Inzwischen hat der Kraftwerksbetreiber typische IO-Link-Vorzüge auch bei Diagnose und Wartung kennen und schätzen gelernt. Die integrierte Verkabelungslösung der Projektpartner Andritz Hydro und Balluff hat das Potenzial, künftig auch in anderen Kraftwerksprojekten zum Einsatz zu kommen.
Nach mehr als 20 Jahren Unterbrechung ging Ende vergangenen Jahres die erste Turbine in Betrieb, inzwischen können mit allen vier Turbinen jeweils 22 MW eingespeist werden. Gemeinsam mit weiteren Unternehmen wurde die österreichische Andritz Hydro beauftragt, das Kraftwerk am Saint Paul River wiederaufzubauen. Dabei war Andritz Hydro für den gesamten Stahlwasserbau einschließlich der kompletten Elektronik, Antriebstechnik und Steuerung verantwortlich. Die sogenannten Einlaufschützen dienen zur Wasserzuführung an die Turbinen und Absperrung des Zuflusses im Fehlerfall wie beispielsweise beim Bruch einer Druckrohrleitung. Der Antrieb erfolgt hydraulisch. Über den gesamten Damm hinweg müssen mehrere Dutzend analoge und digitale Signale eingesammelt und der Steuerung zur Verfügung gestellt werden.
Verkabelungswirrwarr beseitigen
„Was die Komplexität betrifft, ist der Staudamm im Grunde nichts anderes als eine weit verzweigte Industrieanlage“, betont Bernd Schneider, Industriemanager Energie bei Balluff. Schon vor 10 Jahren hat das auf Industrie- und Fabrikautomation spezialisierte Unternehmen erkannt, dass IO-Link der geeignete Standard ist, den Kommunikationsnotstand und das Verkabelungswirrwarr zwischen Bus- und Prozessebene zu beseitigen.
Zwar verbindet Andritz Hydro und Balluff im Bereich des Turbinenbaus eine jahrelange Partnerschaft, IO-Link war bis dato im Unternehmen jedoch noch unbesetzt. Auch im Kraftwerksbau wird vorausgesetzt, dass Systemintegratoren ihre Komponenten zuhause im Rahmen einer Vorinbetriebnahme gründlich prüfen, bevor sie in kürzester Zeit montiert, in Betrieb genommen werden und in der Gesamtanlage reibungslos und ausfallsfrei funktionieren müssen. Andritz Hydro entwickelte gemeinsam mit den Technikern der österreichischen Niederlassung von Balluff ein schlüssiges Elektronik-Konzept, das einfache Verkabelung, Standardisierung und Modularität zum Ziel hatte.
An jedem der 10 Radial- und 4 Einlaufschützen sind zwei IO-Link-Master von Balluff in einem Schaltkasten montiert, die bis zu 20 unterschiedliche Signale im Feld einsammeln. Dazu zählen induktive oder mechanische End- und Positionsschalter, Sensoren zur Ermittlung der Drehbewegung der Radialgates, Steuer-, Regel- und Absperrventile, Signallampen und beleuchtete Schalter. Je zwei IO-Link-Master sind an den Hydraulik-Stationen montiert, um auch dort die beteiligte Sensorik und Aktorik einfach anzubinden. Ausnahmslos werden sämtliche Komponenten im Feld mit ein und demselben dreiadrigen Standardkabeltyp sowie mit einheitlichen M12-Steckern angeschlossen. Wo analoge Signale eines beliebigen Sensors nicht unmittelbar verarbeitet werden können, wandelt ein kompakter Zwischenstecker das analoge in ein störunanfälliges digitales Signal. Über die Stichleitungen eines IO-Link-Masters gelangen die Daten via Profibus DP zur Steuerungsebene. Weil das System redundant ausgelegt und das Stauwehr zweigeteilt ist, sind maximal 75 m zu überbrücken.
„Weil wir anstatt zu verdrahten nur noch standardisierte Kabel stecken mussten, brauchten wir für die Verkabelung weniger als die Hälfte der sonst üblichen Zeit. Mit IO-Link können Sie jedes Modul vorab im Werk testen und müssen vor Ort nur noch stecken, das senkt spürbar Kosten“, ist Berthold Wiesinger von Andritz Hydro überzeugt. Verdrahtungsfehler sind praktisch ausgeschlossen, die IO-Link-Verdrahtungsphilosophie spart Platz und schafft Übersicht.
Durchgängige Diagnose möglich
IO-Link trifft außerdem eindeutig lokalisierbare Diagnoseaussagen, die eine schnelle Störungs- und Fehlerbehebung und damit nur kurze Betriebsunterbrechungen zur Folge haben. „Aus irgendeinem Grund hatten wir in der Anlaufphase ein Problem mit einem Sensor-Hub: Der wurde einfach von einem Mitarbeiter ausgetauscht und neu bestückt. Der Hub erhält seine Daten anschließend vom IO-Link-Master, der die relevanten Parametrierwerte vorhält. Nach nur kurzer Unterbrechung war die Anlage wieder in vollem Umfang leistungsfähig“, sagt Berthold Wiesinger. Das ist von Vorteil überall dort, wo Anlagen nicht direkt vor der Haustür liegen und ein großer Teil der anfallenden Aufgaben auch von nicht spezialisierten Mitarbeitern ausgeführt werden können. Dank IO-Link ist Fernwartung bis auf Prozessebene möglich. Neben klaren Diagnosen und zielgerichteten Maßnahmen und Handlungsanweisungen im Störungsfall sind vorbeugende Wartungskonzepte einfach umsetzbar.
Berthold Wiesinger ist gedanklich schon einen Schritt weiter: Intelligente Sensorik wird die Anlagenverfügbarkeit in Zukunft weiter verbessern. „Sensoren, die Öltemperatur und Ölfeuchtigkeit messen, bei extrem beanspruchten Motoren Temperatur und Lager überwachen und bevorstehende Serviceintervalle selbständig mitteilen.“
Das Angebot universell einsetzbarer IO-Link-Produkte wächst derzeit stetig. Für den Anwender geht das einher mit weiteren Optimierungsmöglichkeiten bei Verkabelung, Diagnose und Parametrierung. „Balluff bietet beispielsweise einen Analog-Hub an, mit dem u. a. Temperaturfühler und Thermoelemente direkt an ein Modul angeschlossen werden können. Mit der Sicherheitslösung Safety over IO-Link lassen sich via IO-Link und Profisafe auch auf einfache Art und Weise sichere Zusatzeinrichtungen direkt anschließen. Die Lösung bietet Sicherheit bis PLe/SIL3.
Weitere Informationen über Safety over IO-Link
