PC-based Control für Windkraftanlagen

Offene Automatisierungslösungen für die Windkraft

Die Nutzung erneuerbarer Energien, wie der Windkraft, hat sich heute als feste Größe in der weltweiten Energieversorgung etabliert. Insbesondere die globalen Anstrengungen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes gaben hierzu entscheidende Impulse.

Im Zuge dieser Entwicklung drängen, neben den bis vor kurzem noch dominierenden europäischen Märkten, in rasantem Tempo neue Märkte, wie z. B. China und Indien oder auch – wieder – die USA, in den Vordergrund und stellen neue Anforderungen an die Windenergieanlagen und deren Automatisierung. Stellvertretend dafür seien die Anforderungen durch andere Netzeinspeisebedingungen sowie durch drastisch erweiterte klimatische Einsatzbedingungen genannt. War bis vor wenigen Jahren der Einsatz von Windenergieanlagen unter arktischen oder wüstenähnlichen Klimaverhältnissen die Ausnahme für Forschungszwecke, so wird die Erfüllung dieser Extreme heute nahezu schon zu einem brancheninternen Standard erhoben.

Die Hersteller von Windenergieanlagen stehen somit vor der Aufgabe, den permanent wechselnden Anforderungen des Marktes mit maximaler Flexibilität zu begegnen, um ihre Produkte dauerhaft konkurrenzfähig zu halten. Die PC-basierte Steuerungstechnik und Automatisierungskomponenten von Beckhoff, die heute weltweit auf Windkraftanlagen bis zu einer Größe von 5 MW im Einsatz sind – auch in Cold-Climate Regionen, wie am Nordkap und in Extreme-Climate-Regionen, wie der Inneren Mongolei – tragen ihren Teil dazu bei, diesen Ansprüchen zu genügen.

Kontinuität und Flexibilität durch PC-based Control
Beckhoff realisiert offene Automatisierungssysteme auf Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik. Diese Offenheit in Bezug auf die Software- und Hardwareschnittstellen ermöglicht es den Anlagenherstellern, ihre Systeme sowohl im ersten Designentwurf als auch bei späteren Systemerweiterungen oder -modifikationen zu geringen Kosten an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.

Skalierbare Steuerungstechnik
Mit den Industrie-PCs, I/Os und Feldbuskomponenten sowie der Automatisierungssoftware TwinCAT umfasst das Produktangebot von Beckhoff ein einheitliches, skalierbares und modulares Steuerungssystem. Es stellt für jede Aufgabe in Windkraftanlagen, hinsichtlich Rechenleistung, Komplexität und Kosten, geeignete Lösungen zur Verfügung. Für seine PC-basierten Automatisierungslösungen bietet Beckhoff Hardwareplattformen in allen Leistungskategorien an.

Beckhoff-Lösungen für die Windkraft
Die offene, skalierbare Automatisierungssoftware TwinCAT ist eine Software-SPS für PCs. Die Programmierung gemäß der internationalen IEC 61131-3-Norm gewährleistet dem Anlagenhersteller eine hohe Investitionssicherheit. Die Nutzung technologischer Standards auf der Basis von Windows-Betriebssystemen eröffnet vielfältige Erweiterungsoptionen und lässt den Anwender von der raschen Entwicklung der Computer-Industrie profitieren. Sie ermöglicht zudem den durchgängigen Einsatz einer Technologie über alle Anlagentypen hinweg.

Produktionsdaten
Vor allem die Datenbereitstellung und das Datenmanagement nehmen eine Schlüsselstellung bei der Überwachung und Bewertung des Betriebsverhaltens der Anlagen ein, sowohl vertikal (von der Maschine zur zentralen Leitwarte) als auch horizontal (zwischen den einzelnen intelligenten Komponenten und Subsystemen der Anlage, und auch zwischen den Anlagen innerhalb eines Windparks). Lokale Datenbanken als Basis für die übergeordnete Datensicherung und -aufbereitung stellen für den PC keinerlei Problem dar. Die Portierung aller Funktionen auf eine PC-Hardware vereinfacht zudem den Datentransport – üblicherweise über Ethernet – zu Produktionsdatenbanken und ERP-Systemen.

Maximale Leistung bis zu den I/Os
Beckhoff liefert ein umfangreiches Programm an Feldbuskomponenten für alle gängigen I/Os und Feldbussysteme. Mit den verfügbaren Busklemmen und EtherCAT-Klemmen wird das komplette Programm für alle in der Windkraft relevanten Signalarten und Feldbusse abgedeckt.

XFC-Technologie – EtherCAT voll ausgenutzt
EtherCAT, der schnelle Ethernet-basierte Feldbus, bietet optimale Echtzeiteigenschaften bei zeitkritischen Prozessanforderungen ohne Spezialhardware in der Zentraleinheit. Mit der XFC-Technologie (eXtreme Fast Control Technology), ist eine zeitliche Auflösung von < 100 ns mit dem Zeitstempelverfahren möglich. Sensorsignale können mit Abtastzeiten von weniger als 10 μs eingelesen werden.

Integrierte Sicherheit mit TwinSAFE
In den letzten Jahren spielen die Betriebssicherheit und der Arbeitsschutz eine immer größere Rolle bei der Maschinenkonstruktion. Mit TwinSAFE bietet Beckhoff eine einheitliche Systemlösung mit optimaler Synergie zwischen Automatisierungs- und Sicherheitstechnologie. TwinSAFE integriert Sicherheitsfunktionen in die vorhandene Steuerungsarchitektur und hilft insbesondere den Verdrahtungsaufwand für die überlagerte, hartverdrahtete Sicherheitskette in der Windkraftanlage drastisch zu reduzieren.

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