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Sistema di controllo per turbine eoliche

Il sistema di controllo per turbine eoliche realizzato da BF Automation rappresenta il perfetto esempio di architettura PLC + I/O rispondente ai canoni della cosiddetta Industry 4.0. Esso infatti si distingue per la flessibilità e la varietà di protocolli di comunicazione supportati e utilizzati, nonché per la possibilità che fornisce al cliente di interagire con l’impianto da remoto utilizzando il web come via d’accesso privilegiata.

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
SAVE ottobre 2016 Il ruolo delle tecnologie PLC e I/O per la comunicazione industriale 4.0: scenari e casi applicativi

Pubblicato
da Alessia De Giosa
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Veronafiere 19-20 ottobre 2016 Gli atti dei convegni e più di 7.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 27 ottobre Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Alimentare Alimentare Petrolchimico Alimentare 28 ottobre Alimentare Petrolchimico Alimentare Alimentare Petrolchimico Visione e Tracciabilità 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED «Il ruolo delle tecnologie PLC e I/O per la comunicazione industriale 4.0: scenari e casi applicativi» - Verona, 19 ottobre 2016 SISTEMA DI CONTROLLO
PER TURBINE EOLICHE
Davide Schito FONTI ELETTRICHE RINNOVABILI (FER) Un settore in continua crescita La produzione di energia elettrica da Fonti Elettriche Rinnovabili (FER) ha assunto
un ruolo sempre più vitale per il nostro Paese. Nel corso degli ultimi anni le fonti
idroelettriche, eoliche, fotovoltaiche, geotermoelettriche e delle bioenergie hanno
contribuito in maniera sempre maggiore a soddisfare il fabbisogno elettrico
nazionale, coprendone nel 2014 una quota pari a circa il 40% di 311 TWh richiesti. Fig. 1 '' Quota delle FER (Fonti Energetiche Rinnovabili) sul fabbisogno elettrico nazionale dal 2006 al 2014. (Fonte:
elaborazione di ANIE Rinnovabili su dati Terna) FONTI ELETTRICHE RINNOVABILI (FER) Un beneficio per l''ambiente... e non solo Le FER impattano positivamente non solo sull''ambiente, contribuendo alla
riduzione delle emissione dei gas serra, ma anche allo sviluppo di un tessuto
industriale delle rinnovabili e, soprattutto, alla riduzione dei prezzi dell''energia
elettrica (PUN '' prezzo unico nazionale), fattore di competitività per tutta la
manifattura italiana. Fig. 2 '' Andamento del PUN (Prezzo Unico Nazionale) medio dal 2006 al 2015; il dato relativo al 2016 si riferisce ai soli
mesi di gennaio e febbraio (Fonte: elaborazione di ANIE Rinnovabili su dati GME) FONTI ELETTRICHE RINNOVABILI (FER) Il settore eolico Il settore eolico risulta quello che gode di miglior salute tra i diversi comparti
con la potenza degli impianti entrati in esercizio nel 2015 in crescita del 338%
rispetto a quella del medesimo periodo dell''anno precedente. Grande sviluppo
ha avuto il mini-eolico (impianti con potenza sino a 200 kW) con l''86% degli
impianti entrati in esercizio. Fig. 3 '' Potenza e numero degli impianti eolici in Italia (Fonte: ENI Scuola Energia e Ambiente) fino al 2014 IL CASO APPLICATIVO Un sistema di controllo universale per turbine eoliche Il sistema in oggetto è stato realizzato dalla BF Automation di Belfiore (VR) e
permette di controllare tutti i generi di turbine eoliche, sia ad asse verticale che
orizzontale, con un range di potenza compresa tra 10 e 200 KW. 1 CONTROLLO TANTE CONFIGURAZIONI IL CASO APPLICATIVO L''architettura I/O Locali PLC Modbus RTU Analizzatore di rete Inverter CAN Router UMTS - switch Ethernet IP camera Webserver VNC Email IL CASO APPLICATIVO PLC L''unità centrale di controllo è rappresentata da un PLC con HMI integrata con
touch-screen resistivo a colori da 7 pollici. I vantaggi di questo tipo di
architettura sono:

' COMPATTEZZA ' UNICO SOFTWARE DI SVILUPPO
' CONNETTIVITA'' VERSO SISTEMI ESTERNI E VERSO WEB IL CASO APPLICATIVO PLC Il PLC permette di connettersi sia a una periferia I/O locale tramite bus dedicato, sia
a dispositivi di terze parti tramite i seguenti protocolli:
' MODBUS RTU
' MODBUS TCP
' ETHERNET/IP
' CANOpen
' ASCII free protocol
La doppia porta Ethernet integrata,
inoltre, permette di accedere in
remoto al PLC in 2 modi:
' Webserver
' VNC IL CASO APPLICATIVO Periferia I/O Locale Le schede I/O sono collegate direttamente sul retro del PLC (fino a 3). Oltre le 3
schede viene aggiunto un accoppiatore che permette di espandere la capacità del
PLC collegando fino a un totale di 85 schede I/O su barra DIN. IL CASO APPLICATIVO Periferia Remota - Modbus Oltre alle schede I/O locali per la raccolta dei segnali della turbina e il relativo
comando delle uscite, al PLC è collegato un analizzatore di rete che misura le
grandezze elettriche del sistema e che comunica con il PLC via RS485 (Protocollo
MODBUS RTU).
MODBUS RTU IL CASO APPLICATIVO Comando Inverter - CANOpen Nel sistema è presente un inverter per la regolazione dei giri motore, il quale
comunica con il PLC tramite il protocollo CANOpen. La configurazione della
comunicazione CANOpen avviene nel PLC in modo semplice e immediato. CANOpen IL CASO APPLICATIVO Connessioni di rete Il PLC è dotato di una doppia porta Ethernet integrata, la quale permette di
interconnettere il sistema non solo a livello di protocolli industriali (Modbus TCP,
Ethernet/IP, ecc.) ma anche di rendere il PLC controllabile in modo remoto grazie al
supporto di VNC e WEBSERVER, nonché alla possibilità di inviare email. La visibilità
del PLC all''esterno della rete locale è garantita dalla presenza di un Router
Gateway UMTS
dotato di apposita SIM CARD. IL CASO APPLICATIVO VNC Il protocollo VNC permette di collegarsi via rete al PLC e di visualizzare/comandare
le pagine grafiche come se si fosse di fronte al display. Il PLC può essere configurato
sia come VNC Server che come VNC Client. In quest''ultimo caso, da un PLC si può
visualizzare/comandare un altro PLC eventualmente presente sulla rete.
Una volta che il PLC è configurato come Server, come nel presente caso applicativo,
per collegarsi tramite VNC è sufficiente utilizzare un qualsiasi software VNC client ''
in questo modo posso agire sia da PC che da Smartphone/Tablet. IL CASO APPLICATIVO Webserver Il PLC è dotato anche di un Webserver integrato che consente di programmare
delle pagine grafiche indipendenti da quelle visualizzate a display, le quali verranno
pubblicate in rete e saranno quindi visibili su browser. IL CASO APPLICATIVO Telecamera IP Completa il sistema la presenza di una Telecamera IP attraverso la quale il gestore
della turbina può, attraverso le schermate del PLC, vedere in tempo reale cosa sta
succedendo sull''impianto. Anche la telecamera IP è connessa al PLC tramite la
porta Ethernet integrata. Ethernet IL CASO APPLICATIVO Supporto email Non solo è possibile visualizzare e comandare il sistema attraverso webserver e
VNC: un altro sistema che il gestore dell''impianto possiede per controllare al
meglio la turbina è la ricezione periodica (impostabile da programma PLC) di
un''email contenente come allegato i dati dei trend precedentemente configurati
nel PLC. Dati di produzione (file .csv) CONCLUSIONI Un sistema completamente interconnesso Il sistema di controllo per turbine eoliche realizzato da BF Automation rappresenta
il perfetto esempio di architettura PLC + I/O rispondente ai canoni della cosiddetta
Industry 4.0. Esso infatti si distingue per la flessibilità e la varietà di protocolli di
comunicazione
supportati e utilizzati, nonché per la possibilità che fornisce al
cliente di interagire con l''impianto da remoto utilizzando il web come via d''accesso
privilegiata. In un settore importante sia a livello
ambientale che a livello economico come
quello delle energie rinnovabili, una speciale
attenzione alle nuove tecnologie e all''interconnessione è d''obbligo se si vogliono
proporre ai propri clienti soluzioni all''avanguardia dal punto di vista tecnologico. SISTEMA DI CONTROLLO
PER TURBINE EOLICHE
Davide Schito Grazie.


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