Автоматизация ветроэнергетических установок с помощью простых, эффективных, масштабируемых, модульных, открытых и универсальных решений с интегрированной системой.

Solutions 4 Energy GmbH делает акцент на открытую, прозрачную и универсальную автоматизацию ветрогенераторов

Автоматизация ветроэнергетических установок с помощью простых, эффективных, масштабируемых, модульных, открытых и универсальных решений с интегрированной системой.

Благодаря открытому и высокопроизводительному контроллеру Weidmüller с двухъядерным процессором, а также специализированной программной библиотеке, ориентированной на конкретные приложения, Solutions 4 Energy GmbH,значительно ускоряются процессы проектирования и пуска ветрогенераторов. Благодаря скоординированному, модульному и масштабируемому решению для визуализации с облачными технологиями эксплуатация ветрогенераторов существенно упрощается.

Solutions 4 Energy GmbH, известная как S4E, является амбициозным, инновационным производителем и консультантом, работающим в области возобновляемых источников энергии, в частности, в наземном и оффшорном сегменте ветроэнергетики. «тобы сделать установку и запуск своих ветроэнергетических установок более эффективным, S4E вступила в стратегическое партнерство с Weidmüller», - сообщает Томас Шуберт, управляющий директор Solutions 4 Energy GmbH. Это соглашение включает в себя все технологии автоматизации, в том числе готовые к использованию шкафы управления, используемые в основании башни (внизу) и у гондолы (наверху). Weidmüller отвечает за проектирование, сборку и испытание распределительных шкафов, а также их поставку в готовом виде.

– Когда мы впервые начали сотрудничать, мы работали вместе над созданием полной спецификации, в который компания Weidmüller включила свои решения», - добавляет Томас Шуберт.

Спецификация послужила основой для выбора партнера и его решений:

  • Открытое аппаратное и программное обеспечение, а также коммуникация для простой интеграции проверенных системных компонентов различных производителей с помощью шинных систем и протоколов.
  • Масштабируемая производительность и функции для реализации различных ветроэнергетических установок в одной системе
  • Открытая SCADA система на основе Web-технологий для визуализации всех необходимых производственных данных, аварийных сигналов и накопленных статистических данных. Кроме того, должна быть реализована возможность создавать соответствующие отчеты для различных клиентов. Компоненты системы, безусловно, должны соответствовать требованиям сертификации ветроэнергетических установок.
  • Поставка сертифицированных распределительных шкафов

«Когда мы работали вместе над созданием спецификации, мы смогли применить опыт, приобретенный нами ранее в рамках многих других проектов», - объясняет Марк Либерт, менеджер по развитию ветроиндустрии в компании Weidmüller.

Контроллер Weidmüller на базе ПК – это открытое и индивидуальное решение

Надежный, высокопроизводительный контроллер с двумя процессорными ядрами, операционная система RTLinux для осуществления связи и визуализации и eCos в качестве операционной системы реального времени являются ключевыми компонентами ветрогенераторов. На инновационном контроллере детерминированные процессы выполняются строго в соответствии со стандартом IEC 61131, т.е. за чрезвычайно короткое, точно определенное время цикла. Контроллер готов к использованию для задач IoT, а его архитектура позволяет реализовать две так называемые «доверенные зоны». «Система разработана таким образом, чтобы обеспечить максимальную надежность в суровых условиях эксплуатации, она способна выдерживать экстремальный холод, жару и вибрацию», – продолжает г-н Либерт.

Одно из требований S4E заключалось в том, что создаваемые симуляционные и регулирующие модели должны легко переноситься на контроллер. В качестве инструмента для проектирования использовался Simulink и другие решения. Это среда, где используются блок-схемы, обеспечивающие возможность мультидоменного моделирования. Этот инструмент подходит для проектирования и моделирования на системном уровне и обеспечивает автоматическую генерацию кода, а также возможность непрерывного испытания и проверки. Simulink интегрирован в платформу MATLAB, которую разработала компании MathWorks, поэтому алгоритмы MATLAB можно легко включить в иммитационные модели, задачи анализа и программы для обработки. Модели MATLAB / Simulink можно легко перенести на контроллер Weidmüller, где они работают в режиме реального времени.

«Мы в Solutions 4 Energy базируемся на SCADA системе Zenon от COPA-DATA, которая обладает масштабируемой функциональностью и производительностью и предназначена для управления работой ветряной электространцией. Система также поддерживает интеграцию контроллеров разных производителей и оснащена всеми необходимыми протоколами связи IEC 61850 или IEC 61870. Доступ к данным осуществляется удаленно через безопасное VPN-соединение или с помощью любой облачной технологии», – объясняет Либерт. В приведенном примере Weidmüller использует облачную технологию Microsoft Azure Cloud, в которой установлена система Zenon Runtime; визуализация каждой установки доступна по всему миру. Одним из ключевых моментов в этом отношении при выборе системы также был свободный выбор облачных сервисов, что исключает зависимость от одного производителя.

Для автоматизации ветрогенераторов Weidmüller предлагает специальную библиотеку Wind Library с готовыми функциональными модулями, которая покрывает около 80 % функций современных ветрогенераторов. К имеющимся модулям относятся модули для быстрой и простой реализации системных функций, управления подачей и управления положением гондол, функций башни, контроля состояния и широкого спектра физических функций. Пользователь может произвольно соединять модули между собой, и, при необходимости, даже модифицировать их и, таким образом, индивидуально адаптировать их под свое оборудование или задачи. Такой принцип гарантирует защиту технологий компании.

Даже при первом использовании библиотеки Wind Library Solutions 4 Energy удалось реализовать около 70% функций непосредственно с помощью модулей из библиотеки. Библиотека была создана компанией Solutions 4 Energy в соответствии с процедурными спецификациями. Остальные модули, тем временем, подверглись модификации или перепрограммированию и были внедрены в тесном сотрудничестве с Weidmüller.

«Weidmüller располагает прекрасной площадкой для испытания решений по автоматизации генераторов, где все запрограммированные функции проверяются на реальных выходных модулях перед доставкой. Поэтому клиенты могут быть уверены, что установка будет работать безупречно и после ввода в эксплуатацию," – поясняет господин Либерт.

Непрерывная связь

Одно из основных требований для нового решения – обеспечение открытой связи для подключения компонентов от различных поставщиков. Например, контроллер защиты, осуществляющий надежный обмен данными через PROFINET. Дополнительные расширения можно легко подключить с помощью соответствующих модулей системы ввода-вывода u-remote. Полевые устройства, такие как индикаторы скорости и направления ветра, датчики вибрации и шифраторы абсолютных значений положения гондолы и системы подачи, легко подключаются к удаленным модулям, предусмотренным для этой цели, и, таким образом, интегрируются в систему управления Weidmüller.

Распределительные шкафы гондолы и основания башни соединены друг с другом с помощью переключателей. Переключатель в корпусе башни не только поставляет данные на главный контроллер, но и передает их в систему SCADA. Вся связь между компонентами осуществляется через PROFINET и u-remote, и это относится к многофункциональному измерительному прибору Bender, который расположен в основании башни. Измерительный прибор регистрирует все ключевые электрические переменные (ток, напряжение, частота, выход и т.д.) и передает их в систему SCADA для анализа и архивирования. Роутер с интегрированным модемом 3G/UMTS обеспечивает соединение ветрогенератора с пунктом управления.

Успешная реализация

«Мы успешно реализовали наш первый совместный проект с новым решением по автоматизации», – рассказывают г-н Шуберт и г-н Либерт. Solutions 4 Energy смогла успешно использовать новые технологии на практике для планирования проектов. Концепция библиотеки широко использовалась для удобного, непрерывного выполнения функций управления и визуализации. Новые проекты и другие практические задачи можно быстро и легко выполнить, просто скопировав модули библиотеки. «Несомненно, мы неоднократно будем сотрудничать, выполняя различные проекты в будущем», – уверен Томас Шуберт, управляющий директор компании Solutions 4 Energy GmbH.