Aus der Ferne so nah

Technik

Damit die Windenergieanlage optimal und nach den Netzvorgaben betrieben werden kann, braucht es Daten und Hardware. Doch wie funktioniert die Fernüberwachung einer Anlage eigentlich?

30. August 2017

Dezentrale, vernetzte Mess- und Datenlogging-Aufgaben gewinnen immer mehr an Bedeutung. Die Gründe dafür sind vielfältig, teilt Meilhaus Electronic mit: Anlagen sollen zentral aus der Ferne steuerbar sein und die relevanten Daten in der Ferne ausgewertet werden können. Gleichzeitig sollen Prozesse lokal miteinander kommunizieren und aufeinander reagieren. Auch werden durch die vernetzte Aufzeichnung der Daten alle Vorgänge nachvollziehbar.

Wie so eine vernetzte Kommunikation aufgebaut sein kann, erläutert das Unternehmen an einem Beispiel: Ein Windpark-Betreiber möchte an mehreren Punkten in den Gondeln seiner Windkraftanlagen diskrete und analoge Messdaten erfassen. Die Gondel mit dem Generator befindet sich je nach Bauform in rund 90 bis 150 Metern Höhe.

Die erfassten Daten müssen über diese Distanz zur Bodenstation gesendet werden. Die Anforderungen des Betreibers sind vielfältig: Die Übertragung soll drahtlos mit dem Modbus TCP/IP-Protokoll erfolgen, sodass der Aufwand und die Kosten für Ethernet-Kabel eingespart werden können.

Die Messwerte werden in einem Datenlogger gespeichert und mit einem Mess-/Linienschreiber aufgezeichnet. Zudem soll eine entfernte Auswertestelle die Daten herunterladen können.

Zur Lösung der Aufgabe entscheidet man sich für Produkte von Acromag. Er bietet modulare Komponenten für vernetzte Messtechnik mit Ethernet oder Feldbus. Hinzu kommen Kommunikations-Module von Acksys. Meilhaus Electronic vertreibt Produkte beider Hersteller.

Digitale Kanäle

Im Falle der Windkraftanlage werden drei Modultypen von Acromag verwendet: Das XT1121-000 ist ein Hutschienen-Modul mit 16 diskreten Digital-Eingängen und 16 diskreten Digital-Ausgängen. Ein Digital-Kanal kann als Ausgang zwei Zustände ausgeben oder als Eingang zwei Zustände erfassen.

Digital-Kanäle eignen sich dazu, Schaltvorgänge zu steuern oder Schaltzustände zu erkennen. Das Modul wird für die Erfassung der diskreten Daten in der Gondel verwendet.

Für die analogen Messdaten in der Gondel kommt außerdem das Bus-Works Modul 967EN-4008 zum Einsatz. Es hat acht differenzielle, analoge Eingänge für DC-Strom. Die Auflösung der A/D-Wandlung beträgt 16 bit. Als drittes Modul kommt ein Unmanaged-Ethernet-Switch 900EN-S005 hinzu.

Messignale angeschlossen

Die Bodenstation ist zum Beispiel mit einem Messschreiber von Honeywell ausgestattet, der als Modbus TCP/IP Master arbeitet. Der Messschreiber wird per Ethernet mit einem Funk-Transceiver von Acksys verbunden. Diesen konfiguriert man als Access-Point.

Der Messschreiber selbst wird für die Kommunikation mit den beiden Acromag-Modbus-Slave-Modulen XT1121-000 und 967EN-4008 konfiguriert. In der Gondel schließen die Techniker die relevanten Messsignale an die beiden Module an. Sie verbinden diese per Ethernet mit dem Switch 900EN-S005. Den Switch verkabeln sie per Ethernet mit der Gegenstelle des Funk-Transceivers und konfigurieren diese als Client/Slave.

Mit diesem Aufbau können von den Modulen Betriebsdaten in der Gondel erfasst, per Ethernet an den Switch und von dort per WLAN weiter an die Bodenstation zum Datenlogger gesendet werden. Der Datenlogger zeichnet die Daten auf und stellt sie etwa per Internet oder WLAN zum Download bereit. Der Linienschreiber stellt die Daten zur Ablesung vor Ort dar. Mit dieser Anordnung lassen sich auch ganze Windparks vernetzt und kostengünstig überwachen, so Meilhaus.

Erschienen in Ausgabe: 07/2017