두 개의 프로세서 코어와 응용 분야 특정 소프트웨어 라이브러리를 기반으로 하는 바이드뮬러의 고성능 개방형 실시간 컨트롤러를 탑재함으로써, Solutions 4 Energy GmbH는 풍력 터빈을 위한 엔지니어링 및 시작의 프로세스 속도를 크게 개선할 수 있었습니다. 클라우드 특징을 포함한 조정되고 확장 가능한 모듈식 시각화 솔루션은 풍력 터빈을 완전한 작동을 쉽게 구현할 수 있습니다.
Solutions 4 Energy GmbH는 S4E라고도 알려져 있으며, 특히 내륙 및 해양 풍력 세그먼트에서 재생 에너지 산업에 전문화된 야심차고 혁신적인 제조업체이자 컨설턴트입니다. Solutions 4 Energy GmbH의 관리 책임자인 토마스 슈베르트는 "풍력 설치 및 시동을 보다 효율적으로 실시하기 위해 S4E는 바이드뮬러와 전략적 제휴를 체결했습니다"라고 보고합니다. 당사는 모든 자동화 기술과 함께, 즉시 사용 가능한 두 가지 패널을 제공합니다. 이는 각각 상단과 하단 박스에 적용됩니다. 패널은 바이드뮬러에서 계획, 조립 및 테스트되므로 즉시 사용 가능하도록 준비되어 배송됩니다.
"처음으로 파트너십을 맺고, 바이드뮬러가 솔루션을 통합한 종합적인 요구 사항 카탈로그를 개발할 수 있도록 우리는 함께 작업했습니다." 토마스 슈베르트가 이처럼 덧붙였습니다.
요구 사항 카탈로그는 당사의 파트너와 솔루션 선택을 위한 기반이 되었습니다.
바이드뮬러의 풍력 산업 개발 관리자인 마크 리버트는 "요구 사항 카탈로그를 만들기 위해 함께 작업할 때, 과거에 얻은 경험을 다양한 프로젝트에 통합할 수 있었습니다."라고 설명합니다.
바이드뮬러의 PC 기반 컨트롤러를 개방형 개별 솔루션으로 사용
"두 개의 프로세서 코어가 있는 강력한 고성능 컨트롤러인 통신 및 시각화 작업을 위한 RTLinux 운영 체제와 실시간 운영 체제인 eCos는 터빈의 핵심 구성 요소입니다. 혁신적인 컨트롤러에서 IEC 61131 표준은 결정적 프로세스를 담당합니다. 즉, 매우 짧고 정확하게 정의된 주기 시간을 담당합니다. 컨트롤러는 IoT를 사용할 준비가 되었으며, 아키텍처를 통해 두 개의 "신뢰 영역"을 구현할 수 있습니다. "이 시스템은 혹독한 작동 조건에서 사용할 수 있도록 견고하고 신뢰할 수 있도록 설계되었습니다 - 이 시스템은 극한의 추위, 열 및 진동을 견딜 수 있습니다." 리베르트씨는 이처럼 말했습니다.
S4E의 요구 사항 중 하나는 생성된 시뮬레이션 및 규정 모델을 컨트롤러로 쉽게 전송할 수 있을 것이라는 점입니다. 다른 솔루션과 함께 Simulink가 엔지니어링 공구로 사용되었습니다. 다중 도메인 시뮬레이션을 위한 블록 다이어그램 환경입니다. 이 공구는 시스템 수준에서 설계 및 시뮬레이션 프로세스를 지원하며 자동 코드을 생성할 뿐 아니라 지속적인 시스템 테스트 및 검증을 지원합니다. Simulink는 MathWorks의 MATLAB 플랫폼에 통합되어 있으므로 시뮬레이션 모델에 MATLAB 알고리즘을 포함시켜 분석하고 쉽게 처리할 수 있습니다. MATLAB/Simulink 모델은 실시간 실행되는 바이드뮬러 컨트롤러로 쉽게 전송할 수 있습니다.
"Solutions 4 Energy는 COPA-DATA의 zenon SCADA 시스템에 의존하며, 확장 가능한 기능 및 성능을 특징으로 풍력 발전소 운영을 관리합니다. 또한 시스템은 다양한 제조업체의 컨트롤러 통합을 지원하며 IEC 61850 또는 IEC 61870과 같은 필요한 모든 통신 프로토콜을 갖추고 있습니다. 보안 VPN 연결 및/또는 클라우드 솔루션을 사용하여 원격으로 데이터에 액세스합니다." Liebert는 이처럼 설명했습니다. 이 예시에서 바이드뮬러는 Microsoft Azure Cloud를 사용하며, 여기서 zenon Runtime이 설치되어 있어, 전 세계적으로 모든 설치 장비의 시각화가 사용 가능합니다. 시스템 선택 프로세스 중, 한 가지 중요한 점은 자유로운 클라우드 선택입니다. 즉, 제조업체에 대한 종속성은 전혀 존재하지 않습니다.
바이드뮬러는 풍력 터빈(WT) 자동화를 위해 기성 기능 모듈을 갖춘 특별 풍력 라이브러리(Wind Library)를 제공하며, 이는 현대 풍력 터빈의 기능의 약 80%를 커버합니다. 사용 가능한 모듈에는 시스템 기능, 피치 및 나셀 제어, 타워 기능, 조건 모니터링 및 다양한 물리적 기능을 빠르고 쉽게 구현할 수 있는 기능이 포함됩니다. 사용자는 이러한 모듈을 원하는 방식으로 서로 결합할 수 있으며, 필요한 경우 이를 수정하여 자신의 특정 하드웨어나 작업에 개별적으로 적용할 수 있습니다. 이런 점에서 노하우가 보호됩니다.
풍력 라이브러리를 처음 사용할 때도 Solutions 4 Energy는 라이브러리 모듈을 이용해 70% 정도의 기능을 직접 구현할 수 있었습니다. 이 라이브러리는 절차 사양에 따라 Solutions 4 Energy가 생성했습니다. 한편, 나머지 모듈은 바이드뮬러와의 긴밀한 조정를 통해 수정 또는 재프로그램되고 구현되었습니다.
"당사, 바이드뮬러는 풍력 자동화 솔루션을 위한 매우 잘 갖추어진 응용 분야 공간을 보유하고 있습니다. 그곳에서 모든 프로그래밍된 기능을 배송 전에 실제 모듈에서 테스트합니다. 따라서 고객들은 운영 중에도 설치가 원활히 작동할 것임을 확신할 수 있습니다." 리버트는 이처럼 설명합니다.
지속적인 통신
새로운 솔루션의 필수 요건은 다른 공급업체의 구성 요소를 쉽게 연결할 수 있도록 개방형 통신을 보장하는 것이었습니다. 여기에는 PROFINET을 통해 안정적인 데이터 교환을 수행하는 안전 컨트롤러가 포함됩니다. 추가적인 확장은 I/O 시스템의 u-remote 모듈을 통해 쉽게 통합할 수 있습니다. 나셀의 위치와 피치 시스템을 기록하기 위한 풍속 및 풍향 표시기, 진동 센서 및 절대 값 인코더와 같은 현장 장치는 이 목적으로 제공된 u-remote 모듈에 쉽게 연결되어 바이드뮬러 제어 시스템에 통합됩니다.
나셀의 패널과 타워 베이스는 스위치를 통해 서로 연결되어 있습니다. 타워 베이스의 스위치는 메인 컨트롤러에 데이터를 공급으로 할 뿐만 아니라 SCADA 시스템에도 영향을 줍니다. 컴포넌트 간의 모든 통신은 PROFINET와 u-remote를 통해 이루어지며, 이것은 타워 베이스에 위치한 Bender의 다기능 측정 장비에서 역시 마찬가지입니다. 측정 장비는 모든 주요 전기 변수(전류, 전압, 주파수, 출력 등)를 기록하고 평가 및 보관을 위해 SCADA 시스템으로 전송합니다. 내장형 3G/UMTS 모뎀이 장착된 라우터는 풍력 터빈을 제어실에 연결합니다.
성공적인 구축
"우리는 하나의 팀으로서 새로운 자동화 솔루션과의 첫 번째 공동 프로젝트를 성공적으로 구현하고 연결했습니다." 슈베르트씨와 리베르트씨가 함께 이처럼 보고합니다. Solutions 4 Energy는 획득한 노하우를 성공적으로 통합하고 이것을 프로젝트 계획 프로세스의 다양한 부분에 직접 적용할 수 있었습니다. 라이브러리 개념은 이 프로세스를 지원하고 제어 또는 시각화 함수의 편리하고 반복적으로 사용할 수 있도록 했습니다. 라이브러리 모듈을 복사하기만 하면 새 프로젝트 및 기타 응용 분야를 빠르고 쉽게 구현할 수 있습니다. Solutions 4 Energy GmbH의 토마스 슈베르트 이사는 "앞으로 더 많은 공동 프로젝트를 진행할 것이라고 예상합니다"라고 소감을 밝혔습니다.