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12 | 2015

Mess- & Leittechnik Die

Mess- & Leittechnik Die Inbetriebnahme und I/O-Verteilung erfolgt bei Radioline über das integrierte Rändelrad. Der provisorische Betrieb im Kraftwerk konnte schnell realisiert werden. Starker Baumbewuchs am Senderstandort verhindert den Einsatz von 2,4GHz-Technik. Einfache Verteilung der Informationen im Netzwerk Im ersten Schritt sollte die Messleitung zur Kühlwasser-Einleitung auf dem Campingplatz Lahde per Funk mit dem Kraftwerksgebäude verbunden werden. Aufgrund der zu überbrückenden Distanz von mehreren Kilometern sowie der Maßgabe, dass ein analoger Temperaturwert mit hoher Genauigkeit zu übertragen ist, fiel die Wahl der Verantwortlichen auf das Funksystem Radioline von Phoenix Contact. Mit der modularen Lösung lassen sich sowohl Sensor- und Aktor-Informationen als auch serielle Daten in räumlich ausgedehnten Anlagen austauschen. Die Verteilung der Informationen erfolgt mit nur einem Finger durch das so genannte I/O-Mapping. Dabei wird am Eingangsmodul eine I/O-Map-Adresse eingestellt, beispielsweise „23“. Indem der Anwender am entsprechenden Ausgangsmodul ebenfalls die Adresse „23“ angibt, verbinden sich die beiden Module miteinander. Nach der ersten Streckenplanung durch die Mitarbeiter des Technischen Supports des Unternehmens wurde im Jahr 2014 vor Ort die optimale Position der Funkgeräte und Antennen ermittelt. In diesem Zusammenhang zeigte sich, dass der Baumbestand rund um das Messhäuschen eine direkte Sicht zum Kraftwerk versperrt und die 2,4-GHz-Funksignale stark dämpft. Es konnte somit keine Kommunikationsverbindung zum Kraftwerksgebäude hergestellt werden. Überwindung von Hindernissen im 868-MHz-Frequenzband Das modulare Radioline-System erlaubt in diesem Fall den Einsatz verschiedener Funkfrequenzen. Dazu wird einfach der Funkkopf gewechselt. Das Unternehmen bietet Geräte in den Frequenzen 868 MHz, 2,4 GHz für die weltweite Nutzung sowie 900 MHz zur Verwendung in den USA an. Den Verantwortlichen des Kraftwerks Heyden schlugen die Wireless-Spezialisten einen Test mit 868-MHz-Geräten vor. Auf dieser Frequenz breiten sich die Funkwellen besser aus, so dass im Gegensatz zur 2,4-GHz-Technologie auch Anwendungen umgesetzt werden können, in denen Hindernisse die freie Sicht zwischen den Stationen versperren. Zwischenzeitlich sollte die zweite Messstelle ebenso per Funk angekoppelt werden, da der Betreiber des Kraftwerks einen Umbau der Schaltanlage angekündigt hatte. Dies hätte zu einer Unterbrechung der Messungen geführt. Das Kohlekraftwerk wäre also nicht mehr betriebsfähig gewesen und hätte vom Netz genommen werden müssen. „Die Inbetriebnahme der Radioline-Module hat sich einfach gestaltet“, sagt Klaus-Dieter Klenke, Projektleiter für die Elektrotechnik im Kraftwerk Heyden. „Aufgrund der Rändelräder für die Adresseinstellung und des 40 UmweltMagazin Dezember 2015

Mess- & Leittechnik Mit den 868-MHz-Geräten lassen sich Distanzen von mehreren Kilometern überbrücken, obwohl die Antenne niedrig und durch ein Gebäude abgeschattet montiert wurde. Als Standort des Funkempfängers wurde ein fast 40 m hoher Aschesilo gewählt. Tragschienen-Busverbinders zur 24-V-Versorgung sowie der internen Kommunikation konnten wir die Wireless-Geräte ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand oder Software installieren.“ Nachdem die Antennen provisorisch befestigt worden waren, arbeitete der erste Testbetrieb nach wenigen Minuten. Bilder: Phoenix Contact Ständige Analyse der Qualität der Funkstrecke Während der Testphase haben die 868-MHz-Module die Zuverlässigkeit der Funkverbindung unter Beweis gestellt, obwohl es keine direkte Sichtverbindung gab. Neben dem Baumbestand auf dem Campingplatz erwies sich die Installation einer weiteren Radioline-Komponente an dem am Wasser gelegenen Kraftwerk als Herausforderung. Die Antenne musste nur wenige Meter über der Wasseroberfläche sowie völlig durch das massive Betongebäude abgeschattet angebracht werden. Die Mitarbeiter des Kraftwerks konnten die Qualität der Funkstrecke sowohl während der Inbetriebnahme als auch im Normalbetrieb jederzeit analysieren. Zu diesem Zweck sind die Radioline-Module mit mehreren Diagnose-Einrichtungen ausgestattet. Für die Messung der RSSI-Empfangsfeldstärke (Receiver Signal Strength Indicator) stehen ein LED-Bargraph, ein analoger Signalausgang sowie ein potenzialfreier Relaisausgang zur kontinuierlichen Überwachung zur Verfügung. Im Rahmen der Testinstallation sind die Temperaturwerte dann permanent durch das Leitsystem erfasst und mit den entsprechenden Daten der vorhandenen kabelgebundenen Verbindungen verglichen worden. Die hohe Genauigkeit der Analogmodule von 0,02 % ergab keine Abweichungen, so dass die per Funk übertragenen Werte für den regulären Betrieb genutzt werden können. Als Standort des Funkempfängers wurde im Kraftwerk Heyden ein fast 40 m hoher Aschesilo gewählt. Durch die zentrale sowie erhöhte Position können in Zukunft weitere Stationen in das Funknetzwerk eingebunden werden. Flexibel und zuverlässig Aufgrund der schnellen Inbetriebnahme und des sicheren Betriebs bietet sich das Radioline-System für temporäre Applikationen ebenso wie für feste Installationen an. Integrierte Funktionen gegen eine Datenmanipulation – wie die Paket-Authentifizierung, das proprietäre Protokoll und die optional verwendbare AES (Advanced Encryption Standard)-Datenverschlüsselung – erlauben den Einsatz der Funklösung selbst in kritischen Anwendungen im Bereich der Energieerzeugung und -verteilung oder der Prozesstechnik. Durch verschiedene Funkköpfe mit lizenzfreien Frequenzen in Kombination mit den flexiblen Netzwerk-Strukturen und vielfältigen Betriebsmodi können auch große Netzwerke mit bis zu 250 Stationen und einer überbrückbaren Distanz von mehreren Kilometern zwischen zwei Teilnehmern zuverlässig umgesetzt werden. Jens Offensand, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont, joffensand@phoenixcontact.com UmweltMagazin Dezember 2015 41

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