Chinesischer Windkraftanlagenhersteller Goldwind setzt auf Vensys-Anlagendesign und PC-based Control von Beckhoff

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Schlanke Steuerungsarchitektur integriert Standard- und Safety-I/Os in einem System

Dem Vensys-Anlagendesign, das auf wenigen Komponenten beruht, entspricht das „schlanke“ Beckhoff-Steuerungskonzept mit nur einem PC (siehe Topologiegrafik). Leitrechner ist ein Beckhoff Embedded-PC desTyps CX1020. An ihn sind – via Profibus – zwei Busklemmenstationen im Turmfuß, zwei Stationen in der Gondel sowie die Pitch-Controller in der Nabe angebunden. Der zentrale Embedded-PC sammelt und verarbeitet die Daten aus Betriebsführung und Pitch-Controller, kontrolliert die Netzeinspeisung und kommuniziert über Ethernet mit der Leitwarte. Im Vergleich zu konventionellen Lösungen hat das PC-basierte Steuerungssystem von Beckhoff den Vorteil, dass nur ein PC für Steuerung und Datenschnittstellen erforderlich ist. Die Busklemmen werden direkt an den Embedded-PC angereiht, sodass sich PC-Technologie und modulare I/O-Ebene zu einer Einheit verbinden. Direkt in das Busklemmensystem integriert sind auch die Sicherheitsfunktionen. Die TwinSAFE-Klemmen sind auf die verschiedenen I/O-Stationen verteilt. Eine zentrale TwinSAFE-Logik-Klemme KL6904 fungiert als Verknüpfungseinheit zwischen den sicheren Ein- und Ausgangsklemmen.

Sicherheitskette führt über LWL

Die Logik-Klemme integriert Sicherheitsfunktionsbausteine, die entsprechend konfiguriert werden. In den Vensys-Windkraftanlagen sind u. a. das Überdrehzahl-Relais, der Vibrationssensor und die Notaustaster in den Sicherheitskreis eingebunden. Robert Müller, Windkraftexperte aus der Beckhoff-Niederlassung in Lübeck, erläutert die Vorteile der integrierten Sicherheitstechnik: „Durch die Verschmelzung der Standard- und Safety-I/Os in einem System wird die Projektierung, Programmierung sowie die Verkabelung und Diagnose deutlich vereinfacht. Die TwinSAFE-Busklemmen erlauben den Anschluss aller gängigen Sicherheitssensoren und -aktoren. Die sichere Kommunikation erfolgt über das TwinSAFE-Protokoll. Dieses ermöglicht, sicherheitsrelevante Daten über beliebige Medien zu übertragen; in denVensys-Anlagen werden die sicheren Signale über Profibus getunnelt.“ Mit dem Einsatz der TwinSAFE-Technologie entfällt auch die gesamte, für die traditionell hart-verdrahtete Sicherheitskette erforderliche, vieladrige Kupferverkabelung zwischen Gondel und Turmfuß. Die Sicherheitskette wird praktisch über den, für die Automatisierung der Anlage vorhandenen, Lichtwellenleiter geführt.

Kompakte Pitch-Controller und flexible IEC-61131-Programmierung

Die Pitch-Controller sind über Schleifringe mit Profibus angekoppelt. Pro Rotorblatt ist ein Beckhoff Busklemmen-Controller BX3100 mit diversen Busklemmen im Einsatz. Die Pitch-Box, bzw. der darin installierte Controller, sammelt und analysiert die Umgebungsdaten eigenständig, entscheidet selbständig und kommuniziert mit den anderen Pitch-Boxen, um die eingeleiteten Aktionen zu koordinieren. Zugleich werden die Daten an den Embedded-PC in der Gondel übertragen. Die Rotorblätter werden über außenliegende Zahnriemen gepitcht – eine firmenintern entwickelte Lösung, auf die die Vensys-Entwickler stolz sind.

In den wichtigsten Windkraftregionen präsent

„Ausschlaggebend für die Auswahl des Beckhoff-Systems waren u. a. die Flexibilität des umfangreichen Busklemmen-Baukastens, die geringen Baugrößen von Steuerung und I/O-Systemen, die komfortable Programmierung über TwinCAT und letztlich auch die geringen Systemkosten. Darüber hinaus waren in den vergangenen Jahren kurze Reaktionszeiten und Lösungen bei auftretenden Problemen sowie der gute Support weitere Kriterien, die die Entscheidung pro Beckhoff untermauern“, erklärt Frank Becker, Leiter Steuerungstechnik bei Vensys. Ein weiteres Argument, bei der Entscheidung für Beckhoff als Steuerungslieferanten, war die globale Aufstellung des Unternehmens in über 60 Ländern. In den wichtigen Windkraftregionen, wie z. B. in China, gibt es Windkraftexperten in den Beckhoff-Niederlassungen vor Ort.

Goldwind vertraut auf deutsche Technologie

Der wichtigste Lizenznehmer der Vensys-Windenergieanlagen ist das Unternehmen Goldwind Science and Technology Co Ltd., mit Sitz in Urumqi, im Nordwesten Chinas. Die Goldwind Windenergy GmbH, eine deutsche Tochter von Goldwind, ist seit April 2008, mit 70 % der Anteile, Hauptgesellschafter der VensysEnergy AG. Goldwind hat sich zum Branchenprimus unter den chinesischen Windenergieanlagenherstellern entwickelt und ist weiter voll auf Wachstumskurs. Zu den Hauptgeschäftsfeldern von Goldwind gehören die Entwicklung sowie die Herstellung und der Verkauf von Windkraftanlagen. Goldwind bietet aber auch umfassenden technischen Service sowie Beratung beim Bau und Betrieb von Windkraftanlagen für Windparkbetreiber und Investoren an.

Komplette Systemlösungen

Derzeit sind in China bereits über 6.000 Windmühlen von Goldwind in Betrieb. U. a. lieferte Goldwind Windkraftanlagen für den Olympiapark nahe Peking, der speziell für die olympischen Sommerspiele 2008 errichtet wurde. Aber auch auf dem internationalen Windenergiemarkt ist das Unternehmen erfolgreich: Im Februar 2010 wurden im UILK-Windpark in Minnesota (USA) die ersten vernetzten 1,5-MWWindkraftanlagenin Betrieb genommen. „Goldwind und Beckhoff verbindet bereits eine jahrelange, erfolgreicheZusammenarbeit“, stellt Dr. Yuwen Bo, stellvertretender Leiter des Windenergie-Technologiezentrums von Goldwind, fest: „Beckhoff hat tiefgehendes Know-how in der Windkraftindustrie und ist in der Lage, komplette Systemlösungen zu liefern. PC-Control bietet uns außerdem ein hohes Maß an Flexibilität beim Programmieren und erleichtert so die Überarbeitung des Steuerungssystems, entsprechend den applikations- oder kundenspezifischen Anforderungen. “Die zunehmenden Anforderungen an die Effizienz und die Energieausbeute haben ein starkes Wachstum auf dem Gebiet leistungsstarker Windkraftanlagen zur Folge: 1,5-MW-Anlagen sind derzeit in China der Standard. Bei der Produktion der neuen 2,5-MW-Anlagen wird Goldwind, anstelle von Profibus, EtherCAT als Kommunikationssystem einsetzen. „Der Steuerungsalgorithmus der Anlagen wird immer komplexer“, stellt Dr. Yuwen Bo fest: „Um schwierigen geographischen bzw. klimatischen Bedingungen und wechselnden Anforderungen gerecht zu werden, muss das Leistungsvermögen der Hauptsteuerung – die quasi das Gehirn der Windmühle darstellt – ‚mitwachsen’ können.“ Die Embedded-PCs von Beckhoff sind in der Lage, sehr komplexe Algorithmen zu verarbeiten, wodurch die gesamte Steuerung der Windkraftanlagen auf einer einheitlichen Plattform ablaufen kann.

Hannover Messe 2011

Hauptstand: Halle 9, Stand F06

Wind: Halle 27, Stand H60

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