Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

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PC-based Control: Die durchgängige Steuerungsplattform für Windenergieanlagen
Kurzbeschreibung

Mehr als 70.000 Windenergieanlagen bis zu einer Größe von 10 MW wurden weltweit bereits mit Beckhoff-Technologie automatisiert und sind auch unter extremen klimatischen Bedingungen im Einsatz.

Unternehmensprofil

Aufbauend auf der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik stellt Beckhoff weltweit erprobte Systemlösungen zur Verfügung: Mehr als 70.000 Windenergieanlagen bis zu einer Größe von 10 MW wurden schon mit Beckhoff-Technologie automatisiert.

Zuverlässiges Condition Monitoring: in drei Schritten integriert

Als zentrale Steuerung fungiert ein Embedded PC mit angereihten I/O-Modulen, EtherCAT als durchgängiges Kommunikationssystem und die Automatisierungssoftware TwinCAT. Die Modularität der Hardware- und Softwarekomponenten von Beckhoff ermöglicht die Konfiguration einer bedarfsgerechten Steuerung für jede Windenergieanlage und erlaubt nachträgliche Änderungen oder Erweiterungen ohne großen Kostenaufwand – wie z. B. das Nachrüsten von Condition Monitoring.

Denn der Betrieb und die Wartung moderner Windenergieanlagen verursachen nicht unerhebliche Kosten. Um die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, müssen Betreiber Ausfallrisiken minimieren, Wartungskosten senken sowie Anlagenverfügbarkeit und Energieeffizienz steigern. Nicht nur für Offshore-Windenergieanlagen und Anlagen in entlegenen Regionen, sondern für alle Anlagen empfiehlt sich daher die Überwachung von Getrieben und Generatoren mit Condition Monitoring. Beckhoff nutzt leistungsstarke Prozessoren moderner PC-Technologie und EtherCAT als schnelles Kommunikationssystem, um Condition Monitoring nahtlos in die Steuerung zu integrieren. Die Schwingungen von Lagern oder elektrischen Maschinen werden von Beckhoff-Messtechnikklemmen erfasst und über EtherCAT an die Steuerung übertragen. Konfiguration, Programmierung und Diagnose erfolgen mit TwinCAT in ein und demselben System.

Steuerungsintegriertes Condition Monitoring

Das steuerungsintegrierte Condition Monitoring ist den klassischen, hardwarebasierten Condition-Monitoring-Lösungen durch eine verbesserte Fehlererkennung und ganzheitliche Systembetrachtung überlegen.

Hochfrequente Datenerfassung über EtherCAT-Klemmen

Zur Überwachung der Netzspannung stehen in der Windanlagensteuerung die Beckhoff-Leistungsmessklemme EL3783 mit Oversamplingfunktion zur Zustandserfassung eines 3-phasigen Wechselspannungsnetzes und die digitale Eingangsklemme EL1252 mit Zeitstempelfunktion zur zeitlich exakten Erfassung schneller binärer Steuersignale zur Verfügung.

Bei einer Nachrüstung der Windenergieanlage mit Condition Monitoring muss die Turbinensteuerung lediglich durch einen Klemmenblock mit den entsprechenden EtherCAT-Messtechnikklemmen erweitert werden. Mit der EtherCAT-Klemme EL3751 steht ein Multifunktionseingang für analoge Messtechnik zur Verfügung. Die EL3632 ermöglicht den direkten Anschluss verschiedener Beschleunigungssensoren über eine IEPE-Schnittstelle und übernimmt die hochgenaue Schwingungsmessung. Über die EL3356-0010 lassen sich Dehnungsmessstreifen (DMS) auswerten. Die Aufzeichnung der Rohdaten erfolgt zeitsynchron (<< 1 µs) mit anderen Daten der Anlage wie z. B. Leistung und Drehzahl, was zu einer höheren Zuverlässigkeit der Daten führt und Fehlalarme reduziert. Mit der TwinCAT-Condition-Monitoring-Bibliothek steht ein modularer Baukasten mathematischer Algorithmen zur Analyse von Messwerten zur Verfügung. Die Funktionen der Bibliothek erstrecken sich über die Hauptfelder Analyse, Statistik und Klassifikation. Eine Kombination dieser Algorithmen mit einer Grenzwertüberwachung eignet sich beispielsweise hervorragend für eine Wälzlagerüberwachung.

Wir empfehlen auch die Einbindung von Speziallösungen etablierter Drittanbieter in diesem Markt. Neben der direkten Integration in unsere Steuerungsplattform erhält der Anwender Zugang zu den erweiterten Diagnosemöglichkeiten, Gutachten und der langjährigen Erfahrung dieser Anbieter in Monitoring-Fragen.

Bei Überschreitung voreingestellter, bauteilbezogener Schwellwerte löst das Condition-Monitoring-System Alarme aus, die über Verschleiß, Unwuchten oder unzulässige Betriebszustände informieren. Die kontinuierliche Maschinenüberwachung kann online erfolgen. Trends in den Kennzahlen werden analysiert und in Handlungsempfehlungen übersetzt, wie etwa für die Planung von Wartungsintervallen.

Steuerungsintegriertes Condition Monitoring

  • zeitsynchrone Aufzeichnung aller Daten deutlich << 1µs
  • zuverlässige Datenanalyse
  • verbesserte Diagnostik
  • erhöhte Anlagenverfügbarkeit
  • längere Lebensdauer von Windenergieanlagen
  • geringere Wartungskosten
  • geringere Systemkosten
  • verbesserte Wettbewerbsfähigkeit

Mitglied in:
  • Hersteller- und Zuliefererbeirat
weitere Daten:
  • gegründet: 1980
  • Umsatz: 903 Mio. € (2019)
  • Mitarbeiter: 4.350