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23.08.2012

Windenergieanlagen noch effizienter steuern

Das Ethercat-IO-System bietet mit seinen elektronischen Reihenklemmen volle Ethernet-Kompatibilität, maximale Nutzung der Ethernet-Bandbreite und gute Echtzeiteigenschaften bei niedrigen Kosten

Die Firma Beckhoff präsentiert auf der Husum Windenergy seine offenen PC- und Ethercat-basierten Automatisierungslösungen. Mit der PC-basierten Automatisierungstechnik steht eine leistungsfähige Steuerung zur Verfügung, die alle Komponenten einer Windenergieanlage, wie Betriebsführung, Pitch-, Generator-, Umrichter- und Bremsensteuerung sowie Condition Monitoring und Parkvernetzung, auf einer Plattform vereint. Der Verzicht auf Spezial-Hardware senkt die Kosten für die elektrische Grundausstattung sowie die Wartungskosten und erhöht gleichzeitig die Verfügbarkeit der Anlage.

Die Windparkvernetzung mit Ethercat ist im Vergleich zu herkömmlichen IP-Lösungen schneller und bietet zudem Kostenvorteile. Die in das Automatisierungssystem integrierte Leistungsmessklemme erfasst Augenblickswerte von Strom und Spannung am Einspeisepunkt mit bis zu 10 000 Samples/s. Das ermöglicht eine frühzeitige Diagnose von Spannungseinbrüchen und eine Meldung an alle Anlagen im Windpark innerhalb von 1 ms. Über die Ethercat-Distribu­ted-Clocks können die Messwerte aller Windenergieanlagen und die Messung am Einspeisepunkt eines Parks auf einem Zeitfenster kleiner als 1 μs synchronisiert werden. Mit diesen Daten lassen sich Strom, Spannung und Frequenz entsprechend regeln und das Netz stützen. Dabei kann man die bestehende Ethernet-Infrastruktur, auf Basis von LWL-Technik, verwenden. Sogar die Synchronisation der IGBT von Umrichtern innerhalb eines Windparks ist mit dieser Technik möglich.

Da die PC- und Ethercat-basierte Steuerungsplattform auch eine CMS-Funktion enthält, kann darüber die komplette Zustandsüberwachung der Mühle, inklusive Getriebe, Hauptlager und Generator erfolgen. Die CMS-Funktionalität wird über eine Ethercat-Klemme, zum Beispiel die EL3632, in den Klemmenstrang integriert. Die Daten werden von der Klemme erfasst, und die Automatisierungssoftware Twincat stellt die Rohdaten innerhalb der Steuerung zur Verfügung. Über eine Standardschnittstelle, wie OPC, koppelt der Anwender seine CMS-Auswertungssoftware an, die die eingesammelten Daten diagnostiziert und einen entsprechenden nachgeschalteten Service einleitet. Durch diese Architektur kommt man dem eigentlichen Ziel des Anwenders wesentlich näher: Ein Condition Monitoring der gesamten Anlage mit zeitsynchronen Daten, statt einer Diagnose von Einzelkomponenten.