wind.application Integrierte Automatisierungssysteme

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1 wind.application Integrierte Automatisierungssysteme

2 Mehr als WEA automatisiert Eine Systemverfügbarkeit über 99,96 % vom Kunden bestätigt Wir helfen 200 MIO Tonnen CO 2 jährlich einzusparen

3 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 CO 2 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.

4 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 Mehr als 15 Jahre CMS-Kompetenz Über weltweit installierte CMS Weltweit erste GL-Zertifizierung eines steuerungsintegrierten CMS Individuelle Retrofit-Lösungen nach Maß macht Ihre Anlage fit für die Zukunft Windparkvernetzung Offene Kommunikationsschnittstellen Echtzeitvernetzung über Ethernet»bluecom«Standards nach IEC und IEC61850 OPC UA zu SCADA und Betriebsführung für beste Kommunikation im Windpark

5 wind.application Betriebsführung Windpark SCADA Skalierbar von der Turbine bis zum Park Datenmodelle gemäß IEC61400 Vertikale Objektorientierung via OPC UA»einfach«alle Daten unter Kontrolle Power Quality Netzmessung und -schutz Analyse mit integriertem Daten-Recorder Statische und dynamische Netzstützung Netzüberwachung gemäß internationalen Grid-Codes zur Sicherstellung einer stabilen qualitativ hochwertigen Stromversorgung Wind Turbine Template Vollständige Toolbox für die Turbinenentwicklung Konfigurierbare Softwaremodule Objektstruktur nach IEC Eventsystem und statistische Auswertung Open Source für individuelle Anpassungen reduziert die Entwicklungs- und Inbetrieb- nahmekosten drastisch

6 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.

7 wind.application AUTOMATION Spitzentechnologie ohne Limits SCADA WEBMI SCADA und HMI der Zukunft SOLUTION CENTER All-In-One Engineering 20 WIND TURBINE TEMPLATE Startbereit im Wind 22 CONDITION MONITORING SYSTEM Verfügbarkeit & mehr Ertrag 24 POWER PLANT NETWORK Kommunikation in Echtzeit 28 SECURITY Zugriffsrecht & Sicherheit 30 POWER MANAGEMENT Netzmessung auf höchstem Niveau 32 SAFETY Sicherheit ohne Kompromisse 34 REDUNDANCY Sicherheitsnetz für den Ernstfall 36 COLD CLIMATE Lösung für jede Umgebung 38 MODEL BASED DESIGN Regelung & Ablauf voll im Griff 40

8 SPITZEN- TECHNOLOGIE 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 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. Für klimatische Herausforderungen gerüstet 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. 8

9 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 FastBus Fiber Optic Multi Mode Ethernet Energy management Grid protection Grid synchronization Tower SCADA, ERP,...»Portal«Park network Standard protocols (IEC , 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. 9

10 INTEGRIERTE STEUERUNGS- TECHNIK 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 Bachmann- CMS-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. 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. 10

11 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 ma- Sensors herangezogen werden. Auch Kabelbruch und Versorgungsspannung lassen sich somit überwachen ohne aufwendige Integration, ohne Zusatzmodul, ohne weitere Kosten. 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 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 Digitale und analoge Ein-/Ausgänge 12/24 Kanäle Temperaturfühler und Thermoelemente Überlast-, kurzschluss- und fremdspannungsresistent Spannungs- und Strom-Ein-/Ausgänge Zähler 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. 11

12 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. 12

13 wind.application NEUES LEBEN FÜR WINDENERGIE- ANLAGEN Mit einem sinnvollen Retrofit auf den neuesten Stand gebracht 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. 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. WARTUNG RETROFIT MONITORING INSTALLATION BETRIEB INBETRIEBNAHME Intelligent umgesetzt, ist ein Retrofit der Beginn eines neuen Lebenszyklus einer Windenergieanlage. 13

14 Umsetzung: ca. 6 Monate Höherer Wirkungsgrad & weniger Ausfälle durch: Offenheit & Flexibilität Präventives CMS IEC-Datenstrukturen Installation Steuerungsretrofit: in wenigen Tagen ANALYSE, KONZEPT & IMPLEMENTIERUNG RETROFIT INBETRIEBNAHME Anlage läuft Anlage steht 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. 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, 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 IEC 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 14

15 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. WTT Mit einem Retrofit lassen sich mit modernen Technologien und innovativen Steuerungs- und Überwachungssystemen weitere Potenziale zur Ertragssteigerung einer Windenergieanlage erschließen. 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 IEC 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. WPS GMP CMS OPC-UA IEC RETROFIT Mit»Wind Power SCADA«(WPS) bietet Bachmann zudem ein auf IEC 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

16 SCADA UND HMI DER ZUKUNFT Wind Power SCADA (WPS) Mehr Infos dazu in der Produktbroschüre:»Wind Power SCADA«auf unserer Website bachmann.info 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.»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 Anlagenvergleich: Sicht auf mehrere Windkraftanlagen. Bis in die Anlagentiefe: Sicht auf eine einzelne Windturbine mit Bachmann»Wind Power SCADA«. in Form des IEC 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 IEC 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- 16

17 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 Standardisierte Datenstruktur gemäß IEC Hohe, durchgängige Skalierbarkeit Live-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 Alarm- und Datenhistorisierung 17

18 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 IEC 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 IEC 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 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- 18

19 wind.application Client Client Client Client Ethernet/Internet PLC M1 webmi pro 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. 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 Java- Scripts sind über eingebaute Editoren möglich. Nach Fertigstellung der Visualisierung wird diese mit nur einem Klick per FTP an den Webserver 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: Wertanzeigen mit hoher Aktualisierungsrate Jedes browserbasierte Gerät wird zur HMI Bedienen und Beobachten, wo und wann immer Sie es brauchen Verlustfreie Skalierung auf alle Bildschirmgrößen So sicher wie Internet- Banking (HTTPS) Kurzer Refresh im Browser anstatt zeitintensiver Software-Rollouts Nutzung der Applikation auf unterschiedlichsten Geräten (Smartphone, Tablet oder stationäre HMI-Geräte) Integration in übergeordnete SCADA-Anwendungen 19

20 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. Ein Werkzeug für alles Projektierung Programmierung Visualisierung Parametrierung und Kommunikation Tools und Add-ons Diagnose und Service 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. Offenheit mit System 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, PROFI- NET, 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. 20

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