Мало построить ветряную электростанцию, ей нужно как-то управлять и отслеживать ее состояние. Это можно сделать различными способами. Мы нашли решение Siemens для организации связи на ветряных электростанциях. Давайте рассмотрим какие технологии Siemens применяет.
Автоматизируем ветряные турбины
Выработка электроэнергии зависит от правильной синхронизации всех механизмов. Обеспечить это можно через надежную коммуникацию устройств.
Внутри ветряной гондолы Siemens использует контроллеры и модули ввода-вывода под управлением TIA. Связь между ними организована по Ethernet, а данные передаются по протоколу PROFINET. PROFINET позволяет работать в реальном времени и обеспечивает время цикла до 1 мс. Вся необходимая информация отображается на дисплее HMI панели. Получить доступ к турбине и всем ее компонентам можно удаленно по сети Ethernet.
Единая сеть устройств позволяет выполнить комплексную диагностику функций всей системы и каждого отдельного устройства в турбине. Это позволяет обнаружить и исправить ошибки еще на раннем этапе.
Для удобства технического обслуживания в гондоле организована промышленная беспроводная локальная сеть (IWLAN). Она позволяет техникам получить доступ к сети через мобильные устройства и не ограничивает передвижение персонала.
Упрощаем ввод в эксплуатацию одинаковых ветроэнергетических установок
При серийном производстве ветряных турбин каждая турбина на заводе получает базовую конфигурацию параметров связи. Все устройства на одной турбине имеют фиксированный диапазон IP адресов. На разных турбинах IP адреса устройств совпадают. Но если мы в одну сеть объединим несколько турбин с одинаковыми IP адресами, то это приведёт к конфликту IP-адресов и Ethernet сеть не будет работать.
Чтобы предотвратить конфликты IP адресов используют технологию NAT. NAT позволяет спрятать диапазон IP адресов за другим IP адресом. При этом каждая турбина по-прежнему имеет один и тот же диапазон IP-адресов, но теперь к ней нужно обращаться через IP адрес NAT. В результате одинаковые турбины можно однозначно идентифицировать в общей сети.
Однако функция NAT препятствует обмену данными по протоколу PROFINET между центральными системами управления и турбинами. Для обеспечения связи по PROFINET используют преобразователь PN/PN coupler (PROFINET / PROFINET).
Чтобы обеспечить дополнительную безопасность и предотвратить обрыв Ethernet сети используют кольцевую топологию. Обычно Ethernet не позволяет закольцевать сеть. Если вы так сделаете, то трафик в сети будет множиться и сеть наводнят мусорные данные. Но специальные протоколы позволяют резервировать Ethernet сеть через кольцо. Просто одна линия становится неактивна и трафик через нее не идет. Теперь в случае обрыва одной линии трафик переключится на другую.
Защищаем удаленный доступ через Интернет
Иногда очень удобно получить удаленный доступ к нужному оборудованию через Интернет. Особенно если нельзя провести сеть от объекта до центра управления. Но важные объекты нельзя просто так подключить к Интернету. Любой сможет подключиться и нарушить работу оборудования. Чтобы избежать этого применяют технологии VPN. VPN позволяет организовать соединение технологических сетей через Интернет и зашифровать не только данные, но и ограничить доступ не авторизованным пользователям.
В своем решении Siemens использует платформу для управления удаленными сетями SINEMA Remote Connect. Платформа позволяет организовать безопасное соединение через VPN (IPsec / OpenVPN) между сервисными специалистами и ветряными турбинами. Платформа требует идентификацию пользователей через обмен сертификатами. Каждому пользователю можно назначить определённые права. Теперь только авторизованные специалисты смогут получить доступ к ветряным турбинам.
Связываем удаленные устройства по беспроводной связи
Если ветряные электростанции построены в удаленных местах или на море, то проводную связь часто сложно организовать. В этом случае беспроводная связь поможет в организации телефонных соединений и передачи данных. В идеальных условиях можно организовывать связь на расстояния 40-80 км.
В своем решении Siemens применила технологию WiMAX на основе стандарта IEEE 802.16. Не путайте с технологией Wi-Fi. Стандарт мобильного WiMAX IEEE 802.16e обеспечивает передачу данных на расстояние до 5 км при максимальной скорости до 20 Мбит/с. А стандарт для стационарного WiMAX IEEE 802.16d увеличил расстояние до 25-80 км и скорость до 75 Мбит/с.
Упрощаем настройку сетевого оборудования
Скорее всего ваша система будет расти. Если у вас десяток ветряных электростанций и в каждой по десятку сетевых устройств, то вам становится сложно их настраивать и обновлять прошивки. На помощь придет ПО для управления сетью NMS (Network Management System). NMS система позволяет значительно упростить процесс настройки устройств, собирать различные данные об устройствах, проводить анализ состояния сети и удобно отображать это в виде графиков.
В своем решении Siemens применила ПО SINEC NMS. Оно позволяет управлять и настраивать коммуникационные сети ветряных турбин размером более 12 000 устройств.
Это не полный список технологий, которые можно применить для организации связи на ветряных электростанциях. Но уже достаточно чтобы повысить эффективность работы оборудования и масштабировать проект в несколько раз.
Напишите нам какие еще технологии можно применить на ветряных электростанциях?