Remote I/O und Controller für den Einsatz in der Windindustrie

Die PAC 8000-Serie wurde für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen entwickelt. Das unterscheidet das System von anderen Lösungen. Das Steuerungs- und E/A-System kann in Umgebungstemperaturen von -40 bis +70°C zuverlässig und lüfterlos betrieben werden. Auch bei rauen Umgebungsbedingungen stehen die Anlagen zur Verfügung, ohne dass das Steuerungs- und Regelungsverhalten negativ beeinflusst wird. Ein weiterer Faktor, der die Zuverlässigkeit der Anlagen erhöht, ist die hohe Korrosionsbeständigkeit, entsprechend Klasse G3 nach Standard ISA S71. Damit leisten die Steuerungen auch im Offshore-Betrieb über lange Zeiträume zuverlässig ihren Dienst; ungeplante Wartungseinsätze können vermieden werden. Die hohe Resistenz gegen Vibrationen (5G) und Stöße (30G) unterscheiden die eingesetzten Automatisierungs-Komponenten von herkömmlichen Steuerungssystemen. Sie sind auch für den Einsatz in der Gondel geeignet, die hohen mechanischen Belastungen durch Windstöße und Turbinenrotation ausgesetzt ist. Verfügbarkeit Die Anforderungen an die Verfügbarkeit der Automatisierungssysteme in Windkraftanlagen wurden in der PAC 8000-Serie berücksichtigt. Die CPU-Zentralbaugruppen können auf dem gleichen Rack redundant eingesetzt werden. Sie verfügen jeweils über zwei Ethernet-Schnittstellen, die redundantes Fault Tolerant Ethernet (FTE) ermöglichen. Das gilt sowohl für die Peer-2-Peer-Kommunikation zwischen den Controllern, z.B. für den direkten Datenaustausch zwischen mehreren Turbinen, als auch für die Kommunikation zu einem zentralen Server, z.B. dem Farm-Scada einer Windfarm. Die Umschaltungen der Netzwerk-Redundanz und der Controller-Redundanz sind im Vergleich zu herkömmlichen Failover-Systemen sehr schnell. Zusätzlich laufen beide Controller synchron und werden mehrmals pro Steuerungszyklus abgeglichen. Der Ausfall eines Controllers bleibt für die jeweilige Steuerungslogik transparent. Unnötige Trips der Turbinen können auf diese Weise vermieden werden. Vorteile für die Windindustrie Die Automatisierungsplattform verfügt über Funktionen, die für Nutzer in der Windindustrie besonders nützlich sind. Es gibt spezielle Sequence-of-Event-Module, die digitale Ereignisse zeitfolgerichtig erfassen und aufzeichnen – mit einer Auflösung von bis zu 0,25ms. Mehrere PAC 8000 SOE-Systeme können über das Network Time Protocol (NTP) synchronisiert werden und ermöglichen damit die Auswertung von Ereignissequenzen mehrerer Turbinen mit einer Genauigkeit von etwa ±3ms. Genaue Sequence-of-Event-Informationen sind vor allem in der Ereignisanalyse im Rahmen von Tripreduktionsprogrammen ein Vorteil. Eine weitere Funktion, die die PAC 8000-Serie von anderen Systemen unterscheidet, ist die Möglichkeit, Hart-Signale vom Sensor über Ethernet durchzuleiten. Damit wird per Asset-Management-Software der direkte Zugriff auf das intelligente Feldgerät über FDT/DTM ermöglicht, ganz ohne umständliches Mapping der Signale in der Steuerungslogik. Das vereinfacht die Parametrierung oder Diagnose von intelligenten Sensoren über Asset-Management-Systeme bei der Fernwartung; Serviceeinsätze vor Ort lassen sich damit reduzieren. Modularität und Offenheit Das Automatisierungssystem ist modular. Es kann als Steuerung und als reine Remote I/O für RTU-Funktionalität eingesetzt werden. Ein umfangreiches Programm an Eingangs- und Ausgangsmodulen mit vielseitigen Diagnosefunktionen erleichtert das Engineering. Die optionale Sicherheitssteuerung SafetyNet und die zugehörigen sicherheitsgerichteten E/A-Module sind bis SIL 2 nach IEC61508 / 61511 zertifiziert. Für die Programmierung stehen alle fünf Programmiersprachen nach IEC1131-3 zur Verfügung. Für anspruchsvolle Regelungsaufgaben können Anwender eine spezielle grafische Projektierungsumgebung nutzen, eine zusätzliche grafische Flow-Chart-Projektierung ist bestens geeignet für Entscheidungslogik. Ein Simulationsmodus vereinfacht das Testen der Logik während der Entwicklung. Die auf Ethernet basierende Peer-2-Peer-Kommunikation sowie die OPC-Schnittstelle werden direkt in der Programmierumgebung konfiguriert – so komfortabel wie man es bisher nur von DCS-Systemen kennt. Damit wird nicht nur die Kommunikation zwischen den Turbinen in einem Park erleichtert, um z.B. auf Windböen zu reagieren, die zuerst an einem Teil des Parks eintreffen. Auch die Konfiguration der Anbindung der einzelnen Turbinensteuerungen an einen zentralen Scada-Server wird vereinfacht. Die widerstandsfähige Reihe PAC 8000, PAC 8000 SafetyNet und 8000 Process I/O wird kontinuierlich weiterentwickelt und an sich ändernde Bedürfnisse der Prozessindustrie angepasst. Die 8000er-Serie wurde für raue Umgebungsbedingungen entwickelt. Im GE Fanuc Technologieportfolio stehen mit Versamax und PAC Systems RX3i / RX7i offene und moderne Systeme jeder Leistungsklasse für normale Umgebungen zur Verfügung. Proficy Software für Windparks PAC 8000 lässt sich wie jedes andere Steuerungssystem in das offene GE Fanuc Softwareportfolio einbinden. Proficy HMI/Scada-iFix eignet sich als Farm-Scada-Plattform für Windparks jeder Größe von Einzelturbinen bis zu großen Anlagen mit über 100 Turbinen. Durch die starke Netzwerkarchitektur ist iFix heute die dominierende Plattform dort, wo viele verteilte Scada-Server benötigt werden, wie im Wasser/Abwasser Bereich. 200 Scada-Server und mehr können in einem Netzwerk verknüpft werden und von einem oder mehreren zentralen Punkten überwacht werden – ideal für die Zusammenschaltung mehrerer Windparks. iFix ist ein offenes Softwareprodukt. iFix Scada-Anwendungen können sowohl von Systemintegratoren als auch von Endanwendern wie Windparkbetreibern projektiert und später angepasst werden. Proficy Historian ist ein netzwerkfähiges Datenarchiv für Langzeitdaten. 100.000 Signale und mehr pro Sekunde können mit einem einzelnen Server erfasst und archiviert werden. Sie stehen über das Netzwerk und offene Schnittstellen für eine schnelle Auswertung zur Verfügung. Durch die Softwarearchitektur ist Historian hinsichtlich Leistung und Datenkompression herkömmlichen SQL-Datenbanken überlegen. Das parkweite Datenarchiv für den herstellerübergreifenden Einsatz bildet eine gute Ergänzung zu herkömmlichen Datenloggern. Mit Proficy Efficiency und Proficy Maintenance-Gateways stehen zwei weitere offene Softwarepakete für den Einsatz in der Windbranche zur Verfügung. Mit Proficy Efficiency lassen sich Ausfallzeiten und Ausfallursachen beliebiger Komponenten einer Anlage langfristig auswerten. Proficy Maintenance Gateway ist eine Schnittstelle, über die Informationen aus Anlagen mit Wartungssystemen wie Maximo oder SAP PM ausgetauscht werden können. Damit wird es z.B. möglich, automatisch Wartungsaufträge bei erhöhter Ausfallfrequenz auszulösen oder automatisch eine Bedarfsanforderung für den Einsatz von Fremdfirmen bei einem Ausfall bestimmter Komponenten zu stellen. Damit lassen sich die Reaktionszeiten sowohl für instandsetzende als auch vorbeugende Wartung verkürzen.