Com um controlador aberto e de alto desempenho em tempo real da Weidmüller, baseado em dois núcleos de processador, além de uma biblioteca de software específica às aplicações, a Solutions 4 Energy GmbHestá acelerando significativamente os processos de engenharia e de inicialização de suas turbinas eólicas. Uma solução de visualização coordenada, modular e dimensionável, incluindo recursos de nuvem, faz com que a operação das turbinas eólicas seja extremamente simples.
Solutions 4 A Energy GmbH, conhecida por S4E, é um fabricante e consultor ambicioso e inovador que opera no setor das energias renováveis, especialmente no segmento da energia eólica onshore e offshore. "Para tornar a instalação e a inicialização de suas instalações de energia eólica mais eficientes, a S4E entrou em uma parceria estratégica com a Weidmüller", relata Thomas Schubert, Diretor-Executivo da Solutions 4 Energy GmbH. O compromisso inclui toda a tecnologia de automação, incluindo dois painéis prontos a usar - um para o topo e o inferior. Os painéis são planejados, montados e testados na Weidmüller, de modo a estarem prontos para uso.
"Quando iniciámos a nossa parceria pela primeira vez, trabalhámos juntos para desenvolver um catálogo abrangente de requisitos, no qual a Weidmüller incorporou suas soluções", acrescenta Thomas Schubert.
O catálogo de requisitos formou a base para a seleção de nosso parceiro e suas soluções:
"Quando estávamos trabalhando juntos para criar o catálogo de requisitos, conseguimos incorporar a experiência que adquirimos anteriormente em vários outros projetos", explica Marc Liebert, Diretor-Executivo da Indústria Eólica da Weidmüller.
O controlador baseado em PC da Weidmüller como uma solução aberta e individual
"Um controlador robusto e de alto desempenho com dois núcleos de processador, o sistema operacional RTLinux para tarefas de comunicação e visualização e eCos como um sistema operacional em tempo real são os principais componentes das turbinas. No controlador inovador, o padrão IEC 61131 é responsável por processos determinísticos - isto é, tempos de ciclo extremamente curtos e precisamente definidos. O controlador está pronto para a IoT e sua arquitetura também permite a implementação de duas "zonas confiáveis". "O sistema foi projetado para ser robusto e confiável, de modo a ser usado em condições operacionais difíceis - ele é capaz de resistir ao frio, calor e a vibrações extremos", continua o Sr. Liebert.
Um dos requisitos da S4E era que os modelos de simulação e regulamentação criados precisavam ser fáceis de transferir para o controlador. Simulink foi usado como uma ferramenta de engenharia, bem como outras soluções. É um ambiente de diagrama de blocos para simulação de vários domínios. A ferramenta oferece suporte aos processos de design e simulação no nível do sistema e permite a geração automática de código, bem como o teste e a verificação contínuos do sistema. Simulink está integrado na plataforma MATLAB da MathWork, portanto os algoritmos MATLAB podem ser incluídos em modelos de simulação, analisados e processados com facilidade. Os modelos MATLAB / Simulink podem ser facilmente transferidos para o controlador da Weidmüller, onde são executados em tempo real.
"Nós, na Solutions 4 Energy, baseamo-nos no sistema SCADA zenon da COPA-DATA, que apresenta funcionalidades e desempenho dimensionáveis, para gerenciar a operação do parque eólico. O sistema também suporta a integração de controladores de fabricantes diferentes e tem todos os protocolos de comunicação necessários, como IEC 61850 ou IEC 61870. Os dados são acessados remotamente por meio de uma conexão VPN segura e/ou usando qualquer solução em nuvem", explica o Sr. Liebert. No exemplo mostrado, a Weidmüller usa a Nuvem Microsoft Azure, na qual o está instalado zenon Runtime e a visualização de cada instalação está disponível em todo o mundo. Um ponto-chave nesse aspecto durante o processo de seleção do sistema também foi a seleção de nuvem gratuita, de modo que não haveria nenhuma dependência de nenhum fabricante.
Para a automação da turbina eólica (WT), a Weidmüller dispõe de uma Biblioteca Eólica especial com módulos funcionais prontos para uso, que cobrem cerca de 80% das funções das modernas turbinas eólicas. Os módulos disponíveis incluem aqueles para a implementação rápida e fácil das funções do sistema, controle de densidade e de nacele, funções de torre, monitoramento de condições e uma ampla variedade de funções físicas. O usuário pode combinar esses módulos uns com os outros conforme desejar e, se necessário, pode até modificá-los e, dessa forma, adaptá-los individualmente a seu próprio hardware ou tarefas específicas. É garantida a proteção dos conhecimentos.
Mesmo quando usava a Biblioteca Eólica pela primeira vez, a Solutions 4 Energy conseguiu implementar cerca de 70% das funções diretamente com módulos da biblioteca. A biblioteca foi criada pela Solutions 4 Energy de acordo com as especificações de procedimentos. Os módulos restantes, por sua vez, foram modificados ou reprogramados e implementados em estreita coordenação com a Weidmüller.
"Na Weidmüller, temos uma sala de aplicações muito bem equipada para soluções de automação de energia eólica, onde todas as funções programadas são testadas em módulos reais antes do fornecimento. Portanto, os clientes podem ter certeza de que a instalação funcionará sem falhas durante a operação", explica o Sr. Liebert.
Comunicação contínua
Um requisito essencial esperado da nova solução era garantir a comunicação aberta para facilitar a conexão de componentes de diferentes provedores. Isso inclui o controlador de segurança que realiza troca de dados confiáveis no PROFINET, por exemplo. As expansões adicionais podem ser facilmente incorporadas através dos módulos correspondentes do u-remote do sistema I/O. Dispositivos de campo, tais como a velocidade do vento e os indicadores de direção do vento, sensores de vibração e os codificadores de valor absoluto para registrar a posição da nacele e do sistema de densidade, são conectados aos módulos u-remote fornecidos para esse fim com facilidade e, portanto, são integrados ao sistema de controle da Weidmüller.
Os painéis na nacele e na base da torre estão conectados uns aos outros por meio de interruptores. O interruptor na base da torre não apenas fornece dados ao controlador principal, mas também ao sistema SCADA. Toda a comunicação entre os componentes ocorre via PROFINET e u-remote, e isso também se aplica a um instrumento multifuncional de medição de Bender, que está localizado na base da torre. O instrumento de medição registra todas as variáveis elétricas principais (corrente, tensões, frequência, saídas etc.) e as transfere para o sistema SCADA para fins de avaliação e arquivamento. Um router com um modem 3G/UMTS integrado conecta a turbina eólica à sala de controle.
Implementação bem-sucedida
"Implementámos e conectámos com êxito nosso primeiro projeto conjunto com a nova solução de automação como uma equipe", relatam o Sr. Schubert e o Sr. Liebert juntos. Solutions 4 A Energy conseguiu incorporar com êxito o know-how adquirido e aplicá-lo diretamente a grandes partes do processo de planejamento do projeto. O conceito de biblioteca suportou esse processo e permitiu o uso conveniente e repetido das funções de controle ou visualização. Novos projetos e outros aplicações podem ser implementados de forma rápida e fácil, simplesmente copiando os módulos de biblioteca. "Temos certeza de que haverá muito mais projetos conjuntos no futuro", diz Thomas Schubert, Diretor-Executivo da Solutions 4 Energy GmbH.