Cu un controler deschis și eficient în timp real de la Weidmüller, bazat pe un procesor cu două nuclee, precum și o bibliotecă software specifică aplicației, Solutions 4 Energy GmbHaccelerează considerabil procesele de proiectare și pornire ale turbinelor sale eoliene. O soluție de vizualizare coordonată, modulară și scalabilă, incluzând caracteristicile Cloud, face ca exploatarea turbinelor eoliene să fie floare la ureche.
Solutions 4 Energy GmbH, cunoscută pe scurt sub numele de S4E, este un producător ambițios, inovator și un consultant care operează în sectorul energiei regenerabile, în special în segmentul de energie eoliană onshore și offshore. „Pentru a eficientiza instalarea și punerea în funcțiune a parcurilor sale eoliene, S4E a încheiat un parteneriat strategic cu Weidmüller", relatează Thomas Schubert, director general al Solutions 4 Energy GmbH. Angajamentul include toată tehnologia de automatizare, inclusiv două panouri gata de utilizare - unul pentru cutia inferioară și unul pentru cutia superioară. Panourile sunt planificate, asamblate și testate la Weidmüller, astfel încât sunt livrate gata de utilizare.
„Când am început colaborarea, am lucrat împreună la realizarea unui catalog complet de cerințe în care Weidmüller și-a integrat soluțiile”, adaugă Thomas Schubert.
Catalogul de cerințe a constituit baza pentru alegerea partenerului nostru și a soluțiilor sale:
„Când am colaborat la realizarea catalogului de cerințe, am reușit să integrăm experiența dobândită anterior în numeroase alte proiecte”, explică Marc Liebert, Industry Development Manager Wind la Weidmüller.
Controlerul bazat pe PC de la Weidmüller ca soluție individuală și deschisă
„Un controler robust, de înaltă performanță cu procesor cu două nuclee, sistemul de operare RTLinux pentru sarcini de comunicare și vizualizare și eCos ca sistem de operare în timp real sunt componentele cheie ale turbinelor. Controlerul inovator conform standardului IEC 61131 este responsabil pentru procesele deterministe, adică programe extrem de scurte, definite cu precizie. Controlerul este pregătit pentru IoT, iar arhitectura sa permite implementarea a două „zone de încredere”. „Sistemul este conceput să fie robust și fiabil pentru utilizare în condiții dure de exploatare - este capabil să reziste la temperaturi extreme de frig și căldură, precum și la vibrații”, continuă dl Liebert.
Una dintre cerințele companiei S4E a fost ca modelele de simulare și control create să fie ușor de transferat la controler. Simulink a fost folosit ca instrument de proiectare, precum și alte soluții. Este un mediu de schemă sinoptică pentru simulare în mai multe domenii. Instrumentul acceptă procesele de proiectare și simulare la nivel de sistem și activează generarea automată a codurilor, precum și testarea și verificarea continuă a sistemului. Simulink este integrat în platforma MATLAB de la MathWorks, astfel încât algoritmii MATLAB pot fi incluși în modelele de simulare, analizați și procesați ulterior cu ușurință. Modelele MATLAB/Simulink pot fi transferate cu ușurință la controlerul Weidmüller, unde rulează în timp real.
„Noi, cei de la Solutions 4 Energy, ne bazăm pe software-ul zenon pentru SCADA de la COPA-DATA, care dispune de funcționalitate și performanță scalabile, pentru a gestiona exploatarea parcului eolian. Sistemul acceptă, de asemenea, integrarea controlerelor de la diferiți producători și dispune de toate protocoalele de comunicare necesare, cum ar fi IEC 61850 sau IEC 61870. Datele sunt accesate de la distanță printr-o conexiune VPN securizată și/sau utilizând orice soluție Cloud”, explică dl Liebert. În exemplul prezentat, Weidmüller utilizează Microsoft Azure Cloud, în care este instalat software-ul zenon Runtime, iar vizualizarea fiecărei instalații este disponibilă în întreaga lume. Un aspect esențial de care s-a ținut cont în procesul de selectare a sistemului a fost și selectarea gratuită a Cloud-ului, astfel încât să nu existe dependență de nici un producător.
Pentru automatizarea turbinelor eoliene (WT), Weidmüller oferă o bibliotecă specială, Wind Library, cu module funcționale prefabricate, care acoperă aproximativ 80% din funcțiile turbinelor eoliene moderne. Printre modulele disponibile se numără cele pentru implementarea rapidă și ușoară a funcțiilor sistemului, controlul pasului și nacelei, funcțiile turnului, monitorizarea stării și o gamă largă de funcții fizice. Utilizatorul poate combina aceste module între ele după cum dorește și, dacă este necesar, poate chiar să le modifice și să le adapteze individual la hardware-ul sau sarcinile specifice. Protecția know-how-ului este inerentă în acest sens.
Chiar și atunci când a folosit Wind Library pentru prima dată, Solutions 4 Energy a putut implementa aproximativ 70% din funcții direct cu modulele din bibliotecă. Biblioteca a fost creată de Solutions 4 Energy în conformitate cu specificațiile procedurale. Restul modulelor au fost modificate sau reprogramate și implementate în strânsă coordonare cu Weidmüller.
„La Weidmüller, avem o sală de aplicații foarte bine echipată pentru soluții de automatizare a energiei eoliene, unde toate funcțiile programate sunt testate pe module reale înainte de livrare. Prin urmare, clienții pot fi siguri că instalația va funcționa fără probleme și în timpul exploatării”, explică dl Liebert.
Comunicare continuă
O cerință esențială așteptată de la noua soluție a fost garantarea unei comunicări deschise pentru a facilita conectarea componentelor de la diverși furnizori. Aceasta include, de exemplu, controlerul de siguranță care efectuează un schimb de date fiabil prin intermediul PROFINET. Extinderile suplimentare pot fi integrate cu ușurință prin modulele corespunzătoare ale sistemului I/O u-remote. Dispozitivele portabile, cum ar fi indicatoarele de viteză și direcție a vântului, senzorii de vibrații și codificatoarele de valoare absolută pentru înregistrarea poziției nacelei și a sistemului de înclinare, sunt conectate cu ușurință la modulele u-remote prevăzute în acest scop și sunt astfel integrate în sistemul de control Weidmüller.
Panourile din nacelă și baza turnului sunt conectate între ele prin intermediul comutatoarelor. Comutatorul din baza turnului nu furnizează date doar controlerului principal, ci și sistemului SCADA. Toate comunicațiile dintre componente au loc prin intermediul PROFINET și u-remote, iar acest lucru este valabil și pentru instrumentul multifuncțional de măsurare de la Bender, care se află în baza turnului. Instrumentul de măsurare înregistrează toate variabilele electrice importante (curenți, tensiuni, frecvență, randamente etc.) și le transferă către sistemul SCADA pentru evaluare și arhivare. Un router cu modem 3G/UMTS integrat conectează turbina eoliană la camera de control.
Implementare reușită
„Ca echipă, am implementat și conectat cu succes primul nostru proiect comun cu noua soluție de automatizare”, relatează dl Schubert și dl Liebert. Solutions 4 Energy a reușit să integreze cu succes know-how-ul achiziționat și să îl aplice direct pe părți mari ale procesului de planificare a proiectului. Conceptul de bibliotecă a susținut acest proces și a activat utilizarea simplă și repetată a funcțiilor de control sau vizualizare. Proiectele noi și alte aplicații pot fi implementate rapid și ușor prin simpla copiere a modulelor din bibliotecă. „Suntem siguri că vor exista mai multe proiecte comune în viitor”, spune Thomas Schubert, director general al Solutions 4 Energy GmbH.