Řízení fotovoltaických elektráren programovatelnými logickými automaty UniPi

Reference

Jak monitorovat, plánovat a řídit provoz vícero solárních elektráren na dvou kontinentech, z jednoho centrálního dispečinku a s minimálními nároky na personál?

Společnost Photon Energy se sídlem v Amsterdamu nabízí zákazníkům komplexní služby v oblasti solárních elektráren a v současnosti provozuje či rozvíjí více než 100 střešních i pozemních solárních systémů v šesti zemích světa o celkovém výkonu 50 MWp. Řízení a monitoring takto rozsáhlých systémů vyžaduje výkonné a spolehlivé řídící jednotky. Zástupci Photon Energy se proto s požadavkem na vývoj odpovídajícího kontroléru obrátili na tým vývojářů z UniPi.technology.

Požadavkem Photon Energy byl vývoj vlastního kontroléru, který by splňoval hardwarové požadavky nové generace; jmenovitě šlo o vysoký výkon procesoru pro provoz vlastních aplikací, čtveřice rozhraní RS485, 8GB paměť pro uchovávání dat a I/O moduly. Tyto požadavky pak měly být zkombinovány s komunikačním a monitorovacím rozhraním PECOM vyvinutým firmou Photon Energy.

Jako základ byla použita jednotka Axon S115, disponující čtveřicí sériových linek RS485 pro komunikaci s velkým množstvím externích zařízení. Kromě standardní výbavy pak jednotka určená pro Photon Energy disponuje i přídavnou funkcionalitou v podobě tzv. HUBu, který má za úkol transformaci a agregaci dat a jejich následné odesílání do systému PECOM. Výsledný produkt byl pro potřeby zákazníka přeznačen na Commander PE115S, samotná jednotka i celé balení pak byly opatřeny firemním logem Photon Energy a provedeny v barvě vybrané zákazníkem.

Výsledný produkt umožnil posílit původní funkcionalitu o možnost spouštění aplikací s vyššími hardwarovými nároky (systém PECOM firmy Photon Energy) a zároveň i snížit počet potřebných hardwarových prvků v rozvaděči.

Snímky uživatelského prostředí systému PECOM

Specializované modely

Model Axon S115 není jediným specializovaným modelem kontroléru v nabídce UniPi. V rámci nejnovější produktové řady UniPi Axon mají zákazníci k dispozici i další dva specializované modely Axon S205 a Axon S505. Společně s modelem S115 tvoří tyto kontroléry trojici PLC s architekturou přizpůsobenou pro specializované automatizační úlohy.

Výše zmíněný model Axon S115 je díky čtveřici sériových linek vhodný jako komunikační uzel pro vysoký počet zařízení. Jednotka je tak schopna komunikovat s až 100 zařízeními a lze ji proto využít pro vytváření rozsáhlých automatizačních sítí. V kombinaci s rozšiřujícími moduly Neuron Extension pak můžete s Axonem S115 vytvořit síť čítající až 2880 vstupů a výstupů. Široká konektivita je zajištěna dvojicí sériových linek RS485, jednou sériovou linkou RS232 a sběrnicí 1-Wire pro připojení různých jednoduchých senzorů (teploměry, vlhkoměry apod.)

Model Axon S205 je vybaven osmi digitálními vstupy a osmi reléovými výstupy. Digitální vstupy jsou navrženy pro vyčítání binárních logických stavů reprezentovaných úrovní napětí, jednotka tak skrze ně může přijímat údaje z binárních zařízení jako jsou např. spínače osvětlení, hladinové senzory, pohybové senzory apod. Vstupy můžete rovněž připojit k S0 výstupu elektroměrů a dalších pulzních měřičů (vodoměry, plynoměry apod.) a použít kontrolér k odečtu spotřeby energií. Reléové výstupy jsou pak určená pro spínání dvojstavových zařízení s vyšším proudovým odběrem jako jsou žárovky, pumpy, kotle, případně silnější externí relé. Výsledná kombinace je obzvláště vhodná například pro řízení osvětlení, dálkové ovládání garážových vrat, systémů zavlažování a dalších podobných aplikací. Vedle toho jednotka disponuje i sériovou linkou RS485 a sběrnicí 1-Wire.

Model Axon S505 pak disponuje čtyřmi analogovými vstupy a čtyřmi analogovými výstupy. Jednotka tak může odečítat údaje z analogových senzorů, jako jsou tenzometry či tlakoměry. Vedle toho můžete vstupy na kontroléru použít i k měření proudu, napětí, případně k odečtu údajů z odporových teploměrů. Analogové výstupy pak lze užít k regulaci vícestavových zařízení za pomoci 0-10V napětí. Na základě údajů ze vstupů tak lze tak ovládat a regulovat například vícestavové ventily, stmívače osvětlení, servomotory, akční členy různých strojů a další. I model S505 je vybaven rozhraním RS485 a sběrnicí 1-Wire.

Všechny uvedené modely sdílejí výbavu společnou všem modelům řady Axon. Kontroléry této řady jsou standardně poháněny průmyslovým počítačem se čtyřjádrovým ARM procesorem o taktu 1,2 GHz a 1GB RAM, pro ukládání dat a programů pak slouží interní 8GB eMMC paměť. Standardem je také 1Gbit Ethernet pro síťovou komunikaci a dvojice portů USB 2.0.