![\"system](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/p1-1.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\nSystemy SCADA znajduj\u0105 zastosowanie w wielu dziedzinach technologicznych. Nadzoruj\u0105 procesy mi\u0119dzy innymi na liniach produkcyjnych, w automatyce budynkowej oraz w elektrowniach \u2013 w tym wiatrowych.<\/p>\n\n\n\n W swoim wpisie chcia\u0142bym skupi\u0107 si\u0119 na wykorzystaniu systemu SCADA na przyk\u0142adzie turbin wiatrowych.<\/p>\n\n\n\n Turbina wiatrowa stanowi zasadniczy element elektrowni wiatrowej. W najprostszym t\u0142umaczeniu \u2013 odpowiada za przekszta\u0142cenie energii kinetycznej wiatru na prac\u0119 mechaniczn\u0105 wirnika. Nast\u0119pnie energia obrot\u00f3w jest przekazana przez przek\u0142adni\u0119 do generatora, gdzie zostaje przekszta\u0142cona w energi\u0119 elektryczn\u0105. Dzi\u0119ki temu prostemu mechanizmowi farmy wiatrowe s\u0105 w stanie dostarczy\u0107 650 gigawat\u00f3w mocy (dane na 2020, warto\u015b\u0107 ta ro\u015bnie co roku o 60GW \u2013 wg WWEA).<\/p>\n\n\n\n Pomijaj\u0105c procesy produkcji turbin i budowy farm wiatrowych mog\u0142oby si\u0119 wydawa\u0107, \u017ce elektrownie wiatrowe nie powinny mie\u0107 negatywnego wp\u0142ywu na \u015brodowisko oraz powodowa\u0107 zagro\u017cenia dla cz\u0142owieka. Aby ten warunek m\u00f3g\u0142 by\u0107 spe\u0142niony, wymagana jest obecno\u015b\u0107 dodatkowych system\u00f3w odpowiadaj\u0105cych za zatrzymywanie turbin. Do wspomnianych system\u00f3w nale\u017c\u0105: Blade Control, Shadow Control oraz Bird and Bat Protection.<\/p>\n\n\n\n Pierwszy system \u2013 Blade Control \u2013 odpowiada za zatrzymanie turbiny w przypadku wykrycia oblodzenia \u0142opat wirnika i ponowny start w momencie poprawy warunk\u00f3w. Uzasadnienie wykorzystania nasuwa si\u0119 samo. Wystarczy sobie wyobrazi\u0107 sople lodu wyrzucane z du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 przez \u0142opaty. Kolejnym systemem jest Shadow Control. Przy niekorzystnym k\u0105cie padania s\u0142o\u0144ca, obracaj\u0105ca si\u0119 turbina mo\u017ce spowodowa\u0107 \u2018\u2019efekt stroboskopowy\u2019\u2019. W po\u0142\u0105czeniu z blisko\u015bci\u0105 zabudowa\u0144, mo\u017ce to powodowa\u0107 niekorzystny wp\u0142yw na zdrowie i samopoczucie ludzi. Na podstawie parametr\u00f3w odbieranych z czujnik\u00f3w oraz daty i godziny \u2013 system zatrzymuje turbin\u0119 i uruchamia j\u0105 ponownie, gdy jest to mo\u017cliwe. Ostatnim omawianym systemem jest Bird and Bat Protection. W oparciu o kalendarz i zegar, zatrzymuje on turbiny znajduj\u0105ce si\u0119 na terenach, gdzie w danej chwili mo\u017ce powodowa\u0107 zagro\u017cenie dla zwierz\u0105t lataj\u0105cych i uruchamia je, gdy zagro\u017cenia ju\u017c nie ma.<\/p>\n\n\n\n Na podstawie opisu powy\u017cszych system\u00f3w, uzasadnienie wykorzystania SCADA nasuwa si\u0119 samo. Jest to te\u017c g\u0142\u00f3wny element projektu dla najwi\u0119kszego producenta turbin wiatrowych na \u015bwiecie, przy kt\u00f3rym mam przyjemno\u015b\u0107 pracowa\u0107. <\/strong><\/p>\n\n\n\n Za\u0142o\u017ceniem projektu jest ustandaryzowanie systemu SCADA odpowiadaj\u0105cego za kontrol\u0119 pracy turbin wiatrowych. W pierwotnym stanie systemy zatrzymania turbin r\u00f3\u017cni\u0142y si\u0119 od siebie pod wzgl\u0119dem komunikacji, poziomu kontroli i roli w systemie. W zale\u017cno\u015bci od farmy wiatrowej wp\u0142ywa\u0142y bezpo\u015brednio na PLC steruj\u0105ce turbin\u0105 lub przekazywa\u0142y informacj\u0119 do serwera SCADA, kt\u00f3ry nast\u0119pnie wysy\u0142a\u0142 je do PLC. Wymusza\u0142o to u\u017cycie r\u00f3\u017cnych protoko\u0142\u00f3w komunikacyjnych lub kontrol\u0119 wy\u0142\u0105cznie za pomoc\u0105 modu\u0142\u00f3w I\/O. Docelowo ka\u017cdy z system\u00f3w zatrzymania (Blade Control, Shadow Control, Bird and Bat Protection) mia\u0142 komunikowa\u0107 si\u0119 z dodatkowym sterownikiem PLC za pomoc\u0105 protoko\u0142u Modbus TCP\/IP, kt\u00f3ry nast\u0119pnie przekazywa\u0142 wszystkie informacje do bazy danych na serwerze SCADA protoko\u0142em OPC DA. Oba protoko\u0142y s\u0105 otwartymi, przemys\u0142owymi standardami komunikacyjnymi. Modbus pracuje na warstwach ni\u017cszych systemu: sterowanie urz\u0105dzeniami wykonawczymi oraz sensorami, natomiast OPC w wy\u017cszych \u2013 w tym przypadku zarz\u0105dzania. Projekt sk\u0142ada\u0142 si\u0119 z kilku etap\u00f3w. Poni\u017cej chcia\u0142bym om\u00f3wi\u0107 te dotycz\u0105ce cz\u0119\u015bci technicznej.<\/p>\n\n\n\n Pierwszym etapem by\u0142o przygotowanie farmy wiatrowej do nowego rozwi\u0105zania. W tym celu nale\u017ca\u0142o dokona\u0107 przegl\u0105du istniej\u0105cej dokumentacji. Nie ka\u017cda turbina wyposa\u017cona jest we wszystkie systemy \u2013 zale\u017cy to od jej po\u0142o\u017cenia. Po wst\u0119pnej weryfikacji nale\u017ca\u0142o oceni\u0107, czy obecne systemy s\u0105 gotowe do komunikacji ze sterownikiem poprzez protok\u00f3\u0142 Modbus TCP\/IP. Je\u015bli nie, nale\u017ca\u0142o dokona\u0107 aktualizacji lub wymiany uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n Kolejnym krokiem by\u0142o przygotowanie programu na dodatkowy sterownik. Parametrami wej\u015bciowymi dla konfiguracji by\u0142y systemy obecne na farmie oraz ilo\u015b\u0107 turbin. Program nast\u0119pnie by\u0142 przesy\u0142any do ekipy serwisowej kt\u00f3ra instalowa\u0142a go na sterowniku PLC.<\/p>\n\n\n\n Po monta\u017cu sterownika i potrzebnych modu\u0142\u00f3w oraz wpi\u0119ciu w sie\u0107 parku nast\u0119powa\u0142a wst\u0119pna weryfikacja. Polega\u0142a ona na sprawdzeniu widoczno\u015bci sterownika w sieci, obecno\u015bci w\u0142a\u015bciwego programu oraz przetestowaniu wej\u015b\u0107 i wyj\u015b\u0107 zamontowanych modu\u0142\u00f3w dodatkowych.<\/p>\n\n\n\n Nast\u0119pnie nale\u017ca\u0142o przygotowa\u0107 baz\u0119 danych na serwerze SCADA. Przenie\u015b\u0107 wszystkie dotychczas u\u017cywane zmienne procesowe i ewentualnie doda\u0107 nowe. Zawiera\u0142a parametry otoczenia takie jak pr\u0119dko\u015b\u0107 wiatru i temperatura, informacje o turbinie, na przyk\u0142ad: aktualny stan i kierunek w jakim jest zwr\u00f3cona oraz oczywi\u015bcie sygna\u0142y z system\u00f3w zatrzymania. Na podstawie utworzonej bazy danych przygotowywano now\u0105 wersj\u0119 interfejsu HMI.<\/p>\n\n\n\n Kolejny etap to ju\u017c w\u0142a\u015bciwe uruchomienie. Wy\u0142\u0105czenie starego rozwi\u0105zania, aktywowanie skryptu na sterowniku i testy. Testy polega\u0142y na zatrzymywaniu turbin w przypadku zadzia\u0142ania ka\u017cdego z obecnych system\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n Ostatnim etapem by\u0142a aktualizacja dokumentacji zgodnie ze stanem faktycznym i przes\u0142anie jej do klienta. Jaki jest zatem ko\u0144cowy obraz systemu i jakie s\u0105 zalety?<\/p>\n\n\n\n Efektem ko\u0144cowym jest system znacznie bardziej ustandaryzowany. Ka\u017cda farma wiatrowa posiada serwer SCADA z baz\u0105 danych, interfejs HMI umo\u017cliwiaj\u0105cy podgl\u0105d aktualnych i historycznych danych, analiz\u0119 czasu zatrzymania turbin i ewentualnych alarm\u00f3w oraz sterownik PLC b\u0119d\u0105cy pewnego rodzaju medium komunikacyjnym pomi\u0119dzy serwerem, a systemami dodatkowymi.<\/p>\n\n\n\n Jakie s\u0105 zalety opr\u00f3cz ujednolicenia systemu, o kt\u00f3rym wcze\u015bniej wspomina\u0142em? Najwa\u017cniejsza to zdecydowanie niezawodno\u015b\u0107 i du\u017co \u0142atwiejsza diagnostyka.<\/p>\n\n\n\n Wyobra\u017amy sobie awari\u0119 serwera w systemie w pierwotnej postaci. Tracimy kontrol\u0119 nad nadzorem dzia\u0142ania systemu, sterownik turbiny nie otrzymuje \u017cadnych informacji, przez co sama turbina zostaje zatrzymana. Przywr\u00f3cenie farmy do dzia\u0142ania b\u0119dzie w takim przypadku uzale\u017cnione od wymiany i konfiguracji nowego serwera lub naprawy starego. W przypadku du\u017cych farm, straty finansowe powodowane przestojem r\u00f3wnie\u017c s\u0105 wsp\u00f3\u0142miernie du\u017ce.<\/p>\n\n\n\n W przypadku nowego rozwi\u0105zania, cz\u0119\u015b\u0107 \u201eobowi\u0105zk\u00f3w\u2019\u2019 zosta\u0142a przej\u0119ta przez dodatkowy sterownik PLC. Awaria serwera SCADA nie spowoduje zatrzymania turbin (sterownik na podstawie sygna\u0142\u00f3w z pozosta\u0142ych system\u00f3w b\u0119dzie decydowa\u0142 o ewentualnym zatrzymaniu). Awaria samego sterownika b\u0119dzie wymaga\u0142a w najgorszym przypadku jego podmiany, kt\u00f3ra jest znacznie prostsza. Nie wymaga on r\u00f3wnie\u017c postawienia ca\u0142ego systemu od nowa. Ca\u0142a konfiguracja mo\u017ce zosta\u0107 wgrana na nowy sterownik w kilka minut. Dodatkowo dzi\u0119ki komunikacji z ka\u017cdym z system\u00f3w dodatkowych mo\u017cemy w \u0142atwy spos\u00f3b \u015bledzi\u0107 ich dzia\u0142anie oraz analizowa\u0107 zatrzymania turbin.<\/p>\n\n\n\n Pozornie mo\u017ce si\u0119 wydawa\u0107, \u017ce system zosta\u0142 bardziej rozbudowany, przez co wzro\u015bnie te\u017c stopie\u0144 skomplikowania. Efekt jest ca\u0142kowicie odwrotny. Dzi\u0119ki systemowi SCADA mamy pe\u0142ny dost\u0119p do kontroli i diagnostyki systemu, przy jednoczesnym zachowaniu jego niezawodno\u015bci.<\/p>\n\n\n\n Na pewno nasuwa si\u0119 te\u017c pytanie o wykorzystane technologie w systemie SCADA (HMI, baza danych, sterownik). Klient z racji swojej pozycji na rynku bazuje w wi\u0119kszo\u015bci na w\u0142asnych rozwi\u0105zaniach z tego wzgl\u0119du nie wymieni\u0142em w swoim tek\u015bcie producent\u00f3w i nazw \u015brodowisk. Na rynku jest natomiast wiele gotowych rozwi\u0105za\u0144 du\u017cych producent\u00f3w, takich jak Siemens (WinCC OA) lub Wonderware (InTouch).<\/p>\n\n\n<\/a><\/figure>\n\n\n\nJak dzia\u0142a turbina i jakie ryzyko mo\u017ce stwarza\u0107?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/figure>\n\n\n\nO projekcie<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Podsumowanie<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/figure>\n\n\n\n