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使用智能接线技术在线监控水电厂为非洲充电

www.cechina.cn2018.05.14阅读 2462

  作为工业4.0理念的高性能推动力,IO-Link在机床工程及生产设备中已不可或缺。而如今在水电厂也能使用IO-Link快速高效的进行连接:在利比里亚的Mount Coffee水坝使用了智能的IO-Link,在较长的距离内连接了数十个传感器执行器


  自2016年底起,利比里亚的Mount Coffee 水坝再次为蒙罗维亚首府发电。


  操作简单的同时又能节省时间与成本,发电厂的操作人员已经在诊断功能及维保方面体会到了IO-Link的典型优势。由巴鲁夫及其项目合作伙伴安德里茨水电集团共同开发的集成式接线解决方案具有拓展性,在今后的发电厂项目中也能使用。
  2016年12月,这一时刻终于来到:中断了20多年之后,首个涡轮机又再次启动,如今全部4个涡轮机各自都能为电网提供22兆瓦的电。Mount Coffee 水坝在利比里亚首府蒙罗维亚的东北部蜿蜒30公里,它的历史可以追溯到1966年,这一水坝的前身在那一年竣工,但在1989年至2003年期间水坝在利比里亚战争中几乎完全被毁。直到2014年6月CONTROL ENGINEERING China版权所有,利比里亚电力公司(LEC)与一家国际集团公司签署了一份合同重建这座水坝,发电厂的延伸部分才真正启动。
  来自澳大利亚的安德里茨水电集团连同其他一些承包公司在圣保罗河上重建了水电厂。
  安德里茨水电集团是一家全球供应商,为水电厂提供完善的机电设备及服务,这家集团公司是水力发电市场上最大型的公司之一,拥有170多年的经验,全球各地总计7300余名员工。
  安德里茨水电集团负责包含所有电子器件、驱动技术及控制系统的全套水工钢结构,翻新了水坝上的10扇弧形闸门及涡轮机上的4扇进水闸门。弧形闸门用于控制蓄水池上游坝面的水位,通过钢缆绞车进行驱动。进水闸门将水引入涡轮机,当水位超过压力线出现报错情况时阻挡水流(断流阀),通过水力驱动,包含了电力和水力驱动装置以及多种辅助系统。
  Mount Coffee 水坝虽然延绵160米长,每15米设有10扇弧形闸门,但并非是迄今为止最大的水坝。但在整个水坝的长距离范围内需收集数个模拟量及数字量信号并传输至控制层。
  巴鲁夫能源行业经理Bernd Schneider强调说:"从复杂性而言,水坝区域需要进行多项任务,也需要网络连接,实际上,水坝就像是一个分布广泛的工业系统。"巴鲁夫专注于工业及工厂自动化,其产品范围从传感器到线性测量系统再到智能RFID解决方案,10年前,这家公司就意识到IO-Link能解决总线与过程层面之间的通信问题以及接线线缆的杂乱问题。


  M12接口的巴鲁夫IO-Link主站,用于连接传感器和执行器


  利比里亚的Mount Coffee 水坝上,智能IO-Link在长距离范围内连接了数个传感器和执行器


  作为高度标准化的点对点连接,这种通用接口对于巴鲁夫及其客户都是必不可缺的,因为最为需要的就是简单的接线以及诊断及配置功能CONTROL ENGINEERING China版权所有,这在如今高度自动化的系统中几乎是普遍要求。


  无需单独接线,只需连接标准电缆


  虽然安德里茨水电集团在轮机工程领域内和巴鲁夫有着长期合作关系,但他们还未使用到IO-Link。时间紧凑及成本增长的压力也是发电厂建设的核心问题。通常普遍认为系统集成商会在预调试过程中彻底检测各零部件,之后在遥远的异地以很短的时间安装完成,而零部件也能在整个系统中运行畅通且无差错。
  安德里茨水电集团的电气工程师Berthold Wiesinger说道:"确实,在许多工业领域中,从底层一直到控制层仍在使用多芯电缆和电控柜 - 这在物料和时间上是一笔巨大投资。"
  巴鲁夫关于IO-Link的演说促成了这笔交易:安德里茨水电集团连同巴鲁夫奥地利分公司的工程师共同开发了一种能实现简易接线、标准化及模块化的连贯性电气理念。
  10扇弧形闸门及4扇进水闸门上每一扇门上的开关柜内都安装了两个巴鲁夫IO-Link主站,在区域内能收集多达20种不同信号。这些信号来自电感式或机电式限位开关及传感器,用于决定弧形闸门的旋转方向及控制、调节及关闭阀岛、信号灯及带灯开关。两个IO-Link主站分别安装在液压站www.cechina.cn,用于连接相关传感器及执行器。
  毫无例外,现场的所有零部件都使用一根相同的三芯标准线缆和统一的M12插头。当无法处理来自特定传感器的模拟量信号时,使用紧凑型巴鲁夫转换插头就能将模拟量信号转换为抗噪音的数字量信号。巴鲁夫IO-Link主站通过Profibus DB将数据传输入控制层。由于系统具有冗余特性,堤坝分为两个部分,需要最长75m的电缆线。


  巴鲁夫IO-Link主站在液压站内收集信号


  Berthold Wiesinger强调说:"优势很快就表现出来了:因为我们使用的是标准电缆和插头而不是单独接线,因此接线比平时节省了一半时间。通过IO-Link,您只需简单的插入模块便可以在工厂内事先测试每一模块,这明显能减少成本。"IO-Link理念能排除接线错误,同时能节省空间,让设备情况清晰明了。跨国公司尤为认可IO-Link 能用于任何总线系统的这一优势:总线层下面的整体结构总保持不变,只有总线节点需根据具体国家进行调整。
  双向通信的标准也以其他形式提供了更大的优势:IO-Link的诊断信息能快速定位错误点并进行改正控制工程网版权所有,从而减少了不必要的停机时间。Berthold Wiesinger说道:"由于一些原因,在启动时我们的传感器分线盒出了点状况,但一位同事很方便的进行了替换和重装,随后带有相关参数值的分线盒从IO-Link主站获取数据。简短的插曲后,系统重新开始运行。"当系统不在附近且没有专业人员时就体现出了这一优势:IO-Link能实现到过程层面的远程维护。预测性维修理念带有清晰的诊断、在问题发生时有明确的操作及操作指南,也让这一理念更容易实施。
  Berthold Wiesinger进一步补充道:智能传感器在今后能提高系统的可用性。
  "测量油温和水分的传感器监控高压马达的温度和轴承状态,能自主了解保养周期在今后对我们来说也是必不可少的。"
  普遍适用IO-Link的产品会越来越多。 对用户而言,这能进一步优化接线、诊断和配置。"比如控制工程网版权所有,巴鲁夫提供的模拟量分线盒还能将热耦合及类似的设备接入模块。使用'叠加在IO-Link上的安全性'这一新安全理念,Profisafe如今也能用于直接连接安全辅助设备。其优势在于今后这种标准的接线理念针对自动化及安全技术只需使用一个基础设备。"巴鲁夫奥地利分公司负责相关业务的Mario Ober还特别强调"这一理念达到了最高的PLe/SIL3安全等级。"
  2016年底开始,利比里亚的Mount Coffee 水坝再次为蒙罗维亚首府发电。Berthold Wiesinger认为,在新的建设及改造项目中会越来越多的用到IO-Link。尤其是在设备老化且需求现代化操控和电气理念的情况下。 (作者:Wolfgang Zosel)

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