Avec un contrôleur en temps réel à haute performance et ouvert de Weidmüller basé sur des processeurs deux coeurs, ainsi qu'une bibliothèque de logiciels spécifique à l'application, Solutions 4 Energy GmbH accélère considérablement les process d'ingénierie et de démarrage de ses éoliennes. Une solution globale de visualisation, modulaire et évolutive, incluant les fonctionnalités des services Cloud facilite le fonctionnement des turbines éoliennes.
Solutions 4 Energy GmbH, connue sous le nom de S4E, est un fabricant et un consultant ambitieux et innovant travaillant dans l'industrie des énergies renouvelables, notamment dans le segment de l'énergie éolienne onshore et offshore . "Pour rendre plus efficace l'installation et le démarrage de ses installations éoliennes, S4E a conclu un partenariat stratégique avec Weidmüller", rapporte Thomas Schubert, directeur général de Solutions 4 Energy GmbH. L'engagement comprend toutes les technologies d'automatisation, y compris deux armoires prêtes à l'emploi - une respectivement pour le coffret supérieur et inférieur Les armoires sont planifiées, équipées et testées chez Weidmüller, elles sont donc livrées prêtes à l'emploi.
"Lorsque nous avons entamé notre partenariat, nous avons travaillé conjointement à l'élaboration d'un catalogue complet des besoins dans lequel Weidmüller a incorporé ses solutions", ajoute Thomas Schubert.
Le catalogue des besoins a constitué la base de la sélection de notre partenaire et de ses solutions :
"Lorsque nous avons travaillé ensemble à la création du catalogue des exigences, nous avons pu intégrer l’expérience que nous avions acquise dans de nombreux autres projets", explique Marc Liebert, directeur du développement de l’industrie éolienne à Weidmüller.
Le contrôleur PC de Weidmüller en tant que solution ouverte et individuelle
"Un contrôleur à haute performance robuste avec deux coeurs de processeur, le système d'exploitation RTLinux pour les tâches de communication et de visualisation et eCos comme un système d'exploitatoon en temps réel sont les composants clés dans les turbines. Sur le contrôleur innovant, la norme CEI 61131 est responsable des process déterministes, c'est-à-dire des temps de cycle extrêmement courts et définis avec précision. Le contrôleur est prêt pour l'IoT, et son architecture permet également la mise en place de deux "zones de confiance". "Le système est conçu pour être robuste et fiable pour l'utilisation dans des conditions de fonctionnement difficiles - il est capable de résister à un froid extrême, à la chaleur et aux vibrations", poursuit M. Liebert.
L’une des exigences de S4E était que les modèles de simulation et de réglementation créés devaient être faciles à transférer au contrôleur. Simulink a été utilisé comme outil d'ingénierie ainsi que d'autres solutions. C'est un environnement de diagramme de blocs pour la simulation multidomaine. L'outil prend en charge les process de conception et de simulation au niveau du système et permet la génération automatique de code ainsi que les tests et vérifications continus du système. Simulink est intégré dans la plateforme MATLAB de MathWorks, de sorte que les algorithmes MATLAB peuvent être inclus dans des modèles de simulation, analysés et traités plus facilement. Les modèles MATLAB / Simulink peuvent être facilement transférés au contrôleur Weidmüller, où ils fonctionnent en temps réel.
"Chez Solutions 4 Energy, nous nous appuyons sur le système SCADA de zenon de COPA-DATA, qui comprend des fonctionnalités et des puissances évolutives, pour gérer le fonctionnement du parc éolien. Le système prend également en charge l'intégration de contrôleurs de différents fabricants et dispose de tous les protocoles de communication nécessaires tels que CEI 61850 ou CEI 61870. Les données sont accessibles à distance via une connexion VPN sécurisée et/ou en utilisant n'importe quelle solution de cloud", explique M. Liebert. Dans l'exemple présenté, Weidmüller utilise le cloud Microsoft Azure, dans lequel zenon Runtime est installé et la visualisation de chaque installation est disponible dans le monde entier. Un point essentiel à cet égard pendant le process de sélection du système était également la sélection libre du cloud, de sorte qu'il n'y aurait aucune dépendance à l'égard d'un fabricant.
Pour l'automatisation des éoliennes (WT), Weidmüller offre une bibliothèque d'éoliennes spéciale avec des modules fonctionnels prêts à l'emploi, qui couvre environ 80 % des fonctions des éoliennes modernes. Les modules disponibles incluent ceux pour la mise en place rapide et facile des fonctions systèmes, le contrôle du pas et de la nacelle, les fonctions de tour, la surveillance de l'état et une large gamme de fonctions physiques. L'utilisateur peut combiner ces modules les uns avec les autres à sa convenance, et, si nécessaire, il peut même les modifier et les adapter individuellement à son matériel ou à ses tâches spécifiques. La protection du savoir-faire est un acquis.
Même lorsqu'elle utilisait pour la première fois la bibliothèque , Solutions 4 Energy a pu mettre en oeuvre environ 70 % des fonctions directement avec des modules de la bibliothèque. La bibliothèque a été créée par Solutions 4 Energy conformément aux descriptions des performances procédurales. Les autres modules, quant à eux, ont été modifiés ou reprogrammés et mis en oeuvre en étroite coordination avec Weidmüller.
"Nous disposons chez Weidmüller d'un atelier d'application très bien équipé pour les solutions d'automatisation de l'énergie éolienne, où toutes les fonctions programmées sont mises à l'péreuve sur de vrais modules avant la livraison. Les clients peuvent donc être assurés que l'installation fonctionnera sans problème pendant le fonctionnement", explique M. Liebert.
Communication continue
Une des exigences attendues de la nouvelle solution était de garantir la communication ouverte pour faciliter la connexion des composants de différents fournisseurs. Cela inclut le contrôleur de sécurité qui effectue un échange de données fiable sur PROFINET, par exemple. Des extensions supplémentaires peuvent être facilement incorporées via les modules correspondants du système d'E/S u-remote. Les dispositifs de terrain tels que les indicateurs de vitesse du vent et de direction du vent, les capteurs de vibrations et les encodeurs de valeur absolue pour enregistrer la position de la nacelle et du système de pas sont connectés facilement aux modules u-remote fournis à cet effet et sont ainsi intégrés dans le système de commande Weidmüller.
Les armoires dans la nacelle et la base de la tour sont reliées les unes aux autres par des interrupteurs. L'interrupteur dans la base de la tour alimente non seulement le contrôleur principal avec les données, mais aussi le système SCADA. Toutes les communications entre les composants se font par l'intermédiaire de PROFINET et u-remote, et c'est aussi le cas d'un instrument de mesure multifonctionnel de Bender, situé dans la base de la tour. L'instrument de mesure enregistre toutes les variables électriques clés (courants, tensions, fréquence, sorties, etc.) et les transfère au système SCADA à des fins d'évaluation et d'archivage. Un routeur équipé d'un modem 3G/UMTS intégré connecte l'éolienne à la salle de commande.
Mise en oeuvre réussie
"Nous avons mis en oeuvre avec succès notre premier projet conjoint et nous l'avons relié à la nouvelle solution d'automatisation en tant qu'équipe", ont déclaré M. Schubert et M. Liebert ensemble. Solutions 4 Energy a pu intégrer avec succès le savoir-faire qu'elle avait acquis et l'appliquer directement à de grandes parties du process de planification de projet. Le concept de bibliothèque a appuyé ce process et a permis une utilisation pratique et répétée des fonctions de commande ou de visualisation. De nouveaux projets et d'autres applications peuvent être mis en oeuvre rapidement et facilement en copiant simplement les modules de la bibliothèque. "Nous sommes sûrs qu'il y aura encore beaucoup de projets communs dans l'avenir", déclare Thomas Schubert, directeur général de Solutions 4 Energy GmbH.