wymogów S4E było to, aby stworzone modele symulacyjne i regulacyjne można było łatwo przesłać do sterownika. Jako narzędzie inżynieryjne wykorzystano Simulink, a także inne rozwiązania. Jest to środowisko schematu blokowego do symulacji wielodomenowych. Narzędzie obsługuje procesy projektowania i symulacji na poziomie systemu oraz umożliwia automatycznie generowanie kodu, jak również ciągłe testowanie i weryfikację systemu. Simulink jest zintegrowany z platformą MATLAB firmy MathWorks, dzięki czemu algorytmy MATLAB można włączać do modeli symulacyjnych, analizować i dalej z łatwością przetwarzać. Modele MATLAB/Simulink można w prosty sposób przesłać do sterownika Weidmüller, w którym działają w czasie rzeczywistym.

– Firma Solutions 4 Energy opiera się na systemie zenon SCADA firmy COPA-DATA, który oferuje skalowalne funkcje i wydajność, umożliwiające obsługę farmy wiatrowej. System obsługuje również integrację sterowników różnych producentów i ma wszystkie niezbędne protokoły komunikacji, takie jak IEC 61850 czy IEC 61870. Dostęp do danych jest uzyskiwany zdalnie za pośrednictwem bezpiecznego połączenia VPN i/lub za pomocą dowolnego rozwiązania w chmurze, wyjaśnia pan Liebert. W przedstawionym przykładzie Weidmüller korzysta z usługi Microsoft Azure Cloud, w której zainstalowano środowisko uruchomieniowe zenon, a wizualizacja każdej instalacji jest dostępna na całym świecie. Jednym z kluczowych punktów w tym względzie podczas procesu wyboru systemu był również swobodny wybór chmury, aby nie uzależniać się od żadnego producenta.

Do automatyzacji turbin wiatrowych (WT) Weidmüller oferuje specjalną bibliotekę Wind Library z gotowymi modułami funkcyjnymi, które obejmują około 80% funkcji nowoczesnych turbin wiatrowych. Dostępne moduły obejmują te do szybkiego i łatwego wdrażania funkcji systemowych, sterowania kątem łopat i położeniem gondoli, funkcji wieży, monitorowania stanu i szeroki zakres funkcji fizycznych. Użytkownik może łączyć te moduły ze sobą w dowolny sposób, a w razie potrzeby nawet modyfikować, a tym samym indywidualnie dostosowywać do swoich specyficznych urządzeń lub zadań. Ochrona know-how jest w tym zakresie czymś oczywistym.

Nawet gdy firma Solutions 4 Energy po raz pierwszy korzystała z biblioteki Wind Library, mogła wdrożyć około 70% funkcji bezpośrednio za pomocą modułów z biblioteki. Biblioteka została utworzona przez Solutions 4 Energy zgodnie z określonymi procedurami. Natomiast pozostałe moduły zostały zmodyfikowane lub przeprogramowane i wdrożone w bliskiej współpracy z Weidmüller.

– Weidmüller ma bardzo dobrze wyposażone pomieszczenie aplikacyjne do rozwiązań automatyki dla energetyki wiatrowej, w którym przed dostawą testowane są na rzeczywistych modułach wszystkie zaprogramowane funkcje. Klienci mogą zatem mieć pewność, że instalacja będzie działać bezbłędnie również w czasie użytkowania, wyjaśnia pan Liebert.

Ciągła komunikacja

Jednym z zasadniczych wymogów wobec nowego rozwiązania było zagwarantowanie otwartej komunikacji, aby umożliwić łatwe łączenie komponentów różnych dostawców. Obejmuje to na przykład sterownik bezpieczeństwa wykonujący niezawodną wymianę danych przez PROFINET. Dodatkowe rozszerzenia można łatwo wprowadzić za pomocą odpowiednich modułów systemu I/O u-remote. Urządzenia obiektowe, takie jak wskaźniki prędkości i kierunku wiatru, czujniki drgań, enkodery do rejestrowania położenia gondoli czy system sterowania kątem łopat, można łatwo podłączyć do przewidzianych w tym celu modułów u-remote i w ten sposób zintegrować z systemem sterowania Weidmüller.

Rozdzielnice w gondoli i w podstawie wieży są ze sobą połączone za pośrednictwem switchy. Switch w podstawie wieży zapewnia dane nie tylko dla głównego sterownika, ale również dla systemu SCADA. Wszelka komunikacja między komponentami odbywa się za pośrednictwem PROFINET i u-remote. Dotyczy to również wielofunkcyjnego przyrządu pomiarowego firmy Bender, znajdującego się w podstawie wieży. Przyrząd pomiarowy rejestruje wszystkie kluczowe zmienne elektryczne (prądy, napięcia, częstotliwość, moc wyjściową, itp.) i przekazuje je do systemu SCADA w celu oceny i archiwizacji. Router ze zintegrowanym modemem 3G/UMTS łączy turbinę wiatrową ze sterownią.

Pomyślna implementacja

– Udało nam się zespołowo wdrożyć i połączyć nasz pierwszy wspólny projekt z nowym rozwiązaniem automatyzacji, mówią wspólnie pan Schubert i Liebert. Firma Solutions 4 Energy zdołała z powodzeniem wykorzystać zdobyte know-how i bezpośrednio zastosować je do dużej części procesu projektowania. Koncepcja biblioteki wspierała ten proces i umożliwiała wygodne, wielokrotne korzystanie z funkcji sterowania lub wizualizacji. Nowe projekty i inne aplikacje można szybko i łatwo wdrożyć poprzez zwykłe kopiowanie modułów biblioteki. – Jesteśmy przekonani, że w przyszłości będziemy realizować więcej wspólnych projektów, mówi Thomas Schubert, dyrektor zarządzający Solutions 4 Energy GmbH.

Masz jakieś pytania?

Kontakt

Zamów konsultację

* Pola wymagane

Zamów oddzwanienie