Dezentrale Feldbusverteilung im Kraftwerk

Die Anwendung

Kühltürme   

Kühltürme 

Immer häufiger kommen Feldbus-basierende Automatisierungssysteme in Kraftwerken zum Einsatz. So bieten die modernsten Kraftwerksleittechniken neben der Integration des Eigenbedarfes per IEC 61850 auch eine vollständige Anbindung der Prozess- und Verfahrenstechnik über Profibus DP.

Einheitliche Diagnose, durchgängige Kommunikation und einheitliche Engineering-Tools erlauben eine flexible Anpassung der Infrastruktur bei der Prozessoptimierung.

Systemstruktur zur Kraftwerksleittechnik

Kraftwerk Systemstruktur 

Beispiel für eine Systemstruktur zur Kraftwerkslweittechnik (SPPA-T3000, Siemens AG)

Verfügbarkeit des Kraftwerkes

Um eine möglichst hunderprozentige Verfügbarkeit des Kraftwerkes zu erreichen, spielt hier die Redundanz eine wichtige Rolle. Ausgehend von den redundanten CPUs der Steuerungen und redundanten Busmastern in der Leittechnik (Masterredundanz), werden häufig redundante Lichtwellenleiterlinien (Linienredundanz) in den eigentlichen Kraftwerksprozess geführt. Dort werden vor allem verfahrenstechnische Komponenten wie Motormanagement-Module, Aktorik, Sensorik, dezentrale Steuerungseinheiten und dezentrale I/O-Baugruppen direkt per Profibus DP an die Automatisierungsebene angebunden.  

Technische Hintergründe

Beim Profibus DP besteht bei einer Kupferverkabelung eine Abhängigkeit zwischen der Übertragungsrate und der maximalen Leitungslänge (siehe Tabelle). Werden längere Profibus DP-Linien im Prozess benötigt, so kann man die Leitungslänge der Kupferverkabelung mit entsprechenden Repeatern vergrößern. Eine weitere Möglichkeit, die Distanzen zu vergrößern, ist der Einsatz von Medienkonvertern zur Umsetzung von drahtgebundener Übertragung in LWL-basierter Übertragung. Mit dem Einsatz von LWL-Konvertern wird, bei größtmöglicher Störsicherheit und Potentialtrennung, eine sehr große Übertragungsdistanz erreicht und das bei gleichzeitig höchster Datenrate.

ÜbertragungsrateLeitungslänge (Kupfer)
9,6 kBit/s – 187,5 kBit/s1000m
500 kBit/s400m
1,5 MBit/s200m
3, 6, 12 Mbit/s100m

Die Lösung

Übersicht Kupfer/LWL Übertragung  

Übersicht Kupfer- und LWL-Übertragung

Phoenix Contact bietet Ihnen hierzu eine Vielzahl von Medienkonvertern zur Realisierung verschiedener Netzwerk-Topologien für die Kupfer- oder LWL-Verkabelung an. Mit diesen Geräten lassen sich sehr flexibel die typischen Netzwerk-Strukturen realisieren, wie Linien-, Stern- und Baumstrukturen sowie redundante LWL-Ringe. Der integrierte Bargraph gibt kontinuierlich Auskunft über die Übertragungsqualität der LWL-Strecke. Wird ein kritischer Pegel erreicht, erfolgt eine Frühwarnung über einen Schaltkontakt, bevor es zu einem Anlagenausfall kommt.

Einhergehend mit einem redundanten Versorgungskonzept für die Hilfsspannung liefern wir Ihnen auch individuelle Feldbus-Verteilstationen. Diese Stationen dienen z. B. zur Aufnahme von LWL-basierten, redundanten Profibus-Linien und der weiteren drahtgebundenen Unterverteilung bis an die Aktorik im Prozessumfeld. Hierbei überwacht das Redundanzmodul Quint ORING die Redundanz in der Versorgung der Feldbus-Verteilstation. Eine Versorgung der Prozessgeräte kann mit Hilfe von Geräteschutzschaltern ebenfalls direkt aus der Feldbus-Verteil-Station erfolgen. Die notwendige Potentialverteilung wird mit den Reihenklemmen in der Push-in-Anschlusstechnik realisiert, die ein werkzeugloses Stecken der Leiter erlaubt. Auf Wunsch werden die Anschlüsse der Feldbus-Verteil-Station nach dem Plug & Play-Prinzip durch Steckverbinder realisiert. Das reduziert die Montagekosten und erhöht deutlich die Fehlersicherheit.

Feldbus-Verteilstation

Feldbus-Verteilstation 

Beispiel einer Feldbus-Verteilstation 

Ihre Vorteile im Überblick

  • Erhöhung der Verfügbarkeit durch redundante Anbindung an die Hauptleitebene
  • Überwachung der LWL-Streckenübertragung
  • Anschlussstecker am Gehäuse für Kupfer- und LWL-Leitungen
  • Individuell anpassbare und montagefertige Schaltschranklösung
  • Einzelstörmeldungen via PROFIBUS bei:
    - Verfügbarkeitseinschränkung der redundanten Spannung
    - Auslösen eines Geräteschutzschalters
    - Unterschreitung der Systemreserve der LWL-Strecke

PHOENIX CONTACT AG

Zürcherstrasse 22
CH-8317 Tagelswangen
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