Windkraft
Die Steuerung macht's
Fortsetzung des Artikels von Teil 4
Über welche Bussysteme werden die Daten und Steuerungsbefehle übertragen?
Dr. Khachatouri (Bachmann): Innerhalb der Windkraftanlage befinden sich die Steuerungskomponenten im Turmfuß, in der Gondel und in der Nabe (siehe Bild 1). Zur Vernetzung zwischen Turmfuß und Gondel dient bei den Wind-Steuerungen von Bachmann ein eigens für die Windkraft entwickelter Echtzeit-Lichtwellenleiter-Bus. Die Verbindung zwischen Gondel und Nabe erfolgt vornehmlich mit CANopen bzw. Profibus über Schleifring. Für den Datenaustausch auf der Windparkebene ist Ethernet TCP/IP zuständig.
Eder (B&R): Hier muss man prinzipiell unterscheiden zwischen dem Bussystem innerhalb einer einzelnen Windkraftanlage und der Vernetzung der Anlage bzw. deren Anbindung an externe Systeme.
Eine Windkraftanlage umfasst relativ klar abgegrenzte Subsysteme. Innerhalb der Subsysteme ist jede Lösung möglich, sofern sie die spezifische Aufgabe gut erfüllt. Auch proprietäre Busse sind denkbar. Die Verbindung zwischen Subsystemen wie Maincontrol, Pitch-System oder Generator sollte jedoch über standardisierte Busse erfolgen. Hier kommen verschiedene Systeme zum Einsatz, wobei die Komponenten- oder Lieferantenauswahl meist auch den Bus vorgibt.
Ebenfalls wichtig bei der Auswahl des Bussystems ist es, die Physik zu beachten. Werden die Signale über Schleifringe geführt, sollte wegen des EMV-Problems oder der Kabellänge auf Glasfaser umgesetzt werden. Diese Rahmenbedingungen schränken zusammen mit den wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Überlegungen die Auswahl an Bussystemen ein. Bei weniger leistungsstarken Verbindungen sind häufig CAN oder Profibus anzutreffen. Wenn es auf große Dynamik und geringen Jitter ankommt, wird man eher auf ein Echtzeit-Ethernet-Protokoll wie Powerlink setzen.
Die Verbindung einer Windkraftanlage nach außen erfolgt meist über Ethernet. Je nach Aufgabe werden allerdings unterschiedliche Standards und Protokolle verwendet. In Visualisierungssystemen sind oft Web-Services oder OPC und OPC UA zu finden. Für die Fernwirkaufschaltung existieren eigene IEC-Normen wie die IEC 61400-25 oder die Standards IEC 61850-7-410 und IEC 61870-7-420. Aber auch andere Kommunikationstechniken auf TCP/IP-Basis sind im Einsatz. So dient häufig ftp dazu, Protokolle oder Konfigurationsdaten auszutauschen. Im Aufbau der Dateien verwenden wir standardisierte Auszeichnungssprachen auf XML-Basis.
Kordtomeikel (Beckhoff): Wir nutzen bevorzugt den von uns entwickelten Echtzeit-Feldbus EtherCAT. Die Einbindung von Subsystemen wie Pitch, Umrichter und spezielle Sensorik erfolgt über klassische Feldbusse wie Profibus oder CANopen. Unser EtherCAT-Klemmensystem umfasst entsprechende Profibus- und CANopen-Master für den Einsatz im Feld. Das führt bei einem problematischen EMV-Umfeld zu kurzen und damit leichter handhabbaren Verdrahtungswegen.
- Die Steuerung macht's
- Wie sind Steuerungssysteme in Windkraftanlagen aufgebaut?
- Worin unterscheiden sich die Steuerungssysteme für Windkraftanlagen hard- und softwaretechnisch von denen für andere Anwendungen?
- Welchen Nutzen bringt es, die Rotorblätter von Windkraftanlagen mittels Steuerungstechnik nach dem Wind auszurichten?
- Über welche Bussysteme werden die Daten und Steuerungsbefehle übertragen?
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