Partner: Mihai Gherman
Applikation: Retrofit der Automatisierungstechnik
Eckdaten: Erneuerung der Steuerungstechnik für 3 Generatoren, der gesamten Mittelspannungs-Schaltanlagen und der gesamten Steuerungstechnik der Nebenanlagen
Projektübersicht
Die Kraftwerksanlage verfügt über 3 Dual-Fuel-Generatoren mit einer Gesamtleistung von 5 Megawatt.
Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2003 wurde die Steuerungsstrategie für die Generatoren und für den Großteil der elektrischen Schaltanlagen sowie Hilfsbetriebe mit Berghof-SPS auf Basis CODESYS V2.1 umgesetzt.
Die 3 Dual-Fuel-Generatoren sind von entscheidender Bedeutung, da sie die notwendige elektrische Versorgung für den laufenden Betrieb liefern. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit der Berghof Steuerungstechnik, welche hier bereits seit fast 20 Jahren im Einsatz war, entschied man sich bei diesem Retrofit-Projekt weiterhin für die gleiche, bewährte Marke.
Herausforderungen
Oberste Priorität bei diesem Retrofit-Projekt hatte die Reduzierung der Ausfallzeiten des Kraftwerks. Der Umfang der Nachrüstung umfasste die gesamte Steuerungstechnik des Kraftwerks, einschließlich aller Schutz- und Messeinrichtungen in der elektrischen Schaltanlage. Dies erforderte einen kompletten Anlagenstillstand für die Außerbetriebnahme des alten Leitsystems und die Installation des neuen Systems. Eine weitere Herausforderung war die komplette Umstrukturierung des Designs, der Architektur und der Logik der Steuerungstechnik. Aufgrund grundlegender Unterschiede zwischen dem ursprünglichen und dem neuen Steuerungssystem konnte das ursprüngliche System nicht als Backup verwendet werden.
Im ursprünglichen System wurde zur Steuerung der Generatoren ein CAN-Bus zwischen den SPS verwendet, der auch mit der Steuerung des elektrischen Systems interagierte. Die SPS nutzen im neuen System Netzwerkvariablen für den Datenaustausch, EtherCAT wurde für die Datenerfassung verwendet und das elektrische System wurde unter Anwendung der Norm IEC 61850 automatisiert. Zusätzlich wurden Berghof-SPS für die Öl- und Kraftstoff-Abscheidereinheiten eingesetzt. All diese Faktoren erforderten die Umstrukturierung der Steuerungsstrategie des Kraftwerks.
Die Lösung von Berghof im Detail
Die Kompatibilität der Berghof-Automationssysteme ermöglichte einen effizienten Austausch und Umbau und reduzierte die Komplexität sowie potenziell fehleranfällige Verfahren. Im Rahmen des Retrofits wurde die ursprüngliche Steuerverkabelung des Kraftwerks aufgrund der Kompatibilität der Berghof-Geräte auf die neuen SPS migriert. Dies war ein wesentlicher Faktor für eine schnelle Installation des neuen Systems. Auch wenn die endgültige Steuerungslogik diverse Unterschiede zum Original aufwies, ermöglichte die Kompatibilität zwischen CODESYS V2.1 und CODESYS V3.5 einen fehlerfreien Übergang. Die Funktionalität, die migriert werden musste, konnte problemlos auf die CODESYS V3.5-Plattform aktualisiert werden. Der größte Teil des SPS-Programms wurde vor der Inbetriebnahme in einer Laborumgebung getestet.
Ein großer Vorteil des Retrofits war die Möglichkeit, ein unabhängiges Steuerungssystem für alle Generatoren zu schaffen, indem Berghof SPS und HMI-Panels verwendet wurden. Gleichzeitig konnte die Verbindung zwischen allen Teilsystemen über Ethernet-Kommunikation einfach eingerichtet werden. Die Berghof-Steuerungen im Zusammenspiel mit CODESYS V3.5 lieferten die notwendigen Tools und Kommunikationsprotokolle zur Integration mit allen anderen Komponenten der Automatisierungstechnik des Kraftwerks. Für alle Subsysteme und Steuerelemente des Kraftwerks wurden nur die neuesten Technologien und Komponenten verwendet, z. B. die IEC 61850-Norm für das elektrische System, moderne Woodward-Motorsteuerungen und Lastverteilungsgeräte sowie OPC UA für die Kommunikation mit dem SCADA-System des Kraftwerks.
Die Berghof-SPS konnten problemlos in diese Automatisierungslösung integriert werden, da sie alle erforderlichen Tools bereitstellten. Der Einsatz von EtherCAT für dezentrale IO-Module und die Rechenleistung der SPS ermöglichten eine schnellere und besser handhabbare Steuerungsstrategie.
Die Phasen des Retrofit-Projektes
In der Anfangsphase des Projekts wurde die Funktionalität aller Komponenten analysiert, um zu entscheiden, wie jede einzelne Komponente in das neue Design der Automatisierungslösung passen würde. Es wurde ein neuer technischer Plan erstellt, der die ursprüngliche Funktionalität beibehielt, aber die Gesamtlösung verbesserte.
Nachdem jede neue Komponente und ihre Rolle im neuen Automatisierungssystem identifiziert worden waren, wurden die erforderliche Gerätekonfiguration und Steuerungslogik migriert und angepasst.
Vor Ort wurden die Außerbetriebnahme und die Installation des neuen Systems auf die effizienteste Weise durchgeführt. Während der Inbetriebnahme wurden alle Komponenten und Funktionen getestet, um ein zuverlässiges und fehlerfreies Steuerungssystem zu gewährleisten.
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