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Control más eficiente de aerogeneradores con una tecnología de control basada en PC y EtherCAT

Del 18 al 22 de septiembre de 2012, Beckhoff presentará en Husum WindEnergy, la mayor feria internacional de energía eólica, sus soluciones de automatización basadas en PC y EtherCAT para aerogeneradores. Solo en el año 2011, Beckhoff ha automatizado 7.000 molinos de viento con una potencia total de 11,2 GW. En todo el mundo hay más de 20.000 aerogeneradores equipados con la tecnología de control de Beckhoff tanto en tierra firme como en el mar. El punto destacado de la presentación de la feria de este año es la solución de Beckhoff para una conexión ultrarrápida del parque eólico sobre la base de EtherCAT.

Control más eficiente de aerogeneradores con una tecnología de  control basada en PC y EtherCAT

La técnica de automatización de Beckhoff ha probado su eficacia en todo el mundo en aerogeneradores de hasta 5 MW. La técnica de automatización basada en PC ofrece un potente control que reúne en una plataforma todos los componentes de un aerogenerador tales como la gestión del servicio, el control del ángulo de paso, el control del generador, del convertidor y de los frenos así como el Condition Monitoring y la conexión del parque. Dado que no se utiliza un hardware especial, se reducen los costes para el equipamiento básico eléctrico del aerogenerador y los costes de mantenimiento y a su vez aumenta la disponibilidad del aerogenerador.

El software de automatización TwinCAT, abierto y escalable, forma el núcleo de la plataforma de control basada en PC. Las interfaces abiertas permiten la integración de software de terceros, por ejemplo, para SCADA, Condition Monitoring, señalización luminosa para vuelos o supervisión de cimientos. A través de las terminales EtherCAT estándar se integran en el control las interfaces de hardware para estas funciones. Una gran variedad de interfaces permite incorporar buses de campo subordinados como CANopen, PROFIBUS y Ethernet TCP/IP y RS232/RS485. Gracias a la transposición de los subsistemas en el campo se reducen notablemente los costes de infraestructura y se simplifica la comunicación.

Conexión ultrarrápida del parque eólico con tiempos de reacción por debajo de 1 ms

La conexión del parque eólico con EtherCAT es más rápida comparada con soluciones IP convencionales y ofrece también un ahorro de costes. Cuanto más rápida sea la conexión del parque, más efectiva será la reacción del proveedor de energía a las caídas de tensión o variaciones de los requisitos. Con el terminal de medición de energía EtherCAT integrado en el sistema de automatización se registran valores instantáneos de corriente y tensión en el punto de alimentación con hasta 10.000 samples/s. Se garantiza así un diagnóstico prematuro de caídas de tensión. A diferencia de la solución actual, se puede generar una reacción de todo un parque eólico en caso de LVRT (huecos de tensión). Si se diagnostica una caída de tensión en el punto de alimentación, se puede avisar de este hecho en un intervalo de 1 ms a todos los  aerogeneradores en toda la red del parque. A través de EtherCATDistributed-Clocks se pueden sincronizar los valores de medida de todos los aerogeneradores y de la medición en el punto de alimentación de un parque en un intervalo temporal inferior a 1 μs. A partir de estos datos se pueden regular de forma correspondiente la corriente, la tensión y la frecuencia y proporcionarse así un respaldo a la red. Se puede utilizar la infraestructura Ethernet existente, basada en la tecnología de fibra óptica. Esta tecnología permite incluso la sincronización de IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) de convertidores dentro de un parque eólico.

Solución de Condition Monitoring integrada

Debido a normativas más estrictas y requisitos más exigentes en cuanto a la disponibilidad de aerogeneradores, cada vez adquieren más importancia los sistemas Condition Monitoring (CMS). La plataforma de control basada en PC y EtherCAT integra la función CMS sin fisuras en el sistema de automatización existente. De esta manera se puede supervisar completamente el estado de los molinos, inclusive el engranaje, el cojinete principal y el generador. Además del claro ahorro y una capacidad de expansión flexible, esta solución destaca también por un diagnóstico mejorado. La función CMS se integra mediante un terminal EtherCAT de Beckhoff, p. ej., el EL3632, en el tramo de terminales. Los datos son registrados por el terminal y el software de automatización TwinCAT pone a disposición los datos brutos en el control. El componente en tiempo real del software de CMS se integra en el control mediante una tarjeta TwinCAT. Mediante una interfaz estándar, como OPC, el usuario acopla su software de evaluación CMS, que diagnostica los datos acumulados y proporciona un servicio postconectadocorrespondiente. La utilización de esta arquitectura permite aproximarse al objetivo real del usuario: un Condition Monitoring de  toda la instalación con datos sincronizados en el tiempo en lugar de un diagnóstico de los componentes individuales.

TwinCAT 3 – plataforma continua de control que reduce la ingeniería

TwinCAT ofrece al usuario un elevado grado de libertad a la hora de seleccionar el lenguaje de programación: junto con las ampliaciones orientadas a objetos de IEC 61131-3, se cuenta también con los lenguajes de programación C y C++ para las aplicaciones en tiempo real. Con la integración de Matlab®/Simulink®también puede utilizarse TwinCAT para la simulación de la instalación, por ejemplo para el cálculo de cargas.

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