Download. - Bachmann

wind.application
Integrierte Automatisierungssysteme
Mehr als
70.000 WEA
automatisiert
Eine Systemverfügbarkeit über
99,96 %
vom Kunden bestätigt
Wir helfen
200 MIO
Tonnen CO2 jährlich einzusparen
wind.application
BACHMANN BRINGT
FRISCHEN WIND
Wir automatisieren die Windenergie:
Sicher, flexibel und modular
Bachmann electronic bietet weltweit Kunden aus dem »Wind On- und
Offshore« Bereich anspruchsvollste Automatisierungslösungen.
Das Wohl unserer Kunden stellen wir dabei in den Mittelpunkt: Wir liefern
maßgeschneiderte Lösungen und orientieren uns an den höchsten
Ansprüchen. Spezielle Markt- und Kundenanforderungen erfüllen wir
schon längst standardmäßig.
Über 50 Millionen Haushalte auf der Welt beziehen ihren Strom aus Windenergieanlagen, die
mit Bachmann-Lösungen gesteuert werden.
Im Vergleich zur Stromerzeugung aus Kohlekraftwerken bleiben so unserer Atmosphäre
Jahr für Jahr 200 Millionen Tonnen klimazerstörendes CO2 erspart. Oder anders gesagt: Die
mit Bachmann-Lösungen ausgestatteten Windenergieanlagen ersetzen bereits heute die Leistung von 20 Atomreaktoren. Modernste Technologien, offene Systeme und hocheffiziente
Entwicklungswerkzeuge überzeugen Betreiber,
Hersteller und Entwickler von Windkraftanlagen
gleichermaßen. Und dies, weil das Bachmann
M1-Automatisierungssystem auf höchste
Lebensdauer und Verfügbarkeit ausgelegt und
damit prädestiniert für die strengen Anforderungen der Energieversorger ist. Internationale
Trendsetter der Windenergietechnik setzen
auf das Bachmann M1-Automatisierungssystem als zentrales Element für die Steuerung,
Überwachung und Vernetzung ihrer Anlagen.
Aus gutem Grund, denn Bachmann electronic denkt nicht nur weiter, sondern setzt
Standards, generiert Fortschritt und ist so
in der Automatisierung von Windkraftanlagen längst mehr als nur einen Schritt voraus.
DIE SICHERE ZUKUNFT
IHRES WINDPARKS
Mit Systemlösungen von Bachmann alles im Griff
Unser breites und modulares Produktspektrum erfüllt auch real
jeden Kundenwunsch. Mit uns erhalten Sie eine homogene
und ganzheitliche Systemlösung, die noch dazu hochverfügbar und
zukunftssicher ist. Wir bieten Ihnen Automatisierungslösungen
aus einer Hand und in höchster Qualität.
Condition Monitoring System
M
ehr als 15 Jahre CMS-Kompetenz
Ü
ber 2.500 weltweit installierte CMS
W
eltweit erste GL-Zertifizierung eines
steuerungsintegrierten CMS
I ndividuelle Retrofit-Lösungen nach Maß
… macht Ihre Anlage fit für die Zukunft
Windparkvernetzung
O
ffene Kommunikationsschnittstellen
E
chtzeitvernetzung über Ethernet »bluecom«
S
tandards nach IEC61400-25 und IEC61850
O
PC UA zu SCADA und Betriebsführung
… für beste Kommunikation im Windpark
wind.application
Betriebsführung
W
indpark SCADA
S
kalierbar von der Turbine bis zum Park
D
atenmodelle gemäß IEC61400
V
ertikale Objektorientierung via OPC UA
… »einfach« alle Daten unter Kontrolle
Power Quality
N
etzmessung und -schutz
A
nalyse mit integriertem Daten-Recorder
S
tatische und dynamische Netzstützung
N
etzüberwachung gemäß internationalen Grid-Codes
… zur Sicherstellung einer stabilen qualitativ
hochwertigen Stromversorgung
Wind Turbine Template
V
ollständige Toolbox für die Turbinenentwicklung
K
onfigurierbare Softwaremodule
O
bjektstruktur nach IEC61400-25
E
ventsystem und statistische Auswertung
O
pen Source für individuelle Anpassungen
… reduziert die Entwicklungs- und Inbetriebnahmekosten drastisch
DAS BACHMANN SYSTEM
Automatisierungslösungen für Windenergie
Wir haben den Überblick und denken für Sie immer einen
Schritt weiter. Unsere innovativen Lösungen sorgen für
ein effizientes Engineering Ihrer Anlagen. So sieht intelligente
Automatisierung moderner Windturbinen aus.
wind.application
AUTOMATION
Spitzentechnologie
ohne Limits
08
SCADA | WEBMI
SCADA und HMI
der Zukunft
16
20
SOLUTION CENTER
All-In-One Engineering
WIND TURBINE
TEMPLATE
Startbereit im Wind
CONDITION
MONITORING SYSTEM
Verfügbarkeit &
mehr Ertrag
POWER PLANT
NETWORK
Kommunikation in Echtzeit
SECURITY
Zugriffsrecht &
Sicherheit
POWER MANAGEMENT
Netzmessung auf
höchstem Niveau
SAFETY
Sicherheit ohne
Kompromisse
REDUNDANCY
Sicherheitsnetz
für den Ernstfall
COLD CLIMATE
Lösung für jede
Umgebung
MODEL BASED DESIGN
Regelung & Ablauf
voll im Griff
36
38
40
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30
32
22
SPITZENTECHNOLOGIE
OHNE LIMITS
Automation
Automatisieren Sie Ihre Windenergieanlage mit Bachmann,
dann können Sie sicher sein, dass an jede Eventualität
gedacht wird. Unsere Automatisierungssysteme stehen für
außerordentliche Robustheit, höchste Performance und
offene Schnittstellen. Die modernste und innovativste Plattform für Ihre Anforderungen.
Offenheit in Hard- und
Software
Für klimatische
Herausforderungen gerüstet
Das M1-System arbeitet als Echtzeitsystem.
Verschiedene Steuerungs- und Regelungsprogramme werden in Modulform adaptiert
und laufen parallel in einer präemptiven Multitasking-Umgebung ab. Damit ist das Softwaresystem, genau wie die Hardware, modular
und kann beliebig strukturiert und erweitert
werden – frei nach dem Motto »No Limits«.
Die Steuerung hat Reserven für Erweiterungen oder anlagenspezifische Anpassungen.
Die ColdClimate-Baugruppen von Bachmann sind
die Lösung für alle Anwendungen in anspruchsvollen klimatischen Umgebungen und gerade
dort, wo die höchste Verfügbarkeit der Anlagen
zählt. Insbesondere bei spezieller Beanspruchung durch die Umgebungsbedingungen (z. B.
Temperatur, Luftfeuchte, Salznebel) sind die
ColdClimate-Baugruppen die erste Wahl. Das
bedeutet für Sie: Sicherer Betrieb auch mit
Temperaturspitzen von -40 °C bis +70 °C und
unter Betauung.
Funktionalität heißt
»Ready-to-use«
Das modulare M1-System bietet ein breites
Hardware-Spektrum aus über 200 Geräten
bzw. Modulen. Für alle notwendigen Anlagenfunktionen wie Visualisierung, Vernetzung,
Regelung und Diagnose enthält dieses System
eine große Anzahl an konfigurierbaren Bausteinen, sodass Ihnen grundsätzliche Funktionalitäten bereits zur Verfügung stehen. Hier legen
wir Wert darauf, dass alle Werkzeuge nach
international genormten Standards entwickelt
sind und zudem eine flexible Integration sowie
Parametrierung erlauben.
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wind.application
Hardware-Konzept (Modell)
Skalierbar und offen
Um die Komplexität zu reduzieren und die Wartbarkeit zu maximieren
sind alle Komponenten des M1-Steuerungssystems konsequent als
Teil eines Baukastens entwickelt. Damit ist eine größtmögliche Skalierbarkeit auf unterschiedlichste Anforderungen sichergestellt. Das
M1-System vereint in perfekter Weise die Offenheit einer PC-basierten Steuerung mit der Zuverlässigkeit industrieller Hardware-Plattformen. Eine moderne, auf konsequente Netzwerkfähigkeit ausgelegte Systemarchitektur ermöglicht Ihnen die einfache Integration in
das Umfeld der Steuerungs- und Anlagenperipherie.
Condition Monitoring
Nacelle
Pitch
Fiber Optic
Multi Mode
FastBus
Energy management
Grid protection
Grid synchronization
Ethernet
Tower
SCADA, ERP, ...
»Portal«
Park network
Standard
protocols
(IEC61400-25,
OPC UA, bluecom)
Ethernet TCP/IP Fibre Optic
Wind power/park
Scada system
Zertifizierte Systeme
International akkreditierte Prüfinstitute bestätigen unseren Systemen die Konformität zu den
weltweit wichtigsten Standards und damit die
Zulassung für die anspruchsvollsten Anwendungen.
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INTEGRIERTE
STEUERUNGSTECHNIK
Bachmann Steuerungsmodule werden
speziell für Windenergieanlagen entwickelt.
Damit realisieren wir für Sie umfangreiche
Funktionen kompakt und wirtschaftlich im
M1-Steuerungssystem. Hohe Flexibilität
sowie umfangreiche Funktionalität optimieren
die Effizienz Ihrer Anlage.
Steuerungsintegriertes Condition Monitoring – AIC
Der Germanische Lloyd hat das Condition
Monitoring System (CMS) »Ω-Guard« von
Bachmann electronic als weltweit erste steuerungsintegrierte Lösung zertifiziert. Erstmalig
führt dort der »Ω-Guard« die komplette Aufzeichnung, Analyse und Bewertung parallel
zum Steuerungsprogramm aus. Das Modul der
CMS-Baugruppe AIC212 des M1-Automatisierungssystems bietet hierfür hochauflösende
Vibrationsmesseingänge zur Erfassung verschiedenster Messstellen. Mit der BachmannCMS-Applikation können derzeit bis zu vier
AIC212-Module in die Analyse integriert werden. Diese bieten in Summe 48 Kanäle für
Vibrations- und Spannungseingänge. Parallel
zu den Beschleunigungssignalen können Daten
aus der Steuerung oder über Feldbusprotokolle
von anderen Quellen erfasst und in die Analyse
aufgenommen werden.
10
Weitere Überwachungsfunktionen ohne doppelte
Sensorik
Durch die Einbettung in das M1-System werden bei Auswertungen zusätzlich beliebige
Signale und Variablen des gesamten Steuerungsverbundes berücksichtigt. Die aktuelle
Leistung oder der Betriebszustand werden beispielsweise überwacht, ohne dass hierfür eine
doppelte Sensorik erforderlich ist. Auf dieser
Basis können weitere Funktionen zur Kontrolle
von Struktur und Rotorblatt in das CMS bzw.
in die Steuerung integriert werden, was einen
wesentlichen Vorteil darstellt.
wind.application
I/O-Modul GIO
Das GIO212 überzeugt durch seine vielfältigen Funktionen und macht den Einsatz teurer
Zusatzmodule an den meisten Stellen überflüssig. Alle Kanäle des universellen I/O-Moduls
sind einzeln wahlweise als analoge oder digitale
Eingänge oder Ausgänge, als Zähler oder zur
Temperatur- bzw. Widerstandsmessung konfigurierbar. Je nach gewählter Funktion kann ein
Kanal mit bis zu zwei Funktionen belegt werden
(Mischmodus-Betrieb). Die digitalen Ausgänge
warten zudem mit einer Besonderheit auf:
Jeder Kanal stellt einen Ausgangsstrom von
100 mA bereit und kann neben der Schaltung
von Masse oder Plus auch als Pushpull-Treiber
konfiguriert werden: Durch einfache Konfiguration kann damit ein freier digitaler Ausgang
beispielsweise zur Versorgung eines 20 mASensors herangezogen werden. Auch Kabelbruch und Versorgungsspannung lassen sich
somit überwachen – ohne aufwendige Integration, ohne Zusatzmodul, ohne weitere Kosten.
an. Sie passen einfach nur im Konfigurator die
Einstellungen an und fertig. Ein weiterer Vorteil: Die Ersatzteilbewirtschaftung vereinfacht
sich – mit dem GIO212 genügt es, ein Modul
im Lager zu halten, anstelle einer Vielzahl verschiedenster Varianten.
Eckdaten GIO212
D
igitale und analoge
Ein-/Ausgänge
1
2/24 Kanäle
T
emperaturfühler und
Thermoelemente
Höchst flexibel und effizient
Kurzfristige Projektänderungen werden mit
dem GIO212 noch einfacher realisiert. Die
Suche nach alternativen Modulen entfällt,
Anlagenumbau, Änderungen der Stückliste, die
erneute Programmierung und die nötigen Tests
gehören mit dem GIO212 der Vergangenheit
Ü
berlast-, kurzschluss- und
fremdspannungsresistent
S
pannungs- und
Strom-Ein-/Ausgänge
Z
ähler und PWM
CPUs in der MC-Reihe
Maximale Leistung für anspruchsvolle Regelungsaufgaben, Prozesssteuerung und Signalverarbeitung sowie umfangreiche Kommunikationsprotokolle – all das können die CPUs
MC210 und MC205. Die Module sind dafür
mit modernsten Intel-Prozessoren und mit
schnellen GBit-Netzwerken ausgestattet. Ein
großzügiger Speicher mit CFA-Technologie
sichert alle Daten. Bei Spannungsausfall werden
kritische Daten in akku-gepufferten nichtflüchtigen Datenspeichern (NVRAM) gesichert. Die
M1-Steuerung von Bachmann bearbeitet damit
auch anspruchsvolle Applikationen mit höchster
Geschwindigkeit und Präzision. Ethernet, serielle und USB-Schnittstellen bieten Offenheit in
der Kommunikation und im Datentransfer.
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CPC – die kompakte Pitch-Lösung
Beim Betrieb von Windenergieanlagen (WEA)
sind viele Aspekte zu berücksichtigen. Insbesondere im Hinblick auf die markantesten
Bauteile einer Anlage – ihre drei Flügel – ist
beständige Überwachung und Nachregulierung
notwendig. Das Drehen der Flügel in den Wind
wird »Pitchen« genannt. Bei zu starken Belastungen müssen die Flügel hingegen aus dem
Wind genommen werden. Für diese Aufgabe
sind leistungsstarke Steuerungs- und Überwachungsmodule gefragt. Die kompakte Baugruppe CPC210 wurde von Bachmann electronic speziell für Pitch-Anwendungen entwickelt
und kann vielfältige Aufgaben in der Windenergieanlage übernehmen.
Die Flügel eine Windenergieanlage sind bis zu
65 Meter lang und wiegen zwischen 8 bis 18
Tonnen. Im Betrieb werden die Anstellwinkel
der Flügel so verändert, dass die maximale
Leistung aus dem Wind gewonnen werden
kann. Drehen sich die Flügel jedoch zu schnell,
treten Kräfte auf, die an der Anlage erhebliche
Schäden verursachen können. Deshalb wird
der Anstellwinkel der Flügel beständig an die
Windverhältnisse angepasst. Auch zum Bremsen, bei Starkwind oder bei der Wartung werden die Flügel aus dem Wind gedreht.
Vielfältige Aufgaben,
eine Lösung
Die kompakte CPC200-Baureihe bietet sich
insbesondere als Pitch-Steuerung für Windenergieanlagen an. Zentral Aufgabe ist hierbei
die Steuerung jener Motoren, welche die Blattflächen in die vorgegebene Position drehen.
Gleichzeitig führt die Steuerungseinheit auch
zahlreiche Überwachungsfunktionen aus. So
wird beispielsweise die Temperatur des Motors
überwacht, um ein Überhitzen zu vermeiden.
Auch das Drehmoment an den Blattflächen
wird vom CPC erfasst, um eine Überlastung
der WEA und daraus resultierende Schäden
zu vermeiden. Die Energieversorgung der
in der Nabe montierten Steuerungseinheit
erfolgt über Schleifringe, die eine Verbindung
zur Hauptsteuerung herstellen. Ist die Stromzufuhr unterbrochen, steht ein Backup-Batteriesystem zur Verfügung welches ebenfalls
von der CPC überwacht und gesteuert werden
kann. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, wird in der Regel pro Rotorblatt eine
CPC-Kompaktsteuerung verbaut. Auch eine
Drei-Blatt-Regelung kann bei Bedarf mit einer
einzelnen CPC-Baugruppe, die durch weitere
Module
des
M1-Automatisierungssystems
erweitert wird, realisiert werden.
Höchste Konnektivität
In das übergeordnete Steuerungssystem kann
die CPC200 auf vielfältige Weise eingebunden
werden. Für die Ansteuerung der Antriebe
stehen Spannungsausgänge oder zwei CAN
-Schnittstellen zur Verfügung. Die Verbindung zur übergeordneten M1-Hauptsteuerung
erfolgt über Ethernet, Modbus TCP, Profinet,
bluecom oder CAN. Auch der in China häufig
eingesetzte Profibus kann einfach erweitert
werden. Dabei fügt sich die Kompaktsteuerung sowohl als Master als auch Slave in das
Gesamtsystem ein.
CPC200 ist ein Kompaktmodul, das neben der
CPU sowohl digital als auch analoge Ein- oder
Ausgänge beinhaltet. Selbstverständlich ist
es durch Bachmann-Standardmodule leicht
erweiterbar. Über die serielle PPP-Schnittstelle
oder via TCP over CAN kann zur Ferndiagnose
auf die Steuerung in der schwer zugänglichen
Rotornabe zugegriffen werden. Über das SolutionCenter, in welches die CPC vollumfänglich
integriert ist, kann der Anwender so beispielsweise einfach Programmupdates durchführen.
Spezialisiert auf
Pitch-Anwendungen
Die CPC200-Familie bietet einen idealen Einstieg in die Welt der Bachmann-Automatisierung. Insbesondere alle Aufgaben rund um die
Pitch-Steuerung lassen sich mit der Kompaktsteuerung bestens bewältigen. Die Vielzahl an
Schnittstellen und die unterstützten Kommunikationsprotokolle garantieren höchste Konnektivität – eine Integration des Bachmann-Moduls
als Pitch-Controller in eine Windkraftanlage ist
somit problemlos möglich.
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wind.application
NEUES LEBEN
FÜR WINDENERGIEANLAGEN
Mit einem sinnvollen Retrofit
auf den neuesten Stand gebracht
RTUNG
WA
T
FI
INSTALLA
TIO
N
AHME
IEBN
TR
BE
IN
BE
B
IE
TR
MONITOR
IN
G
Verfügbarkeiten von Komponenten, erschwerte
Servicemöglichkeiten durch intransparente
Turbinendaten und Parameter oder auch neue
gesetzliche Rahmenbedingungen erfordern
häufig Anpassungen der Turbine. Mit einem
intelligenten Retrofit kann dabei nicht nur die
Lebensdauer verlängert, sondern auch der
Ertrag einer Windenergieanlage verbessert
werden. Anstelle der kapitalintensiven Neuerrichtung von Windenergieanlagen entscheiden
sich immer mehr Betreiber dafür, ihren vorhandenen Maschinenbestand zu modernisieren
und damit deren Lebensdauer zu verlängern.
Dabei werden fehleranfällige Bauteile ersetzt
und so die Anlagenzuverlässigkeit erhöht.
Gleichzeitig lassen sich mit modernen Technologien und innovativen Steuerungssystemen in
Kombination mit Überwachungslösungen, wie
beispielsweise Condition Monitoring, weitere
Potenziale zur Ertragssteigerung des Kraftwerks erschließen. Ein Retrofit ist auch dem
Repowering dort häufig vorzuziehen, wo eine
Neuerrichtung weitreichende Genehmigungsverfahren auslösen würde.
RE
TR
O
Tausende von Windenergieanlagen im Markt sind bereits seit
zehn und mehr Jahren in Betrieb, Ersatzteilgarantien sind
ausgelaufen, Wartungsverträge müssen erneuert werden. Für
Betreiber stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage, wie
die Betriebssicherheit ihrer Turbinen weiterhin gewährleistet
werden kann.
Intelligent umgesetzt, ist ein Retrofit der Beginn eines neuen Lebenszyklus einer
Windenergieanlage.
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Umsetzung:
ca. 6 Monate
Höherer Wirkungsgrad &
weniger Ausfälle durch:
Offenheit & Flexibilität
Präventives CMS
IEC-Datenstrukturen
Installation
Steuerungsretrofit:
in wenigen Tagen
ANALYSE, KONZEPT & IMPLEMENTIERUNG
Anlage läuft
Mit entsprechender Vorbereitung nimmt die eigentliche Aufrüstung der Anlage mit einem
neuen Steuerungssystem nur wenige Tage in Anspruch, an denen
die Turbine nicht am Netz ist.
RETROFIT
INBETRIEBNAHME
Anlage steht
Eine Anlage
»mit sieben Siegeln«
Allerdings gestaltet sich die individuelle Aufbzw. Umrüstung einer Windenergieanlage
durch den Betriebsführer mitunter schwieriger
als gedacht: Die gesamte Anlage stellt nicht
selten nach außen eine Black Box dar, deren
»Geheimnisse« nur dem Hersteller bekannt
sind. So können beispielsweise nicht mehr
erhältliche Originalkomponenten nicht durch
ähnliche ersetzt werden, da dies in den allermeisten Fällen einer Neuparametrierung der
Steuerung bedarf. Deren Software oder Parametersätze sind jedoch dem Betreiber in der
Regel nicht offengelegt.
Insgesamt gibt es also Gründe genug, im
Rahmen des Retrofits die gesamte Steuerungstechnik der Windenergieanlage durch ein
modernes, transparentes System zu ersetzen.
Damit hält man später auch alle Möglichkeiten
zur Optimierung der Anlage in der Hand.
Konzept – und rasche
Umsetzung
Bei der Um- oder Nachrüstung von Windenergieanlagen ist eine Frage zentral: Wie lassen
sich die Kosten hierfür minimieren? Und: Wann
kann die Windturbine wieder ans Netz? Vorhanden sein müssen in jedem Fall ausführliche
Dokumentationen zu den technischen Daten
der Anlage, zu Sensoren und Aktoren sowie
die Lastberechnungen. Ein erfahrener Partner
wird dann eine Ist-Aufnahme der vorhandenen
Installation durchführen und die Verkabelung
sowie Montagemöglichkeiten in den Schaltschränken der Windenergieanlage im Hinblick
auf eine möglichst weitreichende Wiederverwendung prüfen. Weitergehende Fragen,
14
Anlage läuft
beispielsweise zur Netzanschaltung, werden
geklärt und anschließend der Umbau geplant:
Bachmann rechnet mit einer durchschnittlichen
Projektlaufzeit von etwa einem halben Jahr zur
Analyse und zur Konzeption des steuerungsseitigen Retrofits einer Turbine. Entsprechend
vorbereitet nimmt die eigentliche Aufrüstung
der Anlage mit einem neuen Steuerungssystem in Hard- und Software dann nur wenige
Tage in Anspruch, an denen die Turbine nicht
am Netz ist.
Gebündeltes Expertenwissen
Entscheidend sind der Aufbau und die Implementierung der Turbinensoftware. Diese beinhaltet unter anderem die Schnittstellen zu den
Turbinenkomponenten, den generellen Ablauf
der Turbine und die Regelung der zu erbringenden Leistung. Sie gibt auch Auskunft über den
Zustand der Maschinenkomponenten, überwacht und reagiert auf Alarme und Fehlerzustände und sorgt für optimalen Energieertrag.
Das Software-Framework »Wind Turbine Template« (WTT) von Bachmann electronic umfasst
die wichtigsten Strukturen und Funktionen der
Betriebsführungssteuerung einer Windenergieanlage und sorgt unter Verwendung von Basis
Softwaremodulen für eine rasche konfigurierbare Umsetzung. In WTT hat Bachmann über
15 Jahre Erfahrung in der Automatisierung,
der Regelungstechnik und Betriebsführung
von Windenergieanlagen konzentriert. Basierend auf den IEC61400-25 Datenstrukturen
stellt das Template dem Anwender alle Anlagenkomponenten (Nacelle, Rotor, Converter,
Generator, etc.) zur Verfügung. Zudem sind
Funktionen für Datenaufzeichnungen, Trends,
Windrose, Power-Curve, Login, Fehler und
Alarmhandling bereits integriert. Die Strukturen
wind.application
sind dabei so offen gestaltet, dass der Anwender jederzeit eigene Funktionen implementieren oder bestehende abändern kann. Sensor- und Aktor-Schnittstellen werden über
einen Konfigurator definiert und können damit
ganz flexibel auf die jeweiligen Gegebenheiten
der Anlage angepasst werden. Damit werden
erheblich Zeit und Kosten gespart.
Offen für die Zukunft
Mit einem transparenten System hat der
Betriebsführer alle Trümpfe in der Hand und
einen weitestreichenden Investitionsschutz.
Die Windenergieanlage ist nicht mehr länger eine Black Box, sondern eine produktive
Umgebung, die jederzeit eine gezielte Ertragssteuerung zulässt.
Verfügbarkeit weiter erhöhen
In der Regel werden Betreiber bei einem Retrofit auch weitere, bislang für ihn nicht nutzbare
Funktionalitäten in die Anlage integrieren.
Dazu zählen unter anderem Condition Monitoring Systeme, welche als präventive Maßnahme immer mehr zum Einsatz kommen. Mit
ihnen lassen sich aufkommende Schäden an
Windenergieanlagen frühzeitig erkennen und
kostenoptimiert beheben. Hierfür stellt Bachmann eine direkt in die Steuerung integrierte
Systemlösung zur Verfügung, bei der die Aufzeichnung, Analyse und Bewertung des Anlagenzustandes parallel zum Steuerungsprogramm ausgeführt wird – eines der Highlights
des Bachmann M1-Automatisierungssystems.
Alternativ gibt es auch eine Retrofit-Version,
welche unabhängig von der jeweiligen Steuerungsumgebung entweder als komplette
»Stand-Alone«-Lösung oder als »Top-Box-Variante« in einem vorhandenen Schaltschrank
installiert wird.
Besser im Bild
Auch dem Aufbau einer modernen Visualisierung steht nun nichts mehr im Weg. In »Wind
Turbine Template« stehen dem Anwender eine
konfigurierbare Turbinenvisualisierung ebenso
zur Verfügung wie die Schnittstellen OPC UA/
DA und IEC61400-25 zu SCADA-Systemen:
Jede M1-Steuerung wird so zum zentralen Server für fest installierte oder mobile HMI-Geräte. Mit »M1 webMI pro«, einem leistungsfähigen Produkt für reine Web-Visualisierungen,
stellt Bachmann auch hier eindrucksvoll seine
Technologieführerschaft unter Beweis: Beliebige Visualisierungsgeräte, wie Smartphones
aber auch leistungsstarke Bedienterminals,
können angekoppelt werden.
Mit einem Retrofit lassen sich
mit modernen Technologien und
innovativen Steuerungs- und
Überwachungssystemen weitere
Potenziale zur Ertragssteigerung einer Windenergieanlage
erschließen.
WTT
CMS
WPS
GMP
RETROFIT
OPC-UA
IEC61400-25
Mit »Wind Power SCADA« (WPS) bietet Bachmann zudem ein auf IEC61400-25-Datenstrukturen basiertes SCADA-Produkt, welches von
einzelnen Turbinen bis hin zu überregionalen
Parks eingesetzt werden kann. Insbesondere
bei Retrofit-Lösungen ergänzt WPS das System
über die Turbine hinaus: Es bietet standardisierte Schnittstellen und moderne, webbasierte
Technologie.
15
SCADA UND HMI
DER ZUKUNFT
Wind Power SCADA (WPS)
In »Wind Power SCADA« (WPS) bündelt Bachmann sein Branchen-Know-how mit einer
zukunftssicheren, flexiblen und in reinster
Webtechnologie aufgebauten SCADA-Lösung.
Unabhängig von den verwendeten Endgeräten können sich Anlagenbetreiber rasch einen
umfassenden Überblick über gesamte Windparks – bis hin zum Detail jeder einzelnen
Anlage – verschaffen.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»Wind Power SCADA«
auf unserer Website bachmann.info
»Wind Power SCADA« (WPS), baut auf den Funktionen des Bachmann Steuerungssoftware-Pakets »Wind Turbine Template« (WTT) auf, das
die wichtigsten Strukturen, Komponenten und
Funktionen der Betriebsführungssteuerung
einer Windenergieanlage beinhaltet und diese
Für Historie und
A nl a g e nve r gl e ic h:
Sicht auf mehrere Windkraftanlagen.
Bis in die Anlagentiefe: Sicht auf eine
einzelne Windturbine mit
Bachmann »Wind Power
SCADA«.
16
in Form des IEC61400-25 Datenraumes bereithält. So werden sowohl für die Steuerungssoftware (Betriebsführungsprogramm) Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten erheblich
reduziert, als auch bei der Erstellung der notwendigen Visualisierung.
Bachmann WPS basiert auf atvise® scada,
einem vielfach im Feld erprobten Produkt
der Firma Certec, die zur Bachmann Gruppe
gehört und damit auf einer Visualisierung in
reinster Webtechnik: Beliebige Visualisierungsgeräte – Smartphones, Tablets genauso wie
PCs und leistungsstarke Bedienterminals –
können gleichzeitig angekoppelt werden. Dies
erfolgt auf einfache Art und Weise über einen
Standard-Webbrowser, ohne irgendwelche Einschränkungen durch individuelle Sonderzusätze wie Plug-Ins, ActiveX, Java oder Silverlight. Damit ist die absolute Durchgängigkeit
auf allen Ebenen für den Anwender garantiert.
Auf jeder Visualisierungsseite werden perfekte
Grafikergebnisse erzielt – ohne Qualitätsverluste bei der Skalierung und beim Zoomen. Mit
HTML5 und der ausschließlichen Verwendung
von skalierbaren Vektor-Grafiken (SVG) wurde
für jeden Device-Level (Leitzentrale, Parkmanagement oder Einzelanlage) eine ergonomisch
günstige Lösung geschaffen.
Skalierbar und effizient
WPS implementiert konsequent den Kommunikationsstandard OPC UA (Unified Architecture). Unter Verwendung von Datenstrukturen
nach IEC61400-25 werden die Prozessgrößen
standardisiert. OPC UA ermöglicht dazu ein
nahtloses, objektorientiertes Engineering über
Ebenen und Hersteller hinweg. Dies macht die
Integration gleichermaßen für einzelne Windenergieanlagen, kleinere und größere Windparks, Regionen mit mehreren Parks bis hin
zum Einsatz in globalen Leitzentralen interessant. Das intelligente Objekt-/Typen-Kon-
wind.application
Anlagenführung in reinster Webtechnologie: Bachmann »Wind Power SCADA«.
zept reduziert den Programmieraufwand, ist
strukturierter, kompakter und somit besser
lesbar. Gerade Inbetriebnahme und Wartung
werden damit wesentlich erleichtert, denn WPS
ermöglicht es, alle relevanten Anlagenebenen
abzubilden: Von der globalen Ansicht über die
Region, zum Park bis hin zur einzelnen Turbine. Auf jeder Ebene findet der Anwender
die jeweils relevanten Informationen. So verschafft er sich rasch einen Überblick. Sollte
er detaillierte Angaben benötigen, wechselt er
ganz leicht und sehr benutzerfreundlich auf die
entsprechende Ebene in der Tiefe.
Komfortable Datenübernahme
Die Übernahme von Live-Prozessdaten via OPC
UA-Schnittstelle ist äußerst komfortabel und
denkbar einfach: Die Objekttypen werden aus
der Steuerung in ein WPS-Projekt übertragen,
wo Alarmbehandlung, Historisierung, Trending
und Scripte hinzugefügt werden können. In
einem einzigen Arbeitsschritt werden die Instanzen aus der Steuerung übernommen und
mit »Drag&Drop« in die Visualisierung eingebunden. Gerade hier spielt WPS seine Stärken
aus und profitiert von der umfassenden Funktionalität des WTT. Darin stehen dem Anwender
– bereits fertig ausprogrammiert – umfangreiche Funktionen zur Sortierung, Analyse und
Überwachung der aufgezeichneten Anlagendaten zur Verfügung. Dazu gehören beispielsweise Elemente wie »Windrose« (statistische
Verteilung der Windgeschwindigkeit abhängig
von der Windrichtung) oder »Energiezähler«
(Erfassung von erzeugter und verbrauchter
Wirk- und Blindenergie).
Durchgängigkeit
auf allen Ebenen
Allen Ebenen und Zugriffsarten liegen in WPS
ein und dieselbe Architektur, ein Datenkonzept
und ein Synchronisationsprinzip zu Grunde.
So bleiben alle Zusammenhänge erhalten:
Livedaten, Statistik und Historie sind nahtlos
verbunden in einer homogenen, modernen
Bedienoberfläche mit einem durchgängigen
HMI-Design, demselben Bedienkonzept und
einer einheitlichen Rechtestruktur. Gleichzeitig
gelingen anlagenübergreifende Vergleiche: In
einer einzigen Lösung ist über alle Hierarchiestufen hinweg der historische Datenabgleich
zwischen einzelnen Windenergieanlagen oder
ganzer Windparks möglich.
Höchste Usability
Die Benutzerverwaltung ist für den Anwender
komplett transparent und überdies komfortabel bedienbar. Ein einziger Anmeldevorgang
am WPS genügt, um den Zugriff bis zur einzelnen Turbine zu ermöglichen. Das Bedienkonzept bezieht dabei alle Nutzergruppen ein und
nimmt auf alle typischen Bediengeräte Rücksicht. Die jeweiligen Berechtigungen (Sichten,
Eingriffsrechte und Zugriffsarten) werden
entsprechend der Benutzerverwaltung des
M1-Steuerungssystems (Gruppen/Level) und
unter Berücksichtigung von zeit- und ortsabhängigen Rechten vergeben. Im Bedienkonzept
vorgesehen ist der Zugriff auf Anlagenteile und
Ansichten über verschiedene Zugänge. Ein
Weg der Navigation führt beispielsweise über
die Anlagentopologie, wobei über (Mehrfach-)
Selektion auch ganze Parks sichtbar gemacht
WPS
»Wind Power SCADA«
SCADA-System für
Windenergieanlagen
Nutzung des Standard-Kommunikationsprotokolls OPC UA
S
tandardisierte Datenstruktur
gemäß IEC61400-25
Hohe, durchgängige
Skalierbarkeit
L
ive-Prozessdaten auf allen
Visualisierungsebenen
Alle Visualisierungsebenen
sind auf verschiedenster,
moderner Hardware, wie
Smartphone, Tablet oder PC
verfügbar
Einheitliche Benutzerverwaltung für SCADA und Turbine
Online/Offline-Trending
Online-Sprachumschaltung
A
larm- und
Datenhistorisierung
17
oder einzelne Windenergieanlagen verglichen
werden können. Der Zugang zu einzelnen Anlagen ist ebenfalls möglich über ein Geoinformationssystem (GIS) oder mittels Systembildern.
Die Navigationselemente sind dabei so angelegt, dass sie immer die gewünschten wichtigsten Leistungsdaten (KPIs) und Summenalarme
anzeigen.
Sicher und offen
Die physische Übertragung der Daten erfolgt
verschlüsselt über sichere Verbindungen (SSL)
und VPN. Über die standardisierte Schnittstelle
OPC UA ist es zudem möglich, Fremdsysteme,
die auf dem Datenmodell IEC61400-25 basieren, direkt in WPS einzubinden. Systeme, welche die genannten Standards nicht unterstützen, können über eine Bachmann-Steuerung
als Gateway eingebunden werden. Hierauf
stehen dann die standardisierten Kommunikations- bzw. Feldbusprotokolle des M1-Systems
zur Verfügung. Auf deren Basis lassen sich die
Prozessdaten der Windkraftanlage auskoppeln
oder kundenspezifische, proprietäre Lösungen
auf der Gateway-Steuerung implementieren.
Schlanke Projektierung
Die Implementierung gültiger Industriestandards reduziert das Parametrieren von Anlagen und Prozessen auf ein Minimum. Die Projektierung erfolgt durch das Werkzeug atvise®
builder. Dank der nach IEC61400-25 angelegten Objektstruktur projektiert der Anwender
sehr rasch die notwendigen Elemente: Datenpunkte werden über das Browsen einer OPC
UA-Datenquelle im Engineering-Werkzeug
zur Verknüpfung herangezogen. Die Scripting-Funktionalität, sowie alle anderen Vorzüge
des atvise® builder unterstützen die Projektierung. Eine umfangreiche Bibliothek stellt dabei
verschiedenste vorgefertigte grafische und
tabellarische windspezifische Komponenten,
die auch im Steuerungsteil (WTT) abgebildet
werden, zur Verfügung. Durch die objektorientieren Strukturen werden Anlagen- und
Datenobjekte einmalig zentral angelegt und in
verschiedensten Bildern bzw. Projekten instanziiert. Dadurch verkürzen sich die Engineeringund die Test- bzw. Inbetriebnahme-Aufwände.
Die Sprachumschaltung, die der Anwender
zur Laufzeit nutzen kann, ist im WPS-System
bereits implementiert. Zusätzliche Sprachen
können jederzeit erweitert werden.
Mit weniger Kosten
bereit für die Zukunft
Windenergieanlagen werden zunehmend komplexer. An ihren Betrieb und die Überwachung
werden immer höhere Anforderungen gestellt.
Damit erhöht sich auch der Aufwand für die
Projektierung und Wartung der Visualisierung,
die längst nicht mehr nur als Vor-Ort-Bedienung zu realisieren ist. Gefragt sind die Anbindung an einen Leitstand, eine eigene Visualisierung für die Fernwartung und teilweise auch
Lösungen für mobile Endgeräte. Nicht selten
werden dabei heute noch für jeden Anwendungsfall separate Applikationen erstellt.
Zudem ist bei vielen Visualisierungsprodukten
das Handling unterschiedlicher Endgeräte und
Bildschirmauflösungen nicht möglich. Nicht so
bei WPS: Hier ist für jede Bedienebene – von
der Leitzentrale über das Park-Management
bis hin zur Einzelanlage – die Basis für eine
ergonomisch günstige Lösung geschaffen. Die
entsprechende Berechtigung vorausgesetzt,
hat man von jedem beliebigen Punkt der Welt
aus mit nahezu jedem beliebigen Anzeigegerät
sicheren Zugriff auf die Applikation.
M1 webMI pro
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»M1 webMI pro«
auf unserer Website bachmann.info
18
Die weltweite Verbreitung mobiler, internetfähiger Geräte hat in atemberaubender
Geschwindigkeit stattgefunden. Ihre einfache,
intuitive Bedienung überzeugt. Internet und
Software-Applikationen sind nicht mehr ortsgebunden, sondern können weltweit verwendet
werden. Mit »M1 webMI pro« stellt Bachmann
eindrucksvoll seine Technologieführerschaft
unter Beweis: Jede M1-Steuerung wird zum
zentralen Server für fest installierte oder
mobile HMI-Geräte.
Projektierung und Wartung –
ein wichtiger Kostenfaktor
Anlagen werden zunehmend komplexer und
stellen immer mehr Anforderungen. Damit
erhöht sich natürlich auch der Aufwand für
Projektierung und Wartung. Oft ist nicht nur
eine Vor-Ort-Visualisierung zu realisieren, sondern auch die Anbindung an einen Leitstand,
eine eigene Visualisierung für die Fernwartung
und teilweise auch Lösungen für mobile Endgeräte. Nicht selten werden hier für jeden Anwen-
wind.application
Client
Client
Client
Client
Ethernet/Internet
PLC
M1 webMI pro
dungsfall separate Applikationen erstellt. Das
Handling unterschiedlicher Endgeräte und Bildschirmauflösungen ist zudem bei vielen Visualisierungsprodukten nicht möglich.
Reine Web-Visualisierung
für die Bachmann M1
Unter der Bezeichnung »M1 webMI pro« bietet
Bachmann electronic ein leistungsfähiges Produkt für reine Web-Visualisierungen an. Über
einen schlanken Webserver, der direkt auf der
M1-Steuerung installiert ist, können beliebige
Visualisierungsgeräte, wie Smartphones aber
auch leistungsstarke Bedienterminals, angekoppelt werden. Die entsprechende Berechtigung vorausgesetzt, hat man von jedem
beliebigen Punkt der Welt aus Zugriff auf die
Applikation. Dank »M1 webMI pro« sehen Sie
alles Wichtige auf einen Blick und das gestochen starf. Ohne jegliche Qualitätsverluste
bei der Skalierung und beim Zoomen werden
auf jeder Visualisierungsseite perfekte Grafikergebnisse erzielt. Das ist den außergewöhnlichen Vorteilen von HTML5 und SVG (Scalable
Vector Graphics), der Basis aller Grafikobjekte
zu verdanken.
Moderne Projektierung,
einfache Auslieferung
Über das Engineering-Tool »atvise builder«
werden die Prozessbilder gezeichnet, Animationen und Events konfiguriert sowie weitere
Einstellungen getroffen. Eine Vielzahl an vorgefertigten Grafik-Objekten und Layouts, aber
auch die flexible Wiederverwendung von Seiten
durch Parameterübergaben ermöglichen eine
effiziente Erstellung der Visualisierung. Sogar
das Zeichnen neuer SVG-Grafikobjekte oder
Funktionserweiterungen über eigene JavaScripts sind über eingebaute Editoren möglich.
Nach Fertigstellung der Visualisierung wird
diese mit nur einem Klick per FTP an den Web-
Bei M1 webMI pro bildet der Webserver auf der Bachmann M1 die »Visualisierungszentrale«, beliebige Clients
mit einem Webbrowser können darauf
zugreifen, unabhängig von Zeit und Ort.
server übertragen. So wird die Auslieferung bei
großen und verteilten Anlagen, wie zum Beispiel
bei Windparks, zum Kinderspiel. Zeitintensive
Software-Installationen auf allen beteiligten
HMI-Geräten entfallen komplett. Sobald ein
Client sich mit dem zentralen Webserver verbindet oder die Webseite neu lädt, ist sofort
die aktuelle Version der Applikation zu sehen.
Spezielle Installationen oder ein Neustart der
HMI-Geräte sind dabei nicht nötig. So werden
alle Bedieneinheiten automatisch auf den neuesten Stand gebracht – unterbrechungsfrei
und unabhängig von Zeit und Ort.
Effizienzsteigerung inbegriffen
Bei der Entwicklung von Web-Technologien
musste schon von Anfang an auf unterschiedliche Endgeräte Rücksicht genommen werden,
verschiedene Bildschirmgrößen und -auflösungen sind hier typisch. Die Visualisierung mit
»M1 webMI pro« ist hingegen viel einfacher zu
projektieren, denn es muss nur eine einzige
Applikation für alle Geräte erstellt werden. Wird
die Visualisierungslösung zudem direkt auf der
Steuerung realisiert, entfällt auch das Projektieren der entsprechenden Datenschnittstellen: Auf die Variablen kann direkt zugegriffen
werden, OPC-Server oder proprietäre Protokolle sind hinfällig. Schlussendlich bedeutet
eine solche Web-Lösung nicht nur eine effizienteres Engineering, sondern auch eine echte
Steigerung der Kosteneffizienz.
Die Vorteile von
M1 webMI pro auf
einen Blick:
ertanzeigen mit hoher
W
Aktualisierungsrate
J edes browserbasierte
Gerät wird zur HMI
edienen und Beobachten,
B
wo und wann immer Sie es
brauchen
erlustfreie Skalierung auf
V
alle Bildschirmgrößen
o sicher wie InternetS
Banking (HTTPS)
urzer Refresh im Browser
K
anstatt zeitintensiver
Software-Rollouts
utzung der Applikation auf
N
unterschiedlichsten Geräten
(Smartphone, Tablet oder
stationäre HMI-Geräte)
I ntegration in übergeordnete SCADA-Anwendungen
19
ALL-IN-ONE
ENGINEERING
SolutionCenter
Das Bachmann SolutionCenter bildet einen wahren Meilenstein zur Reduktion der Engineeringkosten. Im Rahmen
einer einzigen Software-Komplettlösung werden alle Aspekte
des Engineering-Prozesses abgedeckt – Konfiguration,
Programmierung, Regelung, Bewegung, Kommunikation,
Sicherheit, Visualisierung sowie Test und Inbetriebnahme.
Offenheit mit System
Ein Werkzeug
für alles
Projektierung
Programmierung
Visualisierung
arametrierung und
P
Kommunikation
Tools und Add-ons
Diagnose und Service
20
SolutionCenter – das
All-In-One Engineering-Tool
Dank des hochmodularen Eclipse-Plug-in Konzepts ist das SolutionCenter einfach erweiterbar, sogar für integrierte benutzerspezifische
Anforderungen. Das SolutionCenter ist ideal
auf die Bachmann-Geräte und -Systeme abgestimmt und wurde von erfahrenen Anwendern mitgestaltet. Es verschafft Zeitersparnis,
schafft Synergien und erhöht die Usability.
Anwender profitieren vom durchgängigen Bedienkonzept und vermeiden redundante oder
unnötige manuelle Eingaben.
Für Steuerungsentwickler bietet Bachmann
modernste und standardisierte Entwicklungswerkzeuge. Das M1-System ist in SPS-Sprachen nach IEC61131, Hochsprache C/C++ oder
Java programmierbar. Erweiterte Regelungsaufgaben können mit MATLAB ®/Simulink®
modelliert sowie simuliert werden und sind
online auf dem System test- und ausführbar.
Die M1-Steuerung unterstützt alle gängigen
Netzwerke, wie z. B. Ethernet TC P/IP, PROFINET, EtherCAT, CAN-Bus oder Modbus. Dafür
notwendige Konfiguratoren sind ebenso enthalten wie Diagnose- und Testtools. Speziell für
den Windbereich wurde ein Echtzeit-LWL-Bus
entwickelt, mit dem eine sichere Verbindung
zwischen Turmfuß und Maschinenhaus unter
Nutzung der oben genannten Protokolle realisiert werden kann.
wind.application
Software-Konzept
Integriert und
plattformunabhängig
Komfort, Intuitivität, Offenheit, Robustheit,
gezielte Funktionalität und Kompatibilität zeichnen die Software-Produkte von Bachmann aus.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»SolutionCenter«
auf unserer Website bachmann.info
Condition Monitoring
SVI
SVI
CMS
HANDLING
CMS DATA
CALCULATION
IEC 61131
MATLAB®
Pitch
Operating System VxWorks
Nacelle
Hardware
SVI
SVI
PITCH
CONTROL
MOTION
CONTROL
IEC 61131
M-SMC
Operating System VxWorks
Hardware
Ethernet
Fiber Optic
Multi Mode
FastBus
Tower
Energy management
Grid protection
Grid synchronization
CPU SW structure
SVI
SVI
SVI
SVI
SVI
TURBINE
PROGRAM
GRID
CONTROL
MMS SERVER
CLIENT
VISUALIZATION
SAFETY
PLC
IEC 61131
C/C++I
IEC 61400-25
webMI pro
IEC 61131
SCADA, ERP, ...
»Portal«
Operating System VxWorks
Hardware
Park network
Standardized
protocols
(IEC61400-25,
OPC UA, bluecom)
Ethernet TCP/IP Fibre Optic
Wind Power/Park
Scada System
21
STARTBEREIT
IM WIND
Wind Turbine Template (WTT)
Das Softwarepaket »Wind Turbine Template« (WTT) ist auf
die Bedürfnisse der Hersteller von Windenergieanalgen
zugeschnitten. Es hilft, die Zeiten zur Entwicklung und Inbetriebnahme der Steuerungssoftware und der Visualisierung
erheblich zu reduzieren. WTT von Bachmann deckt dazu viele
standardisierbare Aufgabenstellungen bei der Automatisierung
einer Windturbine ab.
Zentrales Element für
die Steuerung und Vernetzung von Windenergieanlagen: Das M1-Automatisierungssystem mit WTT.
22
Je schneller eine Windenergieanlage Strom ans
Netz liefert, umso schneller trägt sie mit einem
Ertrag zu ihrer Amortisierung bei. Deshalb wird
die »Time-to-market« mit das wichtigste Kriterium für den wirtschaftlichen Erfolg, unabhängig davon, ob eine Anlage neu aufgebaut
wird oder nach einem Um- oder Ausbau wieder
einsatzbereit sein muss. Einen wesentlichen
Anteil der dazu notwendigen Arbeiten umfasst
die Entwicklung der Betriebsführungssoftware: In ihr steckt ein
großer Teil des
Know-hows einer Windenergieanlage und sie
beeinflusst zudem die wichtigsten Funktionalitäten der Turbine. Das Software-Framework
»WTT« beinhaltet die wichtigsten Strukturen
und Funktionen der Betriebsführungssteuerung
einer Windenergieanlage quasi als bearbeitbare Vorlage. Basierend auf dem IEC61400-25
Datenraum stellt das Template alle Anlagenkomponenten (Nacelle, Rotor, Converter,
Generator, etc.) zur Verfügung. Außerdem sind
Funktionen für Datenaufzeichnungen, Trends,
Windrose, Power-Curve, Login, Fehler- und
Alarmhandling bereits nutzerfreundlichst integriert. Die Strukturen sind dabei so offen
gestaltet, dass der Anwender jederzeit eigene Funktionen implementieren oder ggf. bestehende Funktionen abändern kann. Dadurch
ist auch der »Know-how-Schutz«
gegeben. Der modulare Aufbau
ermöglicht »Unit-Tests«, d. h. Funktionen und Bibliotheken werden in sich
getestet und beschleunigen somit einen
finalen Test der gesamten Anlagensoftware.
Die Sensor- und Aktor-Schnittstellen werden
über einen Konfigurator definiert und können
damit flexibel auf die jeweiligen Gegebenheiten
der Anlage angepasst werden. Die Programmierung der Funktionen und Bibliotheken erfolgt in
den Standard IEC61131-3 Sprachen, in C/C++
wind.application
Strukturmodell nach IEC61400-25
Rotor
WROT
Nacelle
WNAC
WGEN1
WMET
WGEN2
Generator
Meterological mast
WTRM
WTT-Funktionen –
»Ready-to-use«
Transmission
Vollständige Toolbox
Konfigurator im
SolutionCenter
WCNV
WYAW
Converter
WT controller
WTUR
Tower
F
ertiges Softwaremodul
für die Steuerung
Yaw system
Bibliothek für eigene
Implementierungen
Konfigurierbare Turbinenvisualisierung
WTOW
Eventsystem
WREP
Flexible Konfiguration
von Ereignissen
WSLG
WPP controller
WALM
WAPC
WRPC
Transformer
WTRF
Flexible Auswahl von
Anlagenaktionen
S
prachumschaltbare
Beschreibungstexte
in der Visualisierung
Lückenlose und zuverlässige
Protokollierung
Statistische Auswertungen
Power Curve
Windrose
WT Circuit Breaker
Utility Circuit Breaker
Specified in IEC61850-7-4
MMXU
XCBR
Automatische Abtastung
der Messpunkte
N
ormkonforme statistische
Behandlung nach IEC61400-12
Grafische Darstellung in der
Visualisierung »out-of-the-box«
Ereignis- und Energiezähler
W
eiterführung der Werte auch
nach Software-Update
Zugriffskontrolle
Definition von Benutzerrollen
Vergabe der Benutzerrechte
auf Monitor- und Parameterwerte in der Konfiguration
oder mit MATLAB®/Simulink® über die Bachmann »M-Target for Simulink®«-Schnittstelle.
Eine frei konfigurierbare Turbinenvisualisierung
steht dem Anwender ebenso zur Verfügung wie
die Schnittstellen OPC UA/DA und IEC61400-25
zu SCADA-Systemen.
Simulation inklusive
Das Wind Turbine Template deckt die Anforderungen der Basis-Software einer Wind-energieanlage ab. Die Offenheit der Strukturen
ermöglicht Anpassungen durch den Anwender.
Getestete, wiederverwendbare Softwaremodule reduzieren das Engineering wesentlich,
erhöhen die Anlagensicherheit und Verfügbarkeit und verkürzen die Markteinführung.
Protokollierung aller
Schreibzugriffe
Software-Update
Zuverlässiges SteuerungsUpdate aus Image
Rollback-Mechanismus
für Fehlerzustände nach
dem Update
23
VERFÜGBARKEIT
UND MEHR ERTRAG
Condition Monitoring System
Steuerung, Kommunikation, Überwachung und Visualisierung
fügen sich mit unseren Lösungen für das Energienetzmanagement nahtlos zu einem großen Ganzen zusammen.
Bachmann-Automatisierungslösungen liefern Ihnen so den
entscheidenden Mehrwert. Entscheidend für Ihren Erfolg –
und entscheidend für die Energieversorgung der Zukunft.
Condition Monitoring (Zustandsüberwachung)
basiert auf einer kontinuierlichen oder in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführten Erfassung des Maschinenzustandes durch Messung
und Analyse aussagefähiger physikalischer
Größen (z. B. Schwingungen, Temperaturen,
Schmiermittelkonsistenzen). Der Vergleich mit
Referenzmessungen liefert Informationen, aus
denen sich Rückschlüsse auf den tatsächlichen
Zustand von Getriebe, Generatoren, Wälzlagern, Rotoren und weiteren Elementen ziehen
lassen.
Wartung – nur wenn nötig
Condition Monitoring ermöglicht eine zustandsorientierte Instandhaltung. Die allgemein
praktizierte präventive Wartung, bei der Komponenten aufgrund von Erfahrungswerten
innerhalb festgelegter Zeitabstände ausgeRM EventReport_M
uster_schrift.p
df 1 12.06.2014
CMS-Report: Verschiedene Berichtstypen, wie Eventund Ereignisberichte, Fleetreports oder Diagnoseberichte
werden auf Basis langjähriger
Erfahrung von unseren Experten erstellt.
10:32:37
Max Musterm
ann
RM Ereignisbericht Muster_schrift.pdf 1 12.06.2014 10:33:06
Remote Monitoring
Bachmann
Monitoring
GmbH
Weimarisc
he Str.
07407 Rudolstadt 10
Tel.: +49
(0) 3672 3186
- 100
Mail: m.musterm
ann@bach
mann.info
EventReport
Turbine Numb
er:
Fault Locati
Max Mustermann
on:
Characterist
ic Value:
Report Date:
Remote Monitoring
Bachmann Monitoring GmbH
Weimarische Str. 10
07407 Rudolstadt
Tel.: +49 (0) 3672 3186 - 100
Mail: [email protected]
Ereignisbericht
Anlagennummer:
Auffällige Komponente:
Kennwert:
Meldedatum:
XYZ-1-CMS-XX
X92000Y
Gearbox
HSS-GS_ABC
HR30234J
_BPFI (7.120.
2014/06/02
1742.2
)
XYZ-S700XX
Generator 1
GEN1-B_ABC 6326M_opulse (0.120.13.2)
2014/06/02
Findings
Increasing
trend of the
inner race
with harmon
roll over frequen
ics and sideban
cy of the high
d frequencies
speed shaft
Recommenda
at an interval
bearing ABC
of the high
tion
HR30234J
speed shaft
run frequen
– check the
cy.
condition (
temperature/n
– check the
oise behavio
oil for increas
r) of the high
ed particle
– assessm
speed shaft
concentration
ent/endoscopy
bearing
of the high
speed shaft
Priority
bearing, especia
lly the inner
race
Rise of progres
sion: We
been carried
recommend
out by qualifie
that the turbine
sent to the
d personn
is operate
el. Feedba
Auffälligkeit
monitoring
d only after
ck regardi
centre.
an inspect
ng the result
ion has
of the inspect
Trendanstieg der Überrollfrequenz des Außenringes
ion should
am Generator B Lager.
be
Handlungsempfehlung
Eine vor Ort Kontrolle der Generatorlager (z.B.:
Geräuschmuster/Temperaturverhalten) ist ratsam.
Betriebsrelevanz
Gefahr von Progression: Der weitere Betrieb
der Windkraftanlage ist nur nach Begutachtung
der
auffälligen Komponente empfehlenswert.
Eine Rückmeldung über den Befund ist
an die
Überwachungsstelle weiterzuleiten.
1/1
24
1/1
>
tauscht werden, wird durch eine zustandsorientierte Instandhaltungsstrategie abgelöst.
Dies verschafft Ihnen einen klaren betriebswirtschaftlichen Vorteil.
Vorteil: Integrierte CMS-Lösung
Bachmann integriert seine Condition-Monitoring-Lösung in die Automatisierung und verknüpft die Messgrößen mit weiteren Betriebsparametern. Dies erhöht die Diagnosesicherheit
der Zustandsüberwachung: Fehlerbilder lassen
sich mit der aktuellen Betriebssituation vergleichen und genauer interpretieren. Durch eine
gezielte Steuerung können zudem mechanische Belastungen reduziert werden. Mit angepassten Betriebsbedingungen verlängert sich
so die Lebensdauer vorgeschädigter Teile bis
zum planbaren Wartungstermin.
Zertifizierte Sicherheit
Alle für das Condition Monitoring eingesetzten Systemkomponenten einschließlich der
Online-Fernüberwachungsstelle sind nach den
Richtlinien des Germanischen Lloyds zertifiziert.
Die Bachmann Automatisierungskomponenten
verfügen außerdem über international anerkannte Zulassungen für den Einsatz in Windenergieanlagen und Offshore-Anwendungen.
Online Condition Monitoring
rechnet sich
Der Ersatz eines Lagers am Getriebestrang erfordert eine geplante Downtime der
wind.application
Windenergieanlage von etwa drei bis vier Tagen.
Wird ein Verschleißschaden nicht rechtzeitig
erkannt, droht ein Spontanbruch, der die Downtime leicht auf das Zehnfache verlängert. In
diesem Fall müssen Material und Personal erst
disponiert und auf die Anlage gebracht werden.
Zudem erfolgen Spontanbrüche meist aufgrund
hoher Windlasten zu wind- und damit ertragsstarken Zeiten. Verursacht der Spontanbruch
Folgeschäden an Komponenten, welche aufgrund ihrer Größe und ihrer Maße nur bedingt
auf der Anlage instand gesetzt werden können, so entstehen weitere hohe Aufwände. Die
Kosten eines Kraneinsatzes, insbesondere bei
offshore installierten Anlagen, sind gravierend.
auch eines zu erwartenden Schadenrisikos.
Dies ist von besonderem Interesse bei der Inbetriebnahme oder auch zum Ende der Gewährleistungsfrist, wenn Serviceverträge und Versicherungsprämien neu kalkuliert werden.
Vermeidung von Folgeschäden
Mobile Messungen (offline)
Condition Monitoring liefert zuverlässige
Erkenntnisse zum Zustand wichtiger mechanischer und elektrischer Komponenten der
Windenergieanlage. Damit lassen sich entstehende Defekte frühzeitig erkennen und mögliche Folgeschäden, welche eine längere Downtime der Anlage bedeuten würden, verhindern.
Mobile Messungen vor Ort sind ebenfalls möglich – zum Beispiel als Teil der Installationsabnahme oder routinemäßig zum Ende der
Gewährleistungsfrist (»End of Warranty«).
Dazu installieren wir an Ihrer Windenergieanlage für einen vereinbarten Zeitraum die
notwendige Sensorik zur Überwachung ausgewählter Kennwerte. Erfahrene Analytiker bereiten die Messdaten auf und liefern Ihnen einen
aussagekräftigen Statusbericht zum Zustand
der überwachten Komponenten.
Risikoabsicherung
Condition Monitoring liefert Betreibern, Investoren und Versicherern ein praxisnahes, transparentes Bild des Anlagenzustands – und damit
Systemlösungskompetenz
Durch jahrelange Erfahrung im Bereich CMS
liefert Bachmann neben der Sensorik, den für
die Messtechnik erforderlichen Kabeln, den
Messmodulen und der Auswertungssoftware
auch die Kompetenz und Beratung im Condition Monitoring. Ein Team von Experten überwacht mehr als 2.500 Anlagen und meldet den
Anlagenzustand zurück.
Vorteile von CMS
auf einen Blick
R
eduktion der Wartungskosten
durch koordinierte Planung,
rechtzeitige Ersatzteilbeschaffung und Vermeidung von
Folgeschäden
S
icherung der Stromproduktion
und Maximierung des Ertrags
durch gezielte und geplante
Wartung, z. B. in windschwachen Perioden
H
öhere Ausnutzung der Lebensdauer von Maschinenelementen
dank genauer Zustandskenntnis
P
raxisnahe Risikoeinschätzung in Bezug auf den Ausfall
wichtiger Komponenten der
Windenergieanlage
Das Bachmann Online CMS Ω-Guard® bietet weltweit von jedem Online-Arbeitsplatz Zugriff auf die Zustandsdaten der überwachten Anlage.
Sensorik
WebLog Expert-Arbeitsplatz
Ω-Guard -System
Inbetriebnahme
und Konfiguration
®
RM EventReport_Muster_schrift
.pdf 1 12.06.2014
10:32:37
RM Ereignisbericht Muster_schrift.pdf 1 12.06.2014 10:33:06
Max Mustermann
Remote Monitoring
Bachmann
Monitoring
GmbH
Weimarische
Str.
07407 Rudolstadt 10
Tel.: +49
(0) 3672 3186
Mail: m.mustermann@ba - 100
chmann.info>
Max Mustermann
EventRepor
t
Turbine Number:
Bachmann Monitoring GmbH
Fault Location:
Weimarische Str. 10
07407 Rudolstadt
Tel.: +49 (0) 3672 3186 - 100 Characteris
tic Value:
Mail: [email protected]
Report Date:
Remote Monitoring
Ereignisbericht
Anlagennummer:
Auffällige Komponente:
Kennwert:
Meldedatum:
XYZ-1-CMS-XX
Gearbox
HSS-GS_ABC
2014/06/02
X92000Y
HR30234J
_BPFI (7.120.1742.2
XYZ-S700XX
)
Generator 1
GEN1-B_ABC 6326M_opulse (0.120.13.2)
2014/06/02
Internet
Findings
Increasing
trend of the
inner race
with harmonics
roll over frequency
and sideband
of the high
frequencies
speed shaft
Recommend
at an interval
bearing ABC
ation
of the high
HR30234J
speed shaft
run frequency.
– check the
condition (
temperature/n
– check the
oise behavior)
oil for increased
– assessment/e
particle concentration of the high speed
shaft bearing
ndoscopy
of the high
speed shaft
Priority
Auffälligkeit
bearing, especially
the inner race
Trendanstieg der Überrollfrequenz des Außenringes
Rise of progression:
am Generator B Lager.
We recommend
been carried
Handlungsempfehlung
out by qualified
that the turbine
sent to the
personnel.
is operated
monitoring
Feedback
only after
centre.
regarding
Eine vor Ort Kontrolle der Generatorlager (z.B.:
an inspection
the result
Geräuschmuster/Temperaturverhalten) ist ratsam.
has
of the inspection
should be
Betriebsrelevanz
Gefahr von Progression: Der weitere Betrieb der
Windkraftanlage ist nur nach Begutachtung der
auffälligen Komponente empfehlenswert.
Eine Rückmeldung über den Befund ist
an die
Überwachungsstelle weiterzuleiten.
1/1
1/1
CMS-Report
Condition Monitoring System
WebLog Expert-Server
Remote-Anlagenbetriebsführung
WebLog Expert-Arbeitsplatz
25
CMS Stand-Alone System:
Schaltschrankmaße sind individuell
anpassbar, hier eine Ausführungsvariante mit 380 x 380 x 210 mm,
Befestigung mittels Standfüßen,
Direktmontage oder Magneten.
RETROFIT CMS
ZUM NACHRÜSTEN
Die Condition Monitoring Lösung für Retrofits von Bachmann
Condition Monitoring Systeme kommen als
präventive Maßnahme immer mehr zum Einsatz. Mit ihnen lassen sich aufkommende
Schäden an Windenergieanlagen frühzeitig
erkennen und beheben. Der steigenden Nachfrage begegnete Bachmann bisher mit einer
direkt in die Steuerung integrierten Systemlösung, bei der die Aufzeichnung, Analyse und
Bewertung des Anlagenzustandes parallel
zum Steuerungsprogramm ausgeführt wird.
Das Retrofit CMS ist ein alternatives Condition
Monitoring System, das sich insbesondere für
die Nachrüstung von Windenergieanlagen eignet: Das CMS-Modul wird dabei unabhängig
von der jeweiligen Steuerungsumgebung entweder als komplette Stand-Alone-Lösung oder
als TopBox-Variante in einem vorhandenen
Schaltschrank installiert.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»Integriertes Condition Monitoring«
auf unserer Website bachmann.info
26
Immer mehr Anlagenbauer
rüsten nach
Das Interesse des Windenergiemarktes ist
groß, was die Auftragslage für das neue
Bachmann-System bestätigt. Weltweit werden
über 1.300 Windenergieanlagen im Auftrag
großer Energieversorgungsunternehmen mit
dem Retrofit CMS nachgerüstet.
Komplettangebot –
und viel Erfahrung
Das Systemangebot von Bachmann umfasst
dabei neben der speziellen Hard- und Software einen weltweiten Monitoring-Service, der
von der deutschen Unternehmenstochter, der
Bachmann Monitoring GmbH, bereitgestellt
wird: In umfangreichen Analysen werten die
Diagnosespezialisten aus dem thüringischen
Rudolstadt (D) die mit dem CMS-Modul erfassten Messdaten aus und vergleichen diese mit
Referenzdaten. Auf diese Weise können sie den
Anlagenbetreibern nicht nur verifizierte Fehlermeldungen, sondern auch Einschätzungen
über den aktuellen Betriebszustand ihrer Anlagen bzw. ihres Windparks geben.
Die Experten von Bachmann Monitoring greifen
bei ihren Analyseverfahren auf über 15 Jahre
Erfahrung zurück: Sie überwachen schon mehr
als 2.500 Windenergieanlagen von über 22
unterschiedlichen OEM-Kunden.
wind.application
1
Stand-Alone-Lösung
Ein autarker Schaltschrank umfasst neben der
Stromversorgung für das CPU- sowie das MessModul die beiden Module selbst, die Option
eine Kommunikationseinheit (z. B. Router)
nachzurüsten sowie alle relevanten Bauteile für
die Sensorik.
2
TopBox-integrierte-Lösung
Einbau in vorhandenen Schaltschrank,
steuerungsunabhängig, geringer
Hardware- und Installationsaufwand.
Ethernet
3
Komplett-integrierte-Lösung
Integration in vorhandene BachmannSteuerungsumgebung sowie in den
vorhandenen Schaltschrank, geringer
Hardware- und Installationsaufwand.
FastBus
Condition
Monitoring System
»Ω-Guard®«
Online Monitoring
ll-In-One Paket (Sensorik,
A
Verdrahtung, Messung,
Auswertung, Reporting)
m Detail: Für jeden TurbinenI
typ wird vorab festgelegt, wo
und welche Sensoren montiert
sind. Dank individueller Montagesets ist die Installation sehr
effizient und zeitsparend.
I ntegrierte oder
Stand-Alone-Lösung
ehr als 2.500 Anlagen
M
werden von Bachmann
selbst überwacht
27
KOMMUNIKATION
IN ECHTZEIT
PowerPlant Network
Offene und standardisierte Kommunikation bildet das
Fundament für die effiziente Automatisierung von
Windenergieanlagen. Eine durchgängige Kommunikation
muss vor allem dann sichergestellt sein, wenn Geräte
und Systeme verschiedener Hersteller in ein leistungsoptimales Gesamtkonzept integriert werden, oder
Betreiber im Laufe der Jahre sukzessive weitere Anlagenteile in Betrieb nehmen.
IEC61400-25:
MMS-Server und Client
Die gesammelten Daten der Windenergieanlage werden auf einem MMS-Server (Manufacturing Message Specification Server)
zusammengefasst. Das Fernwirkprotokoll für
Windenergieanlagen (nach IEC61850) stellt
dem übergeordneten Monitoringsystem die
Daten zur Verfügung. Der MMS-Server von
Bachmann electronic wird als Software-Modul
direkt auf einer M1-Steuerung installiert und
kommuniziert die Variablen, die in den Anwendungsprogrammen auf der Steuerung verfügbar sind, IEC-konform nach außen. Dabei kann
mit dem MMS-Server gleichermaßen ein Gerät
nach IEC61850 oder nach IEC61400-25 dargestellt werden.
Mit dem Softwarepaket MMS-Client können
Sie Peripheriegeräte wie Leistungsschalter,
meteorologische Stationen und Netzüberwachungsgeräte komfortabel einbinden: Ein solches Gerät verhält sich somit wie ein normaler
Feldbusknoten, der Ist-Werte in das Ablaufprogramm liefert und Sollwerte und Parameter vom Ablaufprogramm erhält. Wie bei allen
Anwendungen auf dem M1-System können dabei
die Anwendungsprogramme in IEC61131-3,
C oder C++ geschrieben sein.
28
IEC60870-5-104
Die Norm IEC60870-5-104 beschreibt ein allgemeines Übertragungsprotokoll zwischen
Leitsystemen und Unterstationen. Dank dieser
Norm können Geräte und Anlagen der Fernwirk- und Leittechnik verschiedener Hersteller
ohne grundsätzliche Anpassungsentwicklungen
miteinander kommunizieren.
Der Bachmann IEC60870-5-104 Server wird
als reine Software-Komponente auf der Steuerung installiert und benötigt keine spezielle
Hardware. Für die Erzeugung der nach außen
sichtbaren Informationsobjekte steht im SolutionCenter ein komfortables Werkzeug zur
Verfügung, das den Anwender mit Dialogen
und Assistenten unterstützt und die Eingaben
sofort überprüft. Somit werden inkonsistente
oder fehlerhafte Konfigurationen vermieden.
OPC – geprüfte Standards
Der Bachmann M1 OPC Enterprise Server stellt
Ihnen eine PC-kompatible Software-Schnittstelle gemäß OPC-Standard zur Verfügung. Um
eine umfassende Abdeckung verschiedenster
Clients (z. B. SCADA Systeme, Betriebsdatenerfassungen, Visualisierungen) zu ermöglichen, werden die Spezifikationen OPC Data
Access 1.0, 2.04, 2.05 und 3.0 unterstützt. Der
wind.application
OPC Server gewährleistet echte Konformität
und damit eine reibungslose Anwendung.
OPC UA
Neben OPC Standard und OPC Enterprise Server ist auch ein OPC UA Server verfügbar. Dieser wird direkt auf der Steuerung unter dem
Echtzeit-Betriebssystem VxWorks betrieben,
wodurch der bisher notwendige zusätzliche
Windows-PC entfällt.
»bluecom« – das echtzeitfähige Übertragungsprotokoll
Zum synchronen Datenaustausch in Energienetzen stellt Bachmann Ihnen ein echtzeitfähiges Kommunikationsprotokoll zur Verfügung.
Als Basis von Ethernet Mechanismen ist »bluecom« für schnelle Echtzeit ausgelegt, in dem
z. B. 250 Teilnehmer in 20 ms Datenpakete
von 250 Byte austauschen können. Damit
steht Ihnen eine Technologie zur Verfügung,
die ganze Energienetze steuern und regeln
kann. In Koexistenz mit standardisierten Protokollen wie OPC, IEC61400 können Regelung
und Datenkommunikation parallel auf einem
Medium ablaufen. »bluecom« ermöglicht
variable Topologien und mit den eingebauten
Kontrollmechanismen können Einzelstationen
bis hin zu ganzen Netzsegmenten unterbrechungsfrei hinzugefügt oder kontrolliert entfernt werden.
DNP3
Der Einsatz von Kommunikationsprotokollen
in Steuerungsanlagen ist oftmals regional
geprägt. So wird der Standard DNP3 (Distributed Network Protocol) hauptsächlich in den USA,
Großbritannien und Australien eingesetzt –
Regionen, in denen auch Kunden von Bachmann electronic zuhause sind. DNP3 ist nun in
das M1-Steuerungssystem integriert.
DNP3 ist ein Fernwirkprotokoll, das die Kommunikation zwischen einem Master und der
Outstation ermöglicht. Diese können sich über
eine serielle Verbindung, TCP/IP-Netzwerke
oder eine Funkverbindung austauschen. Aufgebaut wird DNP3 auf drei Ebenen – Data Link-,
Transport- und Application Layer. Die »DNP3
User Group«, welcher auch Bachmann angehört, entwickelt den in der IEEE1815 beschriebenen Standard beständig weiter.
29
ZUGRIFFSRECHT &
SICHERHEIT
Security
Das Sicherheitsbedürfnis bei Windenergieanlagen steigt kontinuierlich, denn die unbefugte Manipulation von Prozessen
kann gravierende Schäden nach sich ziehen. Darüber hinaus
ist in der Branche Energie die lückenlose Protokollierung von
Eingriffen sogar eine gesetzliche Vorgabe. Zugriffsrechte definieren im M1-Automatisierungssystem, wer welche Aktionen
auf System-, Datei- und Variablenebene ausführen darf. Diese
können ab sofort noch einfacher definiert und verwaltet werden.
Die Steuerung von Anlagen erfolgt über eine
lokale Vor-Ort-Bedienung, über mobile Geräte
oder von einem zentralen Leitstand. Betreiber, Prozessingenieure, Servicetechniker und
weitere Bediener der Anlage haben dabei völlig
unterschiedliche Sichtweisen und Notwendigkeiten für den Datenzugriff. Vorrangiges Ziel einer
Rechteverwaltung ist es deshalb jedem Nutzer,
entsprechend seiner Rolle, die korrekten Leseund Schreibrechte auf die Prozessvariablen
sowie auf das Dateisystem der Steuerung zuzuordnen. Damit gelingt es auch die unbefugte
oder auch nur versehentliche Manipulation
wichtiger Daten und Parameter zu verhindern.
Die Sicherheitsfunktionen der M1 Controller
wurden deshalb mit weiteren komfortablen
Konfigurationsmöglichkeiten via SolutionCenter
ausgestattet.
Gruppenbildung
Bislang wurde vorwiegend mit Berechtigungsstufen (»Levels«) gearbeitet: Je höher die Stufe,
umso mehr Rechte hatte der Anwender. Die
Vielfalt der Anwendungen lässt sich dadurch
aber nicht mehr vollständig abdecken. Die
Norm IEC62351 (»Data and Communication
Security«) beschreibt im Teil 8 eine »Rollenbasierte Zugriffskontrolle«: Benutzer werden
je nach ihrer Rolle einer Gruppe wie Viewer,
Operator, Engineer oder Installer zugeordnet.
Im SolutionCenter wurde die Konfiguration der
Anwenderrechte dahingehend gründlich überarbeitet, wobei die Gruppen mit ihren Systemrechten im Vordergrund stehen. Benutzer
werden nicht mehr individuell mit völlig unterschiedlichen Rechten angelegt, sondern werden Gruppen zugeordnet und erben die entsprechenden Rechte. Die Rollen können nach
Bedarf selbst definiert werden. Für bestehende
Konfigurationen stehen selbstverständlich die
vorhandenen Einstellungen auch zur Verfügung.
Detaillierte Rechtevergabe
auf Dateien …
In einem zweiten Schritt werden Dateien oder
Dateipfade den einzelnen Gruppen zugeordnet.
Dabei können Lese- und Schreibrechte auf der
Ebene von Laufwerken (USB Stick, CF-Karte,
etc.), auf Verzeichnissen bis hinunter zu einzelnen Dateien erteilt werden. Durch ein intelli30
wind.application
2
Verwaltung von Dateiund Variablenrechten:
(1) Per Browser werden einzelne
Dateien und Variablen oder
ganze Ordner zur Rechteverwaltung ausgewählt.
1
3
(2) Die Darstellung erfolgt in
übersichtlicher Baumstruktur.
(3) Benutzerbezogen können
Lese-und Schreibrechte feingranular per Inline-Editing direkt in
der Liste ­zugewiesen werden.
2
3
gentes Vererbungskonzept sind dabei meist nur
wenige Einträge notwendig.
… und auf Variablen
SVI-Variablen auf dem Bachmann Automatisierungssystem stellen die Prozesswerte aus der
Anwendung für die Außenwelt zur Verfügung.
Ist-Wer te (Temperaturen, Drehzahlen,
Betriebszustände, etc.) sollten dabei schon
bei der Variablendeklaration als »Read-only«
gekennzeichnet werden. Unabhängig von der
Benutzerrolle lassen sich diese Werte ohnehin nicht sinnvoll von außen setzen. Darüber hinaus jedoch können Rechte völlig frei
vergeben werden: Jeder einzelnen Prozessvariable können abhängig von der Gruppenzugehörigkeit des Anwenders individuelle
Lese- und Schreibrechte zugeordnet werden.
Wie bei den Dateirechten gilt auch hier das
Vererbungskonzept, wobei die Hierarchie
nicht nach Dateipfaden, sondern nach Softwaremodulen und Instanzen von Funktionsbausteinen aufgebaut wird. Zusätzlich besteht
auch die Möglichkeit, für ausgewählte Variablen
Eingabegrenzen zu definieren.
Prüfung auf der Steuerung
Beim Login auf der Steuerung werden vom
Login-Checker die Attribute »Gruppe« und
»Level« des Benutzers ermittelt und ab diesem
Zeitpunkt bei allen Aktivitäten berücksichtigt.
Somit ist es völlig unerheblich, ob der Anwen-
4
1
(4) Variablen können zusätzlich
im Wertebereich eingeschränkt
werden.
der die Anlagen-Visualisierung, das Engineeringtool SolutionCenter oder eine standardisierte Kommunikation wie OPC UA verwendet.
Die Rechteprüfung ist immer wirksam, unabhängig vom Zugriffsweg.
Sicherheitsprotokoll
Sämtliche Aktivitäten von außen werden auf
Wunsch dauerhaft im Sicherheitsprotokoll festgehalten: Schreibt beispielsweise ein SCADA
oder ERP-System über OPC UA auf eine Variable, werden Informationen wie Benutzername,
Uhrzeit sowie ursprünglicher und neuer Wert
gespeichert. Ebenso sind alle Anmeldungen
und Eingriffe in einem Online-Monitor im SolutionCenter sichtbar.
Eine Version für alle
Die Definition von Gruppen, Anwendern und
deren Zugriffsrechten erfolgt völlig unabhängig
von der Anwendungsentwicklung und kann vor
der Auslieferung des Systems oder sogar erst
während der Inbetriebnahme endgültig fixiert
werden. Für kundenspezifisch angepasste
Rechte muss damit auch die Betriebsführungssoftware nicht mehr neu kompiliert, getestet
und in unterschiedlichen Varianten archiviert
werden: Es kann immer dieselbe Software Version ausgeliefert werden. Auch damit bietet die
im SolutionCenter umgesetzte Lösung gerade
für Anlagenbauer einen weiteren entscheidenden Vorteil.
Fakten »Security«
aten- und PartitionsverD
schlüsselung
ryptografische Verfahren zur
K
Anwenderprogrammierung
nd-to-End Verschlüsselung
E
via SSL
Dynamische
Passwortgenerierung
ugriffschutz auf
Z
Variablenebene
Speicherschutz
ecurity Logging im
S
Betriebssystem
31
NETZMESSUNG
AUF HÖCHSTEM
NIVEAU
Power Management
Hohe Anforderungen werden an die Netzverträglichkeit von
Windenergieanlagen gestellt. Alle relevanten Daten in
einem Dreiphasen-Drehstromnetz müssen präzise erfasst und
kritische Netzzustände zuverlässig erkannt werden. Um die
Stabilität und Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung
zu gewährleisten, müssen die aktuellsten Netzanschlussvorschriften (Grid Codes) eingehalten werden. Mit dem Netzmessungs-, Netzüberwachungs- und Netzschutzmodul (Grid
Measurement and Protection Module) GMP232 von Bachmann
werden erstmals notwendige Schutz- und Überwachungsfunktionen in die »klassischen« Steuerungsaufgaben integriert.
32
wind.application
Umfassender Netzund Generatorschutz mit
dem GMP232
Statische Netzstützung
Dezentrale Stromerzeuger, wie z. B. Windenergieanlagen, müssen stabil und den Grid-Codes
entsprechend betrieben werden. Das GMP232
bietet dabei Netz- und Generatorschutz in
einem. Durch das schnelle und zuverlässige
Erkennen von Netzfehlern und anderen ungewöhnlichen Ereignissen wie z. B. Überspannung durch Blitzschlag, Kurzschlüsse, Erdschlüsse oder Leitungsüberlastung garantiert
das GMP232 Schutz für die gesamte Stromerzeugungsanlage und das Energieversorgungsnetz. Außerdem erkennen die integrierten,
hochgenauen Messfunktionen sicher jeden
Generatorfehler. Durch die Überwachung des
Oberschwingungsanteils werden so auch Windungsschlüsse oder Unwuchten im Antriebsstrang festgestellt.
Für die Fehlererfassung mit höchster Genauigkeit besitzt das GMP232 einen integrierten
Daten-Rekorder. Dieser ermöglicht die präzise
zeitsynchronisierte Aufzeichnung von bis zu 16
Messkanälen mit einer maximalen Auflösung
von 100 μs für vier Sekunden. Die Aufnahme
wird fernbedient ausgelöst oder bei der Überschreitung vordefinierter Grenzwerte aktiviert. Die Messdaten stehen anschließend im
SolutionCenter oder als exportierbare Datei im
Comtrade-Format zur Verfügung.
Die statische Netzstützung fordert die Anpassung der Wirkleistungslieferung. Dies registriert das GMP232-Modul mit seiner dreistufigen Frequenzüberwachung sicher und leitet
Gegenmaßnahmen ein. Das Modul leitet beispielsweise eine Reduktion der Energie-Erzeugung oder eine sofortige Trennung vom Netz
ein. Auch der zweistufige Spannungsrückgangsschutz und Spannungssteigerungsschutz
sind im GMP232 integriert und bieten damit
die Möglichkeit bei Unter- bzw. Überschreiten
der Grenzwerte, die benötigte Blindleistung zur
Netzstützung bereitzustellen.
Dynamische Netzstützung
Windenergieanlagen müssen auch zur dynamischen Netzstützung beitragen, weshalb bei
einem kurzzeitigen Spannungseinbruch die
Anlage am Netz bleiben muss (Fault-RideThrough). Dadurch wird verhindert, dass sich
mehrere Erzeugungseinheiten bei der Unterschreitung eines bestimmten Grenzwertes
gleichzeitig vom Netz trennen und damit das
Leistungsgleichgewicht im Versorgungsnetz so
empfindlich stören, dass dies zu einem großflächigen Stromausfall führt. Mit dem GMP232
können Sie unterschiedliche Grenzwertkurven
auf der Steuerung definieren und bei Bedarf
aktiv schalten. Ergänzt werden diese Möglichkeiten durch die GSP274-Baugruppe (Synchronisation von Netzen).
GMP: Netzmess- und Schutzmodul
GMP232
PCC
Single Power Generation Unit
Single Power Generation Unit
Windpark
TSO Grid
Single Power Generation Unit
Pitch
Control
Operation
Control
110kV
Transformer
Transformer
Converter
Control
Schnellstmögliche Übertragung angepasster Wirk- und
Blindleistungsvorgaben an
den jeweiligen Generatortyp
GMP
Park
Controller
Frühestmögliche Erkennung
kritischer Fehlersituationen
irekte Weiterleitung der
D
Sollwertvorgaben vom
Park-Controller an einzelne
Energie-Erzeugungseinheiten
20..30kV
GMP
ositionierung des GMP232
P
direkt am Netzeinspeisepunkt
des Windparks
TSO Set
Values
eitnahe Einleitung entspreZ
chender Gegenmaßnahmen
33
SICHERHEIT OHNE
KOMPROMISSE
Safety
Funktionale Sicherheit in Windenergieanlagen wurde bislang
sehr unterschiedlich bewertet und meist auf die notwendigsten
Maßnahmen des Personenschutzes reduziert. Moderne
Sicherheitslösungen unter Verwendung einer programmierbaren Sicherheitssteuerung ermöglichen es, Funktionen zu
realisieren, die weit über die klassische Not-Aus-Kette
hinausgehen: Eine sichere Fernüberwachung und Fernwartung
in Kombination mit intelligent eingesetzten Redundanzen
können die Verfügbarkeit sicherstellen und sogar verbessern.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»Safety for Wind«
auf unserer Website bachmann.info
34
Sowohl die Windenergieanlagenhersteller als
auch die Anlagenbetreiber sind – hauptsächlich aus wirtschaftlichen Gründen – um eine
möglichst hohe Verfügbarkeit bemüht. Dies
geschieht an kritischen Stellen bereits jetzt
durch die mehrfache Erfassung und Auswertung von Signalen wie beispielsweise der
Rotordrehzahl. Damit werden bereits sicherheitstechnische Überlegungen, wie die angeführten Redundanzen, innerhalb der Anlage
angewandt.
Sicherheitstechnik im Griff
Die Sicherheitsbaugruppen von Bachmann
sind ideal für den Einsatz in Windenergieanlagen vorbereitet. Betriebsführungssteuerung,
Sicherheitstechnik und Bediengeräte sind perfekt aufeinander abgestimmt und kommunizieren offen. Schnellstmögliche Reaktionszeiten,
intuitive Bedienbarkeit und umfassende Diagnosemöglichkeiten garantieren ein höchstmögliches Maß an Sicherheit. Die beliebige
Aufteilung der Sicherheitsmodule innerhalb der
wind.application
WEA ermöglichen individuelle Lösungen. Nicht
benötigte Sicherheitskanäle können ohne Einschränkungen als digitale Standard-E/As verwendet werden. Durch die 2A-Ausgänge des
abgesetzten Ausgangsmoduls SDO208 lassen
sich Sicherheitsrelais ersetzen. Das spart Platz,
Verdrahtungsaufwand und zusätzliche Kosten.
Vorteile für Hersteller
und Betreiber
das abgesicherte Monitoring aller internen
Zustände einer WEA, inklusive der Sicherheitsschaltkreise, von überall auf der Welt.
Unsere Steuerungskomponenten sind bereits
tausendfach in Windenergieanlagen weltweit
erfolgreich im Einsatz. Basierend auf dieser
Erfahrung bietet Bachmann Ihnen maßgeschneiderte Lösungen.
Programmierbare Sicherheitstechnik macht die
praktische Umsetzung und den Serieneinsatz
einfach. Sie ermöglicht im laufenden Betrieb
Leistungs-/
Drehzahlüberwachung
Pitchüberwachung
Schwingungs­messung
(Turm & Hauptrahmen)
Verbindungsüberwachung
Azimut-Regelung
Öl-Kühlung
Antrieb
Brandschutzanlage
Batterie
Bremse
Dezentrale Safety E/A
Diagnose/
Teleservice
Sicherheitssteuerung
CANopen
(TCP/IP)
LWL
Fastbus
(TCP/IP)
Durchgängiges System:
Integration von Sensorik,
Betriebsführung und Sicherheitssystemen einer Windenergieanlage.
bluecom
IEC61400-25 (MMS)
OPC
(Remote-Zugriff)
Sicherheitssteuerung
35
SICHERHEITSNETZ
FÜR DEN
ERNSTFALL
Redundancy
Automatisierungslösungen von Bachmann zeichnen sich
durch größte Robustheit und höchste Verfügbarkeit aus.
Nichtsdestotrotz ist kein Einzelsystem in der Lage, Ausfallfreiheit zu garantieren. Durch den Einsatz eines
Redundanzsystems minimieren Sie das Risiko ungeplanter
Standzeiten von Windenergieanlagen nochmals deutlich.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»Redundancy Control«
auf unserer Website bachmann.info
Störungen und Ausfälle betriebswichtiger
Komponenten verringern die Produktivzeiten
von Maschinen und Anlagen. Darüber hinaus
führen sie oft zu Folgeschäden und langwierigen Reparaturen. Dabei entstehen hohe Kosten, der Produktionsausfall führt zu wirtschaftlichen Verlusten. Redundanzsysteme erweitern
Automatisierungssysteme um die Eigenschaft
der Einfehlertoleranz. Damit wird eine durchgängige Produktivität erreicht – selbst bei Wartung und Anpassung von Anlagen – 24 Stunden
täglich, 7 Tage die Woche. Redundanzlösungen
von Bachmann steigern gezielt und nachhaltig
die Anlagenverfügbarkeit: Die auf jede Aufgabenstellung zugeschnittenen Systemvarianten reduzieren Stillstandszeiten und optimieren Produktivität und Betriebssicherheit. Die
nahtlose Einbettung in das bestehende und
bewährte Hardware-, Engineering- und Programmierkonzept, verbunden mit der Robustheit bewährter Bachmann-Komponenten,
garantieren dabei höchste Betriebssicherheit
und maximieren den Ertrag. Diese optimale
Kombination garantiert dabei nicht nur durchgängige Einfehlertoleranz, sondern in vielen
Fällen sogar Mehrfehlertoleranz.
Redundanten Systemen haftet der Ruf an, komplex,
kostspielig und außerordentlich aufwendig in Programmierung und Betrieb zu sein. Nicht so bei den Redundanzlösungen von Bachmann: Sie sind uneingeschränkt
echtzeitfähig, einfach zu programmieren und vollständig in die Engineering-Umgebung eingebunden.
36
wind.application
Hot-StandbyRedundanz
Netzwerkredundanz enthalten
Zwei Master-CPUs
utomatischer Abgleich der
A
Master-CPUs
Stoßfreie Umschaltung
edundanzzyklen bis 1 ms
R
möglich
Master B
Master A
Geringe Umschaltzeiten
Qualitätsmerkmal einer Netzwerkredundanz ist
die Umschaltzeit. Marktübliche Systeme arbeiten oft auf Basis einer Ringtopologie. Bei einem
Ausfall leiten die Netzwerkgeräte den Weg der
Datenpakete um. Die Detektion eines Fehlers
und das nachfolgende Umschalten benötigen
jedoch Zeit. Bei den Redundanzlösungen von
Bachmann ist der Detektions- und Umschaltvorgang direkt in die Kommunikationsendpunkte integriert. Durch diesen Ansatz werden
deutlich bessere Umschaltzeiten erreicht und
die Topologie bleibt, aufgrund durchgängiger
Ethernet-Konformität, frei wählbar.
Fehlerdetektion in die
Endpunkte integriert
Das Bachmann-System ermöglicht Redundanzumsetzungen nach Maß. Durch den Einsatz
von Standardkomponenten ergibt sich ein breites Angebot verschiedenster, leistungsfähiger
CPUs, welche über Standard-Ethernet-Vernetzung wahlweise über Kupfer oder Glasfaserverbindungen mit den Unterstationen kommunizieren. Kombiniert mit den Produktvarianten ergibt
dies wirtschaftlich optimale Lösungen – von
der einfachen Netzwerkredundanz zum Schutz
vor Kommunikationsausfällen bis hin zum
praktisch durchgängig verfügbaren System.
eitliche Synchronisierung aller
Z
Stationen
Slave
Station
onfiguration und Monitoring im
K
SolutionCenter
rweiterte Diagnose- und
E
Programmierschnittstellen zur
Überwachung und Auswertung
des Redundanz-Status
Operator
Terminal
rei einstellbare Umschaltzeit,
F
automatische Umschaltung bei
Fehler
Warm-StandbyRedundanz
Netzwerkredundanz enthalten
Zwei Master-CPUs
Master B
Master A
Slave
Station
Ein weiterer Vorteil der Integration ist der
von allen Bachmann-Endgeräten verwendete
Voting-Mechanismus. Redundante Prozessvariablen können dabei nach einmaliger Konfiguration im Applikationsprogramm wie eine
einfache Variable verwendet und verarbeitet
werden, ohne dass manuell die Werte doppelt
gelesen oder geschrieben werden müssen. Verwaltung und Fehlerdetektion werden vollständig durch das System abgehandelt, der Anwender wird somit entlastet.
Skalierbar und kosteneffizient
utomatische Umschaltung
A
zwischen Variablen und
Prozesswerte-Quellen innerhalb
eines SPS-Zyklus
iagnoseschnittstelle zur
D
Überwachung und Auswertung
des Redundanz-Status
laves entscheiden von welcher
S
CPU das Datenpaket verwendet
wird (Voter)
Umschaltzeit konfigurierbar
Operator
Terminal
bgleich der Master-CPUs nicht
A
integriert
Netzwerkredundanz
Eine Master-CPU
edundante Kommunikation
R
(zyklisch und azyklisch)
ollautonome, gedoppelte
V
Kommunikation garantiert
höchste Zuverlässigkeit bei
frei wählbarem Übertragungsmedium (Kupfer/Glasfaser)
edundanz-Vernetzung auf
R
Ethernet-Basis, volle Unterstützung von TCP/IP-basierter
Parallelkommunikation
Master
CPU
Slave
Station
Operator
Terminal
ernetzungstopologie frei
V
wählbar: Stern, Linie, Ring und
Kombinationen
infache Konfiguration in EntE
wicklungsumgebung, integrierte
Diagnose (Status, Qualität)
Programmierschnittstelle,
Bibliotheken und Systemvariablen zur einfachen Applikationserstellung
etzwerkumschaltung im
N
selben SPS-Zyklus
37
LÖSUNG FÜR JEDE
UMGEBUNG
ColdClimate
Wer unter extremen klimatischen Bedingungen arbeitet
schätzt zuverlässige Partner. Bachmann ist für sein
Qualitätsversprechen, nur Produkte mit allerhöchster
Zuverlässigkeit zu liefern, weltweit bekannt.
Zum Glück sind unsere Kunden so anspruchsvoll. Sie suchen einzigartige Lösungen für
anspruchsvolle Umgebungen. Ob Betauung
oder Betriebstemperaturen von -30 °C bis
+60 °C (Temperaturspitzen von -40 °C bis
+70 °C), Bachmann Lösungen halten allem
stand. Die ColdClimate-Baugruppen sind die
ultimative Antwort auf extreme klimatische
Bedingungen.
Unser Qualitätsversprechen stützt sich außerdem auf eine Reihe von umfangreichen Prüfverfahren, die weit über das gesetzlich geforderte
Mindestmaß hinausgehen – angefangen vom
100 %-Test für alle Module in einem aktiven
»RUN IN« über extreme Temperaturwechselphasen in Klimakammern bis hin zu normkonformen Messungen in der hauseigenen
EMV-3-Meter-Absorberkammer.
Auch für andere erschwerte Umweltbedingungen sind Bachmann-Produkte ideal gerüstet:
zum Beispiel für den Einsatz in großen Höhen
mit niedrigerem Luftdruck und reduzierter
Wärmekapazität, auch bekannt als »High Alti38
tude Conditions«. Und nicht zu vergessen: die
enormen mechanischen Belastungen durch
Schock und Vibration, die Bachmann-Steuerungen nichts anhaben können.
Visualisierung für
Klimaextreme
Zur Visualisierung unter extremen klimatischen Bedingungen stehen mit den Geräten
der OT100-Serie und OT200-Serie Visualisierungsgeräte der »Essential«- bzw. »Intermediate«- Klasse zur Verfügung. Die Anzeigegeräte der OT100-Serie sind primär für einfache
textbasierte Darstellungen in Verbindung mit
einer leistungsfähigen M1-CPU konzipiert. Das
OT205V in der ColdClimate-Ausführung hingegen ist ein autarkes, d. h. vollwertiges Terminal auf der Basis industrieller PC-Technik. Mit
vollgrafischem 5.7“-VGA-Display, moderner
LED-Backlight-Technologie und in Verbindung
mit dem Bachmann-eigenen Projektierungstool
(VisDesigner) bietet das Terminal eine solide,
weil ausfallsichere Grundlage für schnelle und
klare Visualisierungen.
wind.application
Weiter Temperaturbereich und
betauungssicher
Die optimal aufeinander abgestimmten M1-Module und Terminals in ColdClimate-Ausführung
haben zwei Dinge gemeinsam: Ihren sehr weiten Betriebstemperaturbereich und die Betauungsfestigkeit. Dank eines speziellen Schutzes
der elektronischen Baugruppen auf Polymerbasis ist auch unter Betauung ein sicherer Betrieb
gewährleistet. Die Module können bei Temperaturspitzen von -40 °C bis +70 °C eingesetzt
werden, ein zuverlässiger Dauerbetrieb ist im
Temperaturbereich von -30 °C bis +60 °C mit
Betauung garantiert.
Die Lagerung aller ColdClimate-Komponenten
von Bachmann ist durch hochwertige Verarbeitung von -40 °C bis +85 °C ohne Einschränkung möglich.
39
REGELUNG
UND ABLAUF
VOLL IM GRIFF
Model Based Design
Die Herausforderungen für die Automatisierungstechnik in
und um Windenergieanlagen sind stetig steigend. Mit den
zunehmend größer werdenden Anlagen und der Einführung
von neuen Technologien wächst auch die Komplexität der
Betriebsführungsprogramme. Entwicklungsmethoden für
die Erstellung solcher Programme sind notwendig, um
einerseits den Aufwand für die Entwicklung gering zu halten
und anderseits ausgereifte und hochverfügbare Anlagen
auf dem Markt platzieren zu können.
Mehr Infos dazu in der
Produktbroschüre:
»M-Target for Simulink«
auf unserer Website bachmann.info
40
Mit steigender Komplexität und Größe der
Anlagen verändert sich auch der Entwicklungsablauf entscheidend. Wenn einfache,
analytische Vorausberechnungen ein Systemverhalten nicht mehr beschreiben bzw. vorhersagen können, so hilft nur der Weg über
den praktischen Versuch. Modelle und Prototypen dienen dem Erkenntnisgewinn und der
Lösungsfindung. Was aber, wenn die Herstellung solcher Versuchsmuster nicht bezahlbar,
deren Verwendbarkeit eingeschränkt ist oder
der Praxisversuch schlichtweg zu gefährlich
wäre? Die zeitgemäße Antwort lautet: Digitale Simulation. Die realen Systeme werden
in einem Computerprogramm in Form eines
Simulationsmodelles nachgebildet. Unabhängig von der Form der Modellbildung sind es
letztendlich mathematische Zusammenhänge,
welche das Verhalten des Systems beschreiben. Lässt man diese Simulationsmodelle bei
unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen
und Parametern jeweils neu berechnen, so
entspricht dies einem Prototypversuch in virtueller Form. Gefahrlos, kostengünstig, beliebig
wind.application
Direkter Download
auf die M1-Steuerung
mit M-Target
Simulation – Lösungsfindung am Computermodell
wiederholbar und vollständig automatisierbar.
M-Target for Simulink® ermöglicht die einfache
Nutzung von computergestützter Modellierung
und Simulation unter Berücksichtigung der realen Automatisierungslösung.
Qualität und Effizienz
Der Einsatz von höherwertigen Algorithmen
steigert die Produktqualität und erhöht den
Ertrag der Anlagen. Die zunehmend höhere
Effizienz der Anlagen lässt sich durch neuartige Regel- und Optimierungskonzepte verwirklichen. Lösungen, die mit Hilfe von M-Target for Simulink® entwickelt werden, spielen
in diesen Disziplinen ihre Stärken aus. Das
Werkzeug MATLAB ®/Simulink® der Firma
MathWorks ist am Markt etabliert. Es assistiert
bei der Erstellung eines Simulationsmodells der
zu automatisierenden Teilkomponente. Dabei
können einerseits die von MATLAB® zur Verfügung gestellten Standard Modellierungsmethoden verwendet werden. Andererseits ist
es auch möglich, die Schnittstellen zu vielen
marktüblichen, domänenspezifischen Simulationsprogrammen zu verwenden, um bereits
erstellte Teilsimulationen nutzen zu können.
Die gewünschten Algorithmen zur Automatisierung werden anschließend direkt in der Simulationsumgebung entworfen und auf ihre Funktionstauglichkeit überprüft.
Automatische
Codegenerierung
Sobald in der Simulation zufriedenstellende
Ergebnisse vorhanden sind, d. h. wenn keine
Schwächen in der Anforderungsspezifikation und keine algorithmischen Fehler mehr
erkannt werden können, erfolgt auf Knopfdruck
die Übersetzung von der Simulationssprache
in ausführbare Codes für die M1-Steuerung.
Diese Übersetzung erfolgt maschinell und ist
damit frei von zufälligen Fehlern. Nach der
Codegenerierung kann das Automatisierungsprogramm sofort an einem Hardware-in-theLoop-Teststand, der mit realen Steuerungskomponenten versehen ist oder an der realen
Anlage getestet werden.
Kosteneffizienz
»Mit der besseren Lösung schneller am Markt
sein« – so oder ähnlich lautet das Paradigma
unserer globalisierten Wirtschaft. Und dabei
hilft M-Target for Simulink® mit dem M1-Automatisierungssystem von Bachmann.
Kalkulierbare und im Verhältnis zum Nutzen
auch preiswerte Investitionen machen sich
rasch bezahlt. Das kundenfreundliche Lizenzmodell für M-Target for Simulink® verzichtet
auf stückbezogene Laufzeitlizenzen und belastet so die Produktrentabilität nicht.
Highlights M-Target
for Simulink®
Entwicklung von
Automatisierungsalgorithmen
(Steuerung und Regelung) mit
Einbindung der Ziel-Hardware
direkt in MATLAB®/ Simulink®
Automatische Codegenerierung und Transfer
zur M1-Steuerung
Online-Kommunikation
zwischen der Simulink®Entwicklungsumgebung und
dem Steuerungsprogramm
zur komfortablen Parametrierung und Diagnose
Integrierte Simulationsmodi
für die in der Applikation
verwendeten I/O-Module
Integrierte Schnittstellen zu
Visualisierungssystemen und
weiteren Steuerungssystemen
Integrierte Schnittstellen zu
in herkömmlichen Programmiersprachen (IEC61131-3,
C/C++) erstellten Automatisierungsprogrammen
Unterstützung für
Hardware-in-the-LoopSysteme (HIL)
41
UNSERE KUNDEN
Anwendungen im Wind
Auf uns setzen viele der weltweit führenden
Hersteller und Betreiber von Windenergieanlagen.
Zusammen mit ihnen setzen wir neue Maßstäbe
und schreiben Erfolgsgeschichten.
wind.application
FORTSCHRITTLICHES
KONZEPT – MEHR ERTRAG
e.n.o. energy
ZUVERLÄSSIG IM WIND
Forward Technology
Co., Ltd.
STATE-OF-THE-ART
IM WIND
PROKON
WELTWEIT
ERFOLGREICH
Senvion SE
DIE WINDKRAFT BOOMT
Sinovel Wind Group
Co., Ltd.
VOLLSTES
VERTRAUEN
WestWind energy
PARTNERSCHAFT
MIT RÜCKENWIND
Windtec Solutions™
58
60
46
48
52
56
44
FORTSCHRITTLICHES
KONZEPT – MEHR ERTRAG
Neue Windturbinengeneration der e.n.o. energy
e.n.o. energy, seit 1999 erfolgreich in der Errichtung von Windenergieanlagen,
entwickelt, produziert und vertreibt seit 2008 eigene Windturbinen für den
deutschen und internationalen Markt. Das Unternehmen produziert in Rostock (D)
die Anlage e.n.o. 82 in Serie. Im Juli 2010 wurde der Prototyp der e.n.o. 92
errichtet. Die Windenergieanlagen der e.n.o energy zeichnen sich durch eine qualitativ höchstwertige Ausstattung aus: Ausschließlich Bauteile renommierter
europäischer Zulieferer werden verwendet. Als Steuerungssystem kommt die M1
von Bachmann electronic zum Einsatz.
Als komplette Neuentwicklung erfuhr die e.n.o.
92 eine Reihe von konzeptionellen Veränderungen gegenüber der Typenreihe 82. Neben
Verbesserungen bei der Montierbarkeit und
Wartungsfreundlichkeit standen insbesondere
die gestiegenen Marktanforderungen im Hinblick auf die Netzanschlussqualität im Fokus.
Das gesamte elektrische System erfuhr dabei
umfangreiche Anpassungen: Die e.n.o. 92
erhielt ein Vollumrichterkonzept gepaart mit
einer elektrisch erregten Synchronmaschine.
Diese Konzeption ermöglicht im Vergleich zu
herkömmlichen Systemen die flexibel parametrierbare Kontrolle auch über schwierige
Netzsituationen. Gleichzeitig steigt jedoch der
Aufwand für die Steuer- und Regelungstechnik.
e.n.o. energy systems entwickelte daher für
die e.n.o. 92 ein komplett neues Steuerungskonzept. Neben der elektrischen Hardware wie
Schaltschränken und Verkabelung entstand
u.a. eine SCADA-Lösung und das Netzmanagementkonzept neu: »Die größte Herausforderung lag jedoch darin, dass wir neben der
Entwicklung des Steuerungssystems auch eine
vollständig neue Steuerungssoftware schreiben
mussten«, sagt Stefan Bockholt, Konstruktionsleiter bei e.n.o. energy systems.
Bewährter BachmannM1-Controller
Bei der Auswahl des SPS-Systems fiel die
44
Entscheidung auf die bewährte M1-Steuerung
von Bachmann, welche über die nötige Performance zur Bewältigung der komplexen Steuerund Regelaufgaben verfügt. »Die robuste
Hardware, die in sich geschlossene Entwicklungsumgebung für die Software, die vorhandene Visualisierung über die Wind Application
Box sowie der gute Kundensupport von
Bachmann electronic direkt vor Ort haben uns
überzeugt«, begründet Stefan Bockholt die
Wahl. »Beeindruckt hat uns auch die exzellente
Reputation von Bachmann im Windbereich«,
wie Stefan Bockholt ergänzt.
Ertragsmaximierung
in Eigenleistung
Die e.n.o. 92 verfügt über eine Reihe von
Algorithmen zur Effizienzsteigerung und damit
zur Ertragsmaximierung. Diese konnten dank
der Entwicklung der Steuerungssoftware im
eigenen Haus berücksichtigt werden. Auch aufwendige Regelalgorithmen zur lastoptimierten
Betriebsweise der Maschine wurden implementiert. Sie verringern insbesondere das Niveau
der Wechselbelastungen auf die Mechanik,
wodurch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aller Komponenten erhöht wird. Daneben
enthält die Maschinensteuerung umfangreiche
Regelsysteme zur Verbesserung des Netzanschlussverhaltens. So sind bereits sämtliche
erforderlichen Steuer- und Regelfunktionen
wind.application
Errichtung einer e.n.o.
energy Windenergieanlage
in Sachsen-Anhalt
gemäß Systemdienstleistungsverordnung für
Windenergieanlagen (SDLWindV) implementiert. In Verbindung mit dem fortschrittlichen
Generator-Umrichterkonzept und dem ebenfalls entwickelten Netzmanagementsystem
e.n.o. gridmaster für Windparks ist die e.n.o.
92 bestens darauf vorbereitet, den Erhalt des
SDL-Bonus für deutsche Projekte zu sichern.
Doppelter Einsatz
für Bachmann-Hardware
Das Netzmanagementsystem e.n.o. gridmaster basiert ebenfalls auf der bewährten
M1-Steuerungshardware von Bachmann und
kommt in der Regel am Netzverknüpfungspunkt zum Einsatz. »Durch die aus meiner
Sicht hervorragende Bachmann-Entwicklungsumgebung mit MPLS, dem SolutionCenter
und der Wind Application Box hatten wir eine
große Unterstützung, die Herausforderungen
zu meistern«, erläutert Stefan Bockholt einen
weiteren Pluspunkt des Bachmann-Systems.
»Auch die Softwarebibliotheken und die sehr
gute Dokumentation der Hardware waren sehr
hilfreich«, ergänzt der Konstruktionsleiter.
Das Netzmanagementsystem dient der Regelung der Windparks in Abhängigkeit von den
Anforderungen des Netzverknüpfungspunktes. So kann dieses System unter anderem die
Wirk- und Blindleistungsabgabe der einzelnen
Maschinen im Windpark steuern und sorgt
somit zum Beispiel für die nach SDLWindV
geforderte Teilnahme von Erzeugungsanlagen
an der statischen Spannungs- und Frequenzhaltung. e.n.o. gridmaster ist zwar für Turbinen der e.n.o. energy systems optimiert, aber
nicht auf diese beschränkt: Das Konzept kann
ebenso in sogenannten Mischparks zum Einsatz kommen, in denen Erzeugungseinheiten
verschiedener Hersteller arbeiten.
Hohe Verfügbarkeit
nachgewiesen
Die gestellten Erwartungen an das Steuerungssystem können in der Praxis vollends erfüllt
werden. Dies zeigte sich in der kurzen Inbetriebnahmezeit und dem reibungslosen Probebetrieb des e.n.o. 92-Prototypen am Standort
Kirch Mulsow (D). Für diesen Erfolg ausschlaggebend war insbesondere die strategische
Entscheidung zur Eigenentwicklung des Steuerungskonzepts. Das ermöglichte zügige Tests
und Anpassungen hin zum sehr zuverlässig
funktionierenden Gesamtsystem. So konnte
der Prototyp bereits im ersten Monat mit einer
Verfügbarkeit von mehr als 93 % aufwarten.
Nach nunmehr über einem Jahr Betrieb und
6,5 Millionen eingespeisten Kilowattstunden
erreicht die Maschine Verfügbarkeiten zwischen 98 und 99 %.
e.n.o. energy wurde 19 9 9
gegründet und hat sich seither erfolgreich im Bereich der
Winde ne r gie et ablie r t. Die
Unternehmensgruppe bietet die
Projektierung und Errichtung
schlüsselfer tiger Windparks,
deren Verkauf oder Eigenbetrieb,
sowie Wartung und Betriebsführung an. Aktuell werden
80 Mitarbeitende in Deutschland, Schweden und Frankreich
beschäftigt.
45
ZUVERLÄSSIG
IM WIND
Chinesische Windturbinen mit Bachmann-Technologie
Eines der ersten chinesischen Unternehmen,
welches Bachmann-Technologie eingesetzt
hat, ist Forward Technology Co., Ltd. Die hohe
Zuverlässigkeit des M1-Automatisierungssystems unter zum Teil schwierigsten klimatischen
Bedingungen überzeugte das Hochtechnologieunternehmen.
46
wind.application
» Die Zusammenarbeit mit
Bachmann leistet einen
entscheidenden Beitrag. «
David Zhang,
Inhaber und Geschäftsführer
von Forward Technology
Forward entwickelt, produziert, installiert und
wartet Steuerungssysteme und elektrische
Anlagen für Windenergieanlagen, hauptsächlich
für große Systeme mit Leistungen über einem
Megawatt. Das Unternehmen liefert dazu die
kompletten Schaltschränke für jährlich mehr als
1.500 Turmsteuerungen und 500 PitchreglerSysteme, welche ausschließlich auf dem
Bachmann M1-System aufbauen.
Härtetest bestanden
Als 2007 Forward verschiedene Hersteller von
Automatisierungssystemen evaluiert hat, wurde
das M1-System direkt in eine Windturbine in der
Mongolei installiert. Bei -25 °C hat die Dongfang
Electric Corporation, einer der größten Kraftwerksbauer in China und Kunde von Forward,
seine Windturbine in Betrieb genommen und
die Steuerung unter härtesten Bedingungen
getestet. Die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
des M1-Systems haben dabei Forward Technology und Dongfang gleichermaßen überzeugt.
Weitreichende Partnerschaft
Die Partnerschaft zwischen Forward Technology
und Bachmann electronic ist weitreichend:
Gemeinsam werden Basistechnologien und die
Aspekte einer effizienten Systemintegration
für Windturbinen weiterentwickelt. »Wir bieten
unseren Kunden Komplettlösungen, unterstützen sie bei der Integration in ihre Anlage und
liefern damit einen echten Mehrwert«, sagt
David Zhang, Inhaber und Geschäftsführer von
Forward Technology. Die Offenheit und Performance des M1-Systems sind dazu eine entscheidende Hilfe. »So können wir auf die individuellen Wünsche unsere Kunden eingehen und
sind in der Lage, funktional und wirtschaftlich
maßgeschneiderte Anlagensteuerungen aufzubauen«, wie David Zhang ausführt.
Sicherer Fernzugriff
Das Unternehmen übernimmt bei Bedarf auch
die Wartung und Instandhaltung der installierten Windenergieanlagen. Michael Gao, Leitender Ingenieur bei Forward, schätzt deshalb die
umfangreichen Möglichkeiten zur Vernetzung
des M1-Systems: »Sehr leicht lassen sich über
das Internet SSL-gesicherte Verbindungen zu
den M1-Steuerungen aufbauen und so zum
Beispiel wartungsrelevante Parameter der
Windenergieanlage abfragen.« Forward liefert dazu auch ein eigenes, hochfunktionales
SCADA-System zur Überwachung, Steuerung
und Datenerfassung der Anlagen. Dieses
ermöglicht es den Betreibern, jederzeit die
Betriebsdaten einzelner Windturbinen oder
eines gesamten Windparks auszuwerten.
Die Forward Technology Co.,
Ltd. mit 150 Mitarbeitenden hat
ihren Sitz in Chengdu, der
Hauptstadt der chinesischen
Provinz Sichuan.
Entscheidender Beitrag
»Wir treiben die Entwicklung erneuerbarer
Energien voran, sorgen für technologischen
Fortschritt und liefern erstklassige Produkte
und Dienstleistungen«, liest man im Leitbild
von Forward Technology. »Die Zusammenarbeit mit Bachmann electronic leistet dazu
einen entscheidenden Beitrag«, wie David
Zhang gerne bestätigt. Und dabei blickt er
bereits auf die nächsten Schritte in der nahen
Zukunft: Die Erweiterung des Angebots mit der
Bachmann-Sicherheitsteuerung, ein umfassendes Condition Monitoring und nicht zuletzt die
Nutzung der Bachmann ColdClimate-Module
für die klimatisch anspruchsvollsten Regionen
im Westen und Norden Chinas.
47
Kurz vor der Komplettierung:
Die Gondel wird auf den
Turm mit einer Nabenhöhe
von 142 Metern gesetzt.
48
wind.application
STATE-OF-THE-ART
IM WIND
Direktangetriebene Windturbinen mit Bachmann-System
Prokon ist ein Unternehmen im Bereich der Erneuerbaren
Energien in Deutschland. 2014 nimmt Prokon die
ersten beiden eigenentwickelten Windturbinen in Betrieb.
Die Hightech-Anlagen der 3-Megawattklasse werden
vom Bachmann M1-System mit integriertem Condition
Monitoring (CMS) gesteuert und überwacht.
Vor einigen Jahren hat sich Prokon entschlossen, eine eigene Windturbine zu bauen. Nicht,
um sich als neuer Wettbewerber im Markt der
Turbinenbauer zu behaupten, »sondern einfach
darum, weil wir für unsere eigenen Windparks
eine zuverlässige und wartungsarme Technologie suchten und unabhängiger von Zulieferanten werden wollten«, beschreibt Albrecht
Schöttle, Leiter Entwicklung und Produktion
Turbinen bei Prokon, die Motivation für diesen
Schritt. Schöttle weiß, wovon er spricht: Mehr
als 17 Jahre hat das Unternehmen Erfahrung als
Betreiber von Turbinen verschiedenster Hersteller gesammelt.
Mecklenburg-Vorpommern. Mit einem Rotordurchmesser von 116 Metern erzeugt ein direktangetriebener Permanentmagnet-Generator
eine elektrische Leistung von 3 Megawatt. Der
Hybridturm der Windenergieanlage in Krackow
(Mecklenburg-Vorpommern) ist nicht nur aus
Stahl gefertigt, sondern besteht im unteren Teil
aus 1.500 t Beton und im oberen Teil aus 110 t
Stahlrohr. So wurde es möglich, auf sichere
und kostengünstige Art statt der herkömmlichen 94 m eines reinen Stahlrohrturmes eine
Nabenhöhe von 142 m zu erreichen.
Prototypen am Netz
Die Anlagensteuerung basiert auf dem Bachmann
M1-Automatisierungssystem mit der neuesten
Prozessorgeneration MC210. Integriert in die
Steuerung ist das Condition Monitoring System
Die ersten beiden Prototypen der P3000-Turbine gingen 2013 ans Netz: Eine Anlage im
deutschen Schleswig-Holstein, die zweite in
Anlagensteuerung neuester
Generation – mit CMS
49
»Ω-Guard« von Bachmann. Die Messgrößen der
Sensoren können so mit weiteren Betriebsparametern, wie Azimuth-Stellung, Windrichtung
und Windgeschwindigkeit, direkt verknüpft
werden. Dies erhöht die Diagnosesicherheit
der Zustandsüberwachung: Fehlerbilder lassen
sich mit der aktuellen Betriebssituation vergleichen und genauer interpretieren. Ein weiteres
Plus: Die verwendeten Bachmann-Sensoren
der Baureihe μ-Bridge sind speziell zugeschnitten auf die sichere Signalerfassung auch bei
sehr langsam rotierenden Wälzlagern – ideal
für den Antriebsstrang der direktangetriebenen
Generatoren der P3000.
Unterstützte SoftwareEntwicklung
Die Turbinensoftware wurde auf Basis der
Wind-Bibliothek WTT (Wind Turbine Template)
entwickelt: »Viele Aufgabenstellungen bei der
Automatisierung der Windturbine waren damit
50
bereits abgedeckt, sodass wir in kürzester Zeit
die Entwicklung und Inbetriebnahme der Steuerungssoftware und Visualisierung erledigen
konnten«, freut sich Albrecht Schöttle.
Zertifizierte Sicherheit
Das zertifizierte, über Tower und Gondel
verteilte Sicherheitssystem Bachmann Safety
Control, sichert die Anlage ab. Es besteht
aus dem programmierbaren Safety Controller
SLC284 in der Gondel sowie den dezentralen
E/As im Tower. Dazu ist keine getrennte Verkabelung notwendig: Das LWL-Kabel zwischen
Gondel und Tower übernimmt den sicheren
Datenaustausch in der Sicherheitskette.
Normkonformer Netzanschluss
Ebenfalls in die Steuerung integriert ist das
Netzmessmodul GMP232. Dieses misst und
überwacht Strom, Spannung, Frequenz,
Leistung und Power-Quality der beiden
wind.application
Umrichtersysteme der P3000. Es sorgt für die
normkonforme Einhaltung der Netzanschlussvorschriften, den sogenannten Grid Codes,
um die Stabilität und Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung zu gewährleisten:
Schutz- und Überwachungsfunktionen sind
damit in die »klassischen« Steuerungsaufgaben integriert.
»Mit der P3000 und den Teilsystemen von
Bachmann electronic haben wir eine zuverlässige, höchst kosteneffiziente und technologisch überzeugende Turbine gebaut.« Schön
auch: Mit dem M1-Automatisierungssystem ist
ein hohes Maß an Flexibilität kein Widerspruch
zu einer funktionalen Integrationstiefe.
» In kürzester Zeit konnten
wir die Entwicklung und
Inbetriebnahme der Steuerungssoftware und Visualisierung
erledigen. «
Albrecht Schöttle,
Leiter Entwicklung und Produktion
Turbinen bei Prokon
51
WELTWEIT
ERFOLGREICH
Senvion SE und Bachmann electronic
Senvion SE gehört zu den führenden Herstellern von
Windenergieanlagen im Onshoreund Offshore-Bereich
und ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft
innerhalb der Suzlon Gruppe, der Nummer Fünf unter
den Windenergieanlagenherstellern weltweit.
Seit mehr als 10 Jahren verbindet Senvion und Bachmann
eine enge Partnerschaft.
52
wind.application
53
Senvion SE firmierte bis Januar
2014 unter dem Namen REpower Systems SE. Das Unternehmen mit weltweit über
3.300 Mitarbeiter und Hauptsitz in Hamburg (D) ist eine
hundertprozentige Tochtergesellschaft innerhalb der Suzlon
Gruppe und zählt zu den weltweit führenden Herstellern von
Windenergieanlagen.
Der Windenergieanlagenhersteller REpower
Systems SE tritt seit Januar 2014 weltweit mit
seinem neuen Namen Senvion SE auf. Verbunden damit war auch die Änderung des Gesamtauftritts: Die grüne Farbgebung des Logos
referiert ebenso wie die Namensbestandteile
von Senvion auf das Tätigkeitsfeld der Erneuerbaren Energien: Das S steht für »Sustainability«, also die Nachhaltigkeit des Produktes,
EN für »Energie«, VI für »Vision« und ON als
das englische Wort »on« für angeschaltet.
»Diese Attribute sind es auch, die unsere beiden Unternehmen verbinden«, freut sich auch
Klaus-Peter Pawlowski, Key Account Manager
Wind bei Bachmann electronic. Er ist seit der
ersten Stunde Ansprechpartner für Senvion.
Mehr als 5.000 Installationen
weltweit von Bachmann
gesteuert
Im Herbst 2013 hat Senvion mit einer 3 Megawatt-Turbine die 5.000ste Windenergieanlage
in Betrieb genommen. Über 10 Gigawatt Leistung hat das Unternehmen bislang installiert
– genug, um mehr als 20 Millionen Menschen
oder alle Einwohner Australiens ein Jahr lang
mit Strom zu versorgen. »Wir freuen uns über
diesen Erfolg, denn er bestätigt unseren Weg«,
sagt Hennig Harden, Leading Expert SCADA
Systems bei Senvion SE. Zuverlässigkeit, Performance, Wartbarkeit, Kommunikation und
Wirtschaftlichkeit der Anlagen stehen dabei im
Fokus der Anstrengungen von Senvion. »Genau
deshalb fühlen wir uns auch bei Bachmann gut
aufgehoben«, wie Hennig Harden bestätigt.
»Wir haben praktisch keine Ausfälle der Hardware im Feld. Hier zahlt sich beispielsweise das
48 Stunden Run-in, das Bachmann immer mit
unseren kompletten Steuerungskonfigurationen vor der Auslieferung durchführt, absolut
aus.«
Vorreiter in der Technologie
Gefordert fühlt sich Senvion auch in der stetigen Weiterentwicklung seiner Anlagen und
im Umsetzen der kommenden Standards der
Branche. Zum Leistungsausweis von Senvion
zählen beispielsweise die weltweit leistungsstärksten in Serie produzierten Anlagen der
6-Megawatt-Klasse. Mit dem Abschluss der
dritten Bauphase gingen 48 Einheiten davon
im Herbst 2013 im Offshore-Windpark Thornton Bank vor der Küste Belgiens in Betrieb.
»Bachmann begleitet unsere Entwicklungen
sehr eng«, so Hennig Harden. Im Technischen
Büro Bochum sind deshalb permanente Teststände mit den Steuerungskonfigurationen von
Senvion aufgebaut. »So können wir gemeinsam
neue Technologien in Hard- und Software testen. Das ist ein Support, den wir sehr schätzen.«
Siegeszug der IEC61400-25
Bachmann gehörte auch zu den ersten, welche den Kommunikationsstandard IEC6140025 mit dem Mapping MMS (IEC61850-8-1) in
ihre Steuerung implementierten. »Dies war die
Voraussetzung und sicher auch mit einer der
Gründe für den Siegeszug der Kommunikationsschnittstelle nach IEC61400-25«, freut sich
Hennig Harden. »Wir haben weltweit mehr als
1.000 aktive Installationen, welche sich diesen
Standard zu Nutze machen.
Die Vereinheitlichung der Prozessgrößen hilft
ungemein, wenn einzelne Anlagen oder ganze
Parks in entsprechende SCADA-Systeme eingebunden werden«, wie der SCADA-Spezialist
erläutert. Dies macht die Bachmann-Lösung
gleichermaßen für einzelne Windenergieanlagen, kleinere und auch größere Windparks
interessant. Hennig Harden sieht die vollumfängliche Umsetzung des Kommunikations-
» Mit Bachmann können wir
gemeinsam neue Technologien
testen. Das schätzen wir sehr. «
Hennig Harden,
Leading Expert SCADA Systems
bei Senvion SE
54
wind.application
standards IEC61400-25 mit als einen Treiber
für den Ausbau und die Integration der Windenergie in bestehende Netze: »Unser bis
dato größtes Einzelprojekt dazu haben wir in
der kanadischen Provinz Québec realisiert.
150 2-Megawatt-Turbinen werden so permanent vom Netzbetreiber Hydro-Quebec und
vom Betriebsführer EDF EN Canada Inc. überwacht.« Auch die mit Senvion-Turbinen ausgestatten Offshore Windparks Ormonde und
Thornton Bank sind so in die Überwachung
eingebunden. »Der IEC61400-25 Standard ist
sehr gut geeignet, um die Einspeiseleistung
ganzer Windparks für die Direktvermarktung
zu steuern. Die performante Implementierung
des Standards durch Bachmann ermöglicht die
Erstellung von sehr genauen Einspeiseprognosen auf der Basis der aktuellen Messwerte.
fassen«, wie Hennig Harden berichtet. Andreas
Nauen, Vorstandsvorsitzender (CEO) von Senvion SE schreibt in einer Presseaussendung
zum Namenswechsel: »Wir haben nicht mehr
nur einzigartige Produkte und Services sondern
auch einen Namen, den nur wir alleine führen.
Über 3.300 Mitarbeiter weltweit arbeiten mit
ihrer Energie und Begeisterung daran, um für
jedes Projekt die beste Lösung zu finden.« Und
weiter: »Unsere Kunden und Geschäftspartner spüren, dass sie bei uns immer an erster
Stelle kommen. In unserem Logo wird dieser
Anspruch durch die »1« hervorgehoben. « Auch
dies ist etwas, das Senvion und Bachmann
gemeinsam haben.
30 km vor der belgischen
Küste: Mit einer Leistung von
rund 325 MW ist der Windpark
Thornton Bank einer der größten seiner Art in Kontinentaleuropa.
Große Direktvermarkter nutzen diese idealen
Eigenschaften des Interface IEC61400-25 von
Senvion, um die von ihnen vermarkteten Windparks zu virtuellen Kraftwerken zusammenzu55
DIE WINDKRAFT
BOOMT
Sinovel ist einer der führenden Anbieter in China
Sinovel Wind Group Co. Ltd. ist der führende chinesische Hersteller
von Windenergieanlagen für On- und Offshore-Installationen.
Der weltweit größte chinesische Anbieter hat in den letzten Jahren
Turbinen mit mehr als 10.000 MW Leistung aufgebaut. Gesteuert
werden die Anlagen mit dem Bachmann M1-Automatisierungssystem.
Wir haben mit Tao Gang, dem Technischen Direktor von Sinovel,
über die Zukunft der Windenergie in China gesprochen.
56
wind.application
wind.application: Herr Gang, wie sehen
Sie die Entwicklung der Windenergie in China
allgemein?
Tao Gang: Die Windkraft spielt eine tragende
Rolle im Klimaschutz und bei den erneuerbaren Energien, in China und natürlich weltweit.
Wie dem Ernst&Young-Report zur Entwicklung
der erneuerbaren Energien zu entnehmen ist,
führt China inzwischen die Rangliste an: Hier
wird mehr Strom aus erneuerbaren Energien
gewonnen als anderswo auf der Welt. Etwa
jede zweite Windenergieanlage weltweit wurde
in China aufgestellt. Die Forcierung erneuerbarer Energien ist auch Teil der nationalen Energiestrategie: Etwa 12 % unseres Strombedarfs
soll bis 2020 aus erneuerbaren Quellen gedeckt
werden.
wind.application: Wie sehen Sie die Entwicklungen im Bereich Offshore?
Tao Gang: Vor ein paar Jahren ging der größte
Offshore-Windpark Chinas mit einer Gesamtleistung von 100 MW in Betrieb: 34 Anlagen der
3 MW-Klasse von Sinovel wurden dazu ganz in
der Nähe der mit über 32 Kilometer viertlängsten Brücke der Welt, der Donghai-Brücke vor
Shanghai, installiert. Der Park lieferte saubere
Energie für die Weltausstellung und Strom für
rund 50.000 Haushalte. Die Erfahrungen aus
Europa zeigen, dass den Offshore-Installationen die Zukunft gehört. Dies sehe ich auch in
China, insbesondere an der Ostküste unseres
Landes: In den stark wachsenden Industriestädten gibt es einen großen Energiebedarf. Die
Provinz Jiangsu und Shanghai haben eine lange
Küstenlinie mit flachem Wasser, das optimal
geeignet ist für eine weiträumige Entwicklung
der Offshore-Energie. Die Windverhältnisse
sind stabiler als an Land, es müssen keine teuren Flächen bebaut werden und die Distanzen
bis zu den Verbrauchern sind geringer und
damit kostengünstiger zu überbrücken.
wind.application: Das Gesamtpotenzial für
Energie aus Offshore-Turbinen wird in China
auf etwa 750 GW geschätzt, bis 2020 sollen
etwa 30 GW davon installiert sein. Was sind
Ihre nächsten Projekte?
Sinovel Wind Group Co., Ltd. ist
der weltweit größte chinesische
Hersteller und Marktführer für
Windenergieanlagen in China.
Tao Gang: Wir haben bei der Ausschreibung für die Offshore-Parks vor Binghay und
Sheyang in der Provinz Jiangsu den Zuschlag
für die Installation von 600 MW und damit 60 %
der ausgeschriebenen Leistung erhalten. Wir
erhielten auch den Zuschlag für weitere 800 MW
vor den Küsten von Hami (Provinz Xinjiang) und
550 MW vor Zhangjiakou (Provinz Heibei). Das
ist ein eindrucksvoller Erfolgsbeweis für unsere
solide Technik und macht uns zum Marktführer
für Offshore-Turbinen in China.
wind.application: Sie sind Vorreiter für
Multi-Megawatt-Anlagen in China, haben die
erste 5 MW-Turbine in China gebaut und den
ersten Offshore-Windpark Chinas ausgerüstet. Sinovel ist ein sehr innovationsgetriebenes
Unternehmen. Welche Rolle spielt hierbei heute
und in der Zukunft der Technologie-Partner
Bachmann?
Tao Gang: Mit dem Know-how und der Erfahrung von Bachmann realisieren wir gemeinsam
anspruchsvolle, zukunftsfähige Steuerungslösungen. Wir schätzen die Applikationsunterstützung und auch das Trainingsangebot für
unser technisches Personal sehr. Zukünftig
werden wir gerade für Offshore-Anwendungen
den Einsatz der ColdClimate-Module und von
Condition Monitoring-Lösungen prüfen. Die
Integration von Safety-Baugruppen in das
M1-Automatisierungssystem unserer Windenergieanlagen ist ein weiteres Projekt, an
dem wir arbeiten. Einer solchen Lösung gehört
sicher die Zukunft.
57
VOLLSTES VERTRAUEN
WestWind setzt auf Condition Monitoring
von Bachmann – aus Überzeugung
Als einer von Deutschlands führenden Full-Service-Dienstleistern
erschließt und entwickelt WestWind Projekte im Bereich Windenergie.
Das Portfolio reicht von der Windparkprojektierung bis hin zur
Betriebsführung eigener Anlagen oder fremder Parks. »wind.application«
sprach mit Jens Rösler, Abteilungsleiter Technische Betriebsführung
bei WestWind, über den Nutzen von Condition Monitoring, den Einsatz
von Bachmann und Freundschaften.
wind.application: Mit welchem Hintergrund
setzen Sie ein Condition Monitoring System
(CMS) ein?
Gegründet 1998 ist WestWind
energy einer von Deutschlands
führenden Full-Service Dienstleistern für Windenergieprojekte.
Der Service erstreckt sich von
der detaillierten Windparkplanung über die Finanzierung und
Bauaufsicht bis hin zur technischen und kaufmännischen
Betriebsführung der Windparks.
Mit Sitz in Kirchdorf, im Norden Deutschlands, beschäftigt das Unternehmen rund 25
Mitarbeitende.
Jens Rösler: Mittels CMS stellen wir die Früherkennung von Schäden sicher, um vermeidbare Großschäden zu verhindern und Reparaturen besser planen zu können. Wir versuchen
beispielsweise Instandhaltungen möglichst in
windschwache Zeiten zwischen Mai und August
zu verlegen. Die Früherkennung von sogenannten Verschleißschäden, vor allem an Lagern
der Großkomponenten des Antriebstranges,
und der dadurch planbare Austausch der Komponenten ohne große Betriebsunterbrechungszeiten führen zu einer hohen energetischen
Verfügbarkeit der Windenergieanlagen auch
im Schadensfall. Ein schöner Nebeneffekt des
CMS-Einsatzes ist darüber hinaus die Reduzierung der Versicherungsprämien.
wind.application: Warum haben Sie sich für
die CMS-Lösung von Bachmann entschieden?
Jens Rösler: Das innovative und zukunftsfähige Konzept hat uns absolut überzeugt.
Bereits beim ersten Kontakt haben wir
gemerkt, dass bei Bachmann absolute Profis
am Werk sind, die sich mit den bisher erzielten Erfolgen nicht zufrieden geben und immer
58
weiter am Ball bleiben werden, um die Systeme stets auf dem neuesten Stand zu halten.
Auch der Preis und das Angebot der Full-Service-Überwachung haben uns überzeugt. Das
gesamte Konzept passt hervorragend in die
Philosophie von WestWind. Seit 2009 werden
alle Anlagen mit Getriebe mit dem Bachmann
CMS ausgerüstet und wir sind rundum zufrieden damit.
wind.application: Wo setzen Sie das System
von Bachmann ein?
Jens Rösler: Grundsätzlich werden alle Windenergieanlagen mit Getriebe in der WestWind
Betriebsführung durch Bachmann Monitoring
überwacht. Darunter eine NM 60/1000 (NEG
Micon), zwei AN 1300 (AN Bonus) und sieben
GE 1,5 sl. Konkret sind das die Windparks
Marklohe/Wohlenhausen, Wagenfeld, Frestorf,
Frestorf-West und Haustedt (alle Deutschland).
wind.application: Welchen konkreten Nutzen
hatten Sie bisher durch das Bachmann System?
Jens Rösler: Wir hatten in der Vergangenheit
mehrere Hauptlagerschäden an den GE-Anlagen,
defekte Generatorlager und zwei Getriebeschäden wovon einer dank der Früherkennung auf der Anlage repariert werden konnte.
wind.application
Aktuell haben wir einen Generatorlagerschaden
an einer GE 1,5 sl. Bei der geplanten Reparatur
konnte gleich der bereits vorgeschädigte Schleifring mit getauscht werden. Außerdem stellte
sich bei der Reparatur heraus, dass ein Lagerschild beschädigt war. Die Kosten dafür betragen rund 15.000 Euro. Im schlimmsten Fall
hätte hier ohne die permanente Online-Überwachung durch Bachmann Monitoring in
Rudolstadt (Deutschland) ein Totalschaden des
Generators eintreten können und das möglicherweise bei besten Windverhältnissen in den
Herbst- und Wintermonaten. Der dadurch entstandene Schaden wäre dann inklusive Ertragsausfall schnell zehnmal so teuer geworden,
wie die jetzt durchgeführte Reparatur.
Meldung an uns. Aber auch die regelmäßigen
Kundenschulungen sind für uns sehr wertvoll.
Die Zusammenarbeit klappt hervorragend. Sie
ist offen und vertrauensvoll – man kann sogar
sagen, dass sich hier richtige Freundschaften
entwickelt haben. Wir empfehlen dringend
all unseren bestehenden und natürlich auch
zukünftigen Kunden von Windenergieanlagen
mit Getriebe Ihre Anlagen mit dem System von
Bachmann überwachen zu lassen. Wir freuen
uns auf weitere innovative Ideen aus dem
Hause Bachmann, die helfen die Verfügbarkeit
unserer Windenergieanlagen noch weiter zu
erhöhen.
wind.application: Herzlichen Dank für das
Gespräch.
wind.application: Wie sieht das tägliche
Handling mit dem System aus?
Jens Rösler: Da wir für alle Anlagen einen
Vertrag zur Full-Service-Überwachung abgeschlossen und damit sehr gute Erfahrungen
gemacht haben, wählen wir uns nur noch zu
Kontrollzwecken in das WebLog ein. Durch
Bachmann genießen wir einen sehr hohen
Betreuungsgrad und auch hier gilt unser vollstes Vertrauen den erfahrenen Bachmann-Technikern, die sich täglich mit den Messwerten
beschäftigen. Bei Auffälligkeiten erfolgt eine
» Wir sind rundum
zufrieden mit dem
Bachmann CMS. «
Jens Rösler, Abteilungsleiter,
Technische Betriebsführung
bei WestWind energy
59
PARTNERSCHAFT
MIT RÜCKENWIND
Erfolgsmodell aus Österreich
AMSC Windtec wurde 1995 in Kärnten/Österreich gegründet und entwickelt
umfassende Technologielösungen für hochverfügbare und hocheffiziente
Windenergieanlagen weltweit. Die Systemkomponenten zur kompletten Automatisierung der Anlagen stammen von Bachmann electronic.
In einem Gespräch von AMSC Windtec mit »wind.application« zeigen wir
das Geschäftsmodell des Unternehmens und berichten von der erfolgreichen
Zusammenarbeit der beiden österreichischen Systemlieferanten.
Insgesamt beschäftigt AMSC Windtec 130
Mitarbeitende am Standort Klagenfurt, wo im
Design- und Engineeringzentrum ein Team von
technischen Experten an der Entwicklung von
Lösungen und am Technologietransfer für die
Kunden arbeitet.
60
wind.application: AMSC Windtec baut
selbst keine eigenen Windenergieanlagen,
sondern vermarktet Technologie und Komponenten in einem Konzept, das Sie »Build your
own wind turbine« nennen. Dies ermöglicht
es Unternehmen (OEMs), unter Lizenz eigene
wind.application
Windenergieanlagen aufzubauen. Inzwischen
sind alle erfolgreichen Neueinsteiger in der
Windenergie Ihre Kunden. Welche Vorteile ziehen diese aus Ihrem Modell?
AMSC Windtec: Wir bieten als Systementwickler einen absoluten Mehrwert. Wir liefern
die Technologie, wobei der Entwicklungsfokus
auf der optimalen Kombination von Maschinenbau, Elektrotechnik und Software liegt. Aktuell
gibt es am Windmarkt keine Firma, die eine
vergleichbare Leistung nach dem Prinzip »alles
aus einer Hand« anbieten kann. Daneben bieten wir auch Unterstützung beim Aufbau einer
lokalen Supply Chain, in der entweder unsere
Kunden große Komponenten wie Rotorblätter,
Getriebe, Generatoren und Türme selber herstellen, oder Zulieferer direkt bei unseren Kunden Produktionsstätten aufbauen. So entstehen »Wind Energie Cluster«. Teilweise planen
wir auch die Logistik von den Prozessen bis hin
zu den Fertigungshallen. Und wir bieten unseren Kunden das Know-how für Zusammenbau,
Test, Errichtung, Inbetriebnahme und Wartung
ihrer Windenergieanlagen.
wind.application: Sie entwickeln inzwischen
die Technologien für 10 MW-Windenergieanlagen. Wie sehen Sie die weitere leistungsmäßige
Entwicklung der Turbinen?
AMSC Windtec: Betrachtet man die Leistung
von Windenergieanlagen aus der Position des
Maschinenbaus, so werden die Anlagen überproportional schwerer und teurer bezogen zur
Anlagenleistung. Der Grund dafür ist, dass die
maximale Blattspitzengeschwindigkeit nahezu
konstant ist, und dann das Drehmoment (was
in diesem Zusammenhang gleichbedeutend
mit den Kosten ist) quadratisch zur Leistung
wächst. Diesem Umstand kann man mit ausgefeilter Steuerungs- und Regelungstechnik,
perfekter mechanischer Auslegung und durch
den Einsatz neuer Materialien entgegenwirken.
Dazu kommt, dass für den Projektentwickler die
Kosten für Transport und Errichten der Infrastruktur für wenige große Anlagen geringer
sind als für viele kleine Turbinen. Durch die
fortschreitende Technik werden also auch größere Anlagen immer attraktiver werden. Es
spricht bis jetzt nichts dagegen, dass es auch
kommerzielle 20 MW-Anlagen geben wird.
wind.application: Wie beurteilen Sie die Entwicklung der Windkraft in Europa und global?
Das Unternehmen entwickelt
komplette Design-Lösungen für
Windenergieanlagen und liefert
die Technologie und das Knowhow für die Windenergieanlagenbauer.
AMSC Windtec: Unabhängig von allen Szenarien und Prognosen müssen wir uns der Tatsache stellen, dass die Ressourcen an fossilen
Brennstoffen zu Ende gehen. Derzeit werden
79 % des weltweiten Energiebedarfs daraus
gedeckt. Das ist auch der Marktanteil, der
den alternativen Energien noch zur Verfügung
steht. Und diesen Markt können wir noch bearbeiten, denn neben der Wasserkraft ist momentan die Windenergie die einzig wirtschaftlich
relevante Alternative. Das Global Wind Energy
Council geht von Szenarien in der Windenergie aus, die selbst im moderaten Modell
eine jährliche Wachstumsrate von 12,5 %
und im Referenzszenario von 7,5 % prognostiziert. Der beste Markt für die Windbranche
ist in den kommenden Jahren sicher China.
Dort sind wir mit einem Marktanteil von 25 %
bereits bestens etabliert.
wind.application: Ihre Windenergieanlagen
zeichnen sich durch Innovation und stetige
Weiterentwicklung aus. Welche Aufgabe fällt
dabei Bachmann electronic als einem Technologiepartner zu?
AMSC Windtec: Bachmann electronic ist
wie wir auch Systemlieferant. Wir sehen beide
das »größere Ganze«. Daher ergibt sich in der
Kommunikation mit Bachmann nie die Frage,
wer, warum, was machen müsste – sondern
es steht immer der Erfolg für den Endkunden
im Zentrum. In der Entwicklung profitieren
wir voneinander, denn es gibt ausgezeichnete
Ideen auf beiden Seiten. Dazu bewegen wir
uns in einem unglaublich guten Markt und mit
einem Partner wie Bachmann electronic macht
das Geschäftsleben richtig Spaß.
61
MENSCHEN
BEI BACHMANN
Gemeinsam mit Ihnen. Jeden Tag.
Wir leben in einer schnellen Branche – Kunden wie Mitarbeiter sind
täglich gefordert, den wachsenden Ansprüchen in der Automatisierung
gerecht zu werden. Gerade deshalb steht bei uns der Mensch im
Mittelpunkt. Wir sind dort, wo unsere Kunden sind und kennen sie persönlich.
Wir arbeiten nicht nebeneinander sondern miteinander.
wind.application
GEMEINSAM NACH
VORNE BLICKEN
Fortschritt. Respekt. Verantwortung.
Verlassen Sie sich auf uns: Gemeinsam mit Ihnen
gestalten wir das richtige Produkt für die richtige Anwendung.
Unsere Unternehmenskultur und unsere Werte bestimmen
unser Denken und Handeln und sind die treibende Kraft in der
Zusammenarbeit mit Ihnen.
Fortschritt
Wir streben in Zusammenarbeit mit
Ihnen nach herausragenden Leistungen
und ständiger Weiterentwicklung.
Neugier, Mut und Bereitschaft
für Veränderung sind der Treibstoff
für unseren Erfolg.
Wir gehen mit Engagement
und Konsequenz neue Chancen
gemeinsam an.
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wind.application
Respekt
Unsere Stärke basiert auf dem
konstruktiven Miteinander.
Wir hören Ihnen zu und machen
uns für Sie stark.
Wir setzen auf eine langfristige,
gesunde und effiziente Partnerschaft
auf Augenhöhe.
Verantwortung
Wir begeistern Sie mit der Qualität unserer Produkte und Dienstleistungen.
Mit umfassendem Know-how geben wir maßgeschneiderte Antworten
auf branchenspezifische Anforderungen und individuelle Bedürfnisse.
Vom ersten Gespräch bis zur gelungenen Umsetzung profitieren Sie von unserer
unbedingten Lösungsorientierung und mehr als 40-jährigen Erfahrung.
65
DAS LÄUFERPAAR
Warum es in der Technik hilft, Mensch zu bleiben
Wir bei Bachmann zwängen Menschen nicht in Konventionen sondern
geben ihren Fähigkeiten den nötigen Freiraum. So entfalten sich
unkonventionelle, neue Lösungen – beim Pausen-Schach ebenso wie
beim spontanen Meeting.
Wir arbeiten nicht nebeneinander sondern miteinander. Das schafft eine
Vertrauensbasis, die auch unsere Kunden einbindet. Ein Strategietipp
aus dem Schach sagt: Halte den Raum offen und gib dem Läuferpaar die
Möglichkeit, seine große Reichweite wirkungsvoll einzusetzen.
Das wollen wir leben. Gemeinsam mit Ihnen. Jeden Tag.
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wind.application
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Broschüre wind.application DE | Technische Änderungen vorbehalten © 09/2014 by Bachmann electronic
www.bachmann.info