FEBBRAIO 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
I
l controllo, la protezione e il monito-
raggio della centrale si basano su una
piattaforma di controllo Beckhoff con PC
embedded, I/O Ethercat e software di
automazione TwinCAT, installata dalla
società argentina Icsa Automation. Icsa Auto-
mation, con sede a Luján de Cuyo, Mendoza,
Argentina, è specializzata nell’automazione di
centrali idroelettriche e centrali eoliche. Fon-
data nel 1982, ha già portato a termine oltre
400 progetti in 24 Paesi. Nel 2010, ha automa-
tizzato la centrale di La Ínsula, alimentata dai
fi umi Chinchiná e Campoalegre, che consiste di
tre unità turbina Francis. Per questo impianto,
Icsa ha sviluppato un sistema integrato di con-
trollo, protezione e misura basato su tecnolo-
gia Beckhoff.
PC embedded svolgono
compiti complessi
I sistemi di controllo Icsa per progetti idroelet-
trici contengono vari sottosistemi, come rego-
latori di tensione per i generatori, controllori
delle valvole di ammissione delle acque alle
turbine, monitor di velocità delle turbine, misu-
ratori di qualità della rete, controllori dei freni,
un sistema di raffreddamento, un sistema di
lubrifi cazione, un interruttore principale di rete
e apparecchiature di sincronizzazione. I vari
relè di protezione rappresentano un sottosi-
stema molto importante: comunicano tramite
protocollo IEC 60870-5-104 con il PC embedded CX1020. Diversi i loro
compiti principali: la gestione e il coordinamento dei diversi sottosi-
stemi generatori durante le procedure automatiche di avviamento e ar-
resto, la sincronizzazione dell’unità, la regolazione dei valori impostati
per la potenza e tensione effi caci, il monitoraggio della temperatura,
il monitoraggio di eventi con una risoluzione del millisecondo, il con-
trollo del riduttore, la misura delle variabili elettriche, il monitoraggio
dei sistemi generatori elettrici e meccanici ausiliari, il controllo del
sistema di raffreddamento e il monitoraggio del sistema delle acque di
scarico della centrale. I controllori scambiano dati attraverso Ethernet
e, in caso di emergenza, è disponibile un cablaggio diretto ridondante.
L’impianto è controllato e monitorizzato tramite una stazione operatore
locale con software Scada e include la visualizzazione grafi ca delle tur-
bine, dei generatori, del riduttore, dei sistemi ausiliari ecc. Il software
Scada elabora anche gli allarmi, la visualizzazione delle sequenze di
eventi, la visualizzazione di tendenze grafi che, la produzione di rap-
porti, la memorizzazione dei dati storici, l’assistenza all’operatore delle
macchine ecc. I vari sottosistemi comunicano attraverso il protocollo di
telecontrollo IEC 60870-5-104, supportato dal software di automazione
TwinCAT PLC. L’architettura di controllo Beckhoff permette il monito-
raggio e il controllo remoto da due diversi centri di controllo, che rice-
vono tutti i dati necessari per
la gestione della centrale,
come allarmi, dati di stato,
eventi, misure ecc.
Precisa
sincronizzazione
del tempo
Uno dei compiti più impor-
tanti nelle centrali idroelet-
triche è la registrazione dei
cambiamenti di stato e della
sequenza di eventi. Questa
funzione permette agli in-
gressi digitali di fornire un
timestamp agli eventi con una risoluzione del millisecondo, di buffe-
rizzarli localmente e, infi ne, di trasmetterli senza perdite a un livello
di monitoraggio superiore. La sincronizzazione del tempo è ottenuta
utilizzando il Precision Time Protocol Ieee 1588. Il terminale Ethercat
EL6688, come interfaccia di sincronizzazione esterna Ieee1588, e un
clock GPS master nella sala di controllo della centrale.
Programmazione universale dei controlli
Per i generatori e le funzioni ausiliarie sono stati usati quattro PC
embedded CX1020 Beckhoff, mentre il sistema di raffreddamento, la
cabina pompe e la pompa di aspirazione sono controllati ciascuno da
un CX9010. I PC embedded ricevono i segnali dal campo attraverso i
terminali d’ingresso e uscita digitali collegati. La programmazione è
stata eseguita con il software di automazione TwinCAT PLC. La libreria
Modbus RTU del TwinCAT PLC è stata usata per la connessione dei
controllori con i misuratori di qualità della rete e l’interfaccia operatore.
La comunicazione fra i controllori, il sistema Scada locale e il centro di
monitoraggio remoto avviene attraverso il protocollo di telecontrollo
IEC 60870-5-104, che è integrato nella libreria del TwinCAT PLC.
Beckhoff Automation
LA CENTRALE IDROELETTRICA DI LA ÍNSULA, PROVINCIA
COLOMBIANA DI CALDAS, HA UNA POTENZA EFFICACE
DI 33 MW
CONTROLLO
EFFICIENTE
DELLE CENTRALI
IDROELETTRICHE
di
Lucrezia Campbell
CX1020 per il controllo del generatore e funzioni ausiliarie
