Aktuální vydání

celé číslo

12

2019

Automatizace v energetice a pro efektivní využívání energie

Bezpečnost strojů a zařízení, bezpečnostní PLC moduly

celé číslo

Malé vodní elektrárny řízené na dálku

Vodní plochy jsou důležitým zdrojem pitné a užitkové vody. Ministerstvo zemědělství v letošním roce prověří, zda je reálné postavit na území České republiky další čtyři vodní nádrže. Kromě zadržování vody je důležitá i možnost výroby elektřiny z nahromaděné spádové energie vody, která může být využívána k pohonu turbín. V České republice nyní existuje na 65 lokalit, kde by takové vodní nádrže mohly být postaveny. Malé vodní nádrže je ale možné realizovat i na menších vodních tocích.

 
Mezi důležité firmy na trhu automatizační techniky patří společnost Panasonic Electric Works, jejíž výrobky mohou v nepřetržitém režimu řídit bezobslužný chod elektráren, a přitom obsluha může být kdykoliv v případě výjimečností upozorněna na nestandardní chování soustavy či na poruchu.
 

Řídicí systémy pro dálkové ovládání vodních zdrojů

Velmi dobré zkušenosti s řídicími systémy pro dálkové ovládání vodních zdrojů (Telecontrol Application Water Supplies) mají v sousedním Německu. Jako vzorové příklady uveďme několik projektů, které tam byly v minulých několika letech realizovány pro ovládání malých vodních elektráren a pro získávání pitné vody.
 

Ovládání tří výpustí – Belm

Ve městě Belm se pro pohon turbín a generátorů elektrické energie používají tři vodní výpusti. Základem řídicího systému jsou tři PLC FP0C10CRS s jednotkou GSM M20T. Ty jsou využívány k ovládání jednotlivých výpustí a řídicí signály zde putují obousměrně prostřednictvím datových přenosů GSM. Jednotky GSM-M20T jsou určeny k příjmu a zpětnému předávání dat do datové sítě, programovatelné automaty se starají o otevření a zavření výpustí včetně kontroly zajištění v obou pracovních polohách a o spuštění generátoru a jeho sfázování a propojení s elektrickou sítí. Tento model patří mezi řešení určená pro chytré elektrické sítě (smart grids) a slouží k vykrývání odběrových špiček. Přínosem řešení je to, že pro přenosy dat nebylo nutné budovat kabelový spoj. Systém dodává obsluze informace o průtoku vody, výšce hladiny vody i o velikosti výkonu dodávaného do distribuční sítě a množství spotřebovávané energie v případě, kdy zařízení elektřinu nevyrábí, a naopak ji odebírá. Systém předává i varovné SMS mobilnímu telefonu servisu, který zajistí operativní zásah, je-li ho třeba, nebo provede patřičné operace prostřednictvím přístupu na dálku.
 

Přečerpávací elektrárna – Baierbrunn

Řešení malé přečerpávací vodní elektrárny ve městě Baierbrunn je postaveno – díky přímé viditelnosti mezi elektrárnou a vodním rezervoárem – na mikrovlnných pojítkách. Výkonná jednotka, umístěná v dolní stanici, se stará o chod celého systému turbín s reverzním chodem, umožňujícím přečerpávat vodu do horního rezervoáru. Rádiovým pojítkem se získávají informace o poloze hladiny v horní stanici a v případě potřeby se ovládají výpusti v horní stanici, které spouštějí vodu k turbínám. Obsluha má možnost získat mj. informace o stavu vody v horní nádrži, o průtoku směrem vzhůru při čerpání či samospádem při výrobě elektřiny i o mimotolerančních stavech, které je nutné řešit.  

 
Systém zásobování pitnou vodou – Bad Heilbrunn

Posledním řešením je systém pro zásobování pitnou vodou v městě Bad Heilbrunn, kde automatizační jednotka PLC FP2 ovládá několik čerpadel na základě množství vody v rezervoáru. Systém využívá kabelové propojení páteřního typu, které se na koncích mění ve tvar hvězdicový. Jednotlivá „ramena“ hvězdicové sítě ovládají vodní čerpadla dodávající vodu do rezervoáru. Na sběrnicovém okruhu jsou připojeny jako ovládací členy PLC FP0T32CP a jako výkonné členy spínače MD1200.
 

Výhodou je operativnost a pružnost

Všechna popsaná řešení jsou lety prověřená a spolehlivě fungující, proto jsou vhodná pro použití v podobných úlohách i dnes. Programovatelné automaty společnosti Panasonic Electric Works zajišťují optimální zpracování dat a pravidelnou dodávku vody či ovládají výrobu elektřiny. Dálkový přístup k jednotlivým akčním členům je realizován datovou sítí GSM, rádiovými pojítky nebo datovou kabeláží. K nastavování programovatelných automatů lze využít možnosti správy na dálku bez nutnosti dojíždět až na místo instalace PLC (což má mj. i pozitivní ekologický dopad). Jednotlivá zařízení je však možné
ovládat také přímo na místě buď připojením počítače (laptopu), nebo pomocí dotykových operátorských panelů.
 

Operátorské panely HM500

Vhodnými panely pro tyto i jim podobné úlohy mohou být operátorské panely Panasonic řady HM500. Ty charakterizuje vynikající kombinace funkčnosti, velkého výpočetního výkonu a nadčasového designu v odolném celokovovém provedení. K dispozici jsou čtyři typy s úhlopříčkami TFT displeje 4,3", 7", 10,4" a 13,4" a s LED podsvícením. Ty lze instalovat ve vodorovné i svislé poloze. Panely mají ethernetové rozhraní s podporou VNC (Virtual Network Computing) pro využití specifických aplikací i dálkového přístupu. K dispozici je jednoduché a intuitivní vývojové prostředí HMWIN s pokročilými funkcemi pro přípravu projektu. Pro zachování optimální součinnosti PLC a HMI je umožněn přímý import proměnných z programu Control FPWIN Pro (vývojové prostředí pro programování PLC Panasonic). Díky možnosti tvorby grafického obslužného rozhraní pomocí jmenovaných vývojových prostředí je dosahováno vysoce přehledného ovládání.
 

Fotoelektrický senzor FX-300

Fotoelektrický senzor FX-300 (obr. 2) ve funkci detektoru otevření klapek opticky snímá polohu výpusti a detekuje, zda je otevřená či zavřená. Doba odezvy zařízení je 35 μs (u modelu FX-301HS). Pro optimální nastavení stačí jen dva přepínače a výhodou je i použití externí komunikace prostřednictvím rozhraní RS-485.
 

Průtokoměr FM-200

Velikost průtoku se zjišťuje průtokoměrem Panasonic FM-200 s integrovaným displejem, vhodným pro široké spektrum úloh. Přednastavené hodnoty se zobrazují na vestavěném dvoubarevném displeji, umožňujícím tak okamžitou kontrolu aktuálního stavu. Výhodou průtokoměru je přesnost ±3 % FS (rozsahu měřidla) a velká rychlost odezvy. Dva snímače teploty, umístěné po obou stranách snímače, detekují rozložení tepla proudící kapaliny. Pro účely popsané v tomto článku je vhodná i varianta pro měření velkých průtoků, až 1 000 l/min. Zařízení může pracovat v režimu malé spotřeby energie,
tzv. eco režimu.
 

Hladinoměr CX-400

Ke snímání hladiny kapalin lze s výhodou použít hladinoměry Panasonic řady CX-400 (obr. 3). Je možné použít buď dva snímače ke hlídání minimální a maximální hladiny, nebo pole těchto snímačů a vyhodnocovat tak okamžitý objem vody v rezervoáru či v nádrži. Podle toho se potom systém chová a určuje, zda je možné otevřít ventil vedoucí vodu k turbínám nebo vypnout jedno čerpadlo a zapnout další při zásobování rezervoáru vodou ze studní. Díky nové technice Panasonic ASIC (Application Specific Integrated Circuit) mají snímače až o 60 % menší spotřebu než dříve.
 

Snímač přítomnosti osob EQ500

Důležité je i zjišťování pohybu osob v zabezpečených prostorech či před nimi, např. pro detekci neoprávněného vniknutí nepovolané osoby do místnosti s řídicí a řízenou elektronikou. Stejně tak je důležité využití detektorů k bezpečnostním funkcím – např. při vstupu technika do objektu se spustí alarm nebo se může vypnout přívod vysokého napětí. To slouží k ochraně zdraví pracovníků. EQ-500 (obr. 4) jsou snímače dvoucestného typu v kompaktním provedení s funkcí potlačení pozadí a popředí (u typů pro stejnosměrné napájení) a se snímacím rozsahem až 2,5 m. Výhodou je, že tento snímač může pracovat i v prostředí se stříkající vodou či v prašném prostředí (krytí IP67). Doba odezvy je 2 ms.
 

Závěr

Společnost Panasonic Electronic Works věnuje velkou pozornost šíři a záběru nabízené výrobkové základny, aby mohla pokrýt všechny požadavky zákazníků, ať standardní, či nestandardní. Tento článek jistě přesvědčil o tom, že ani v případě, kdy je třeba řešit problematiku výroby elektrické energie nebo zásobování vodou, Panasonic nenechá techniky na holičkách a dokáže jim nabídnout vše potřebné pro realizaci takového projektu.
(Panasonic Electric Works)


Obr. 1. Operátorské panely Panasonic řady HM500
Obr. 2. Fotoelektrické senzory FX-300 mohou pracovat ve funkci kontroly dovření klapek
Obr. 3. Ke snímání hladiny kapalin lze využít senzory Panasonic CX-400
Obr. 4. Ke zjišťování přítomnosti člověka v zabezpečeném prostoru lze použít snímače Panasonic EQ-500