Datenerfassung und Fernsteuerung von Blockheizkraftwerken (BHKW)

Überwachung und Steuerung für dezentrale BHKWs.

Die Firma Sokratherm in Hiddenhausen ist Hersteller von Blockheizkraftwerken mittlerer Leistungsklasse (40 bis 400 Kilowatt), die europaweit zur effizienten Erzeugung von Strom und Wärme aus Erdgas, Klärgas oder Biogas eingesetzt werden.

Die vorhandene Software zur Überwachung wird durch ein modernes, sicheres, internetbasierendes System ersetzt und bietet neben den Informationen auch zusätzliche Steu­erungsmöglichkeiten. In Zusammenar­beit mit JessenLenz Lübeck ist jetzt ein System entstanden, das sowohl die Datenerfassung als auch die Fernsteuerung problemlos über das Internet ermöglicht.

Schema: Webbasierte Datenerfassung und Fernsteuerung.

Die Daten der Blockheizkraftwerke, von denen einige bereits am Netz sind, liefert die auf einem Industrie-PC basierende iPC BHKW-Steuerung.

In der Grafik ist die softwaretechnische Umsetzung der Verbindung zwischen der Steuerung und dem webbasierten Auswertungs- und Steuerungssystems dargestellt. Die Überwachungsfunktion und die Steuerungsfunktion sind in zwei unterschiedlichen Prozessen umgesetzt. Zusätzlich bietet das System die Möglichkeit, auch eine Fernprogrammierung der Steuerung durchzuführen. Die Überwachungsfunktion als passiver Prozess der lokalen Bedieneinheit setzt sich aus zwei Komponenten zusammen. Die Steuerung der Maschine ist als SPS bezeichnet. Der Data Collector greift per Pull-Methode auf die Steuerung zu, um alle Rohdaten zu erhalten. Der Abrufzyklus kann frei konfiguriert werden und ist in diesem Beispiel mit einer Minute angegeben.

Beide Geräte kommunizieren über die Automation Device Specification (ADS). ADS beschreibt eine geräte- und feldbusunabhängige Schnittstelle, die die Art des Zugriffs auf ADS-Geräte regelt.

Der Data Collector überträgt die Rohdaten über eine VPN-Verbindung an den Webserver. Die Anzahl der Webserver ist skalierbar, so dass diese an die Anforderungen angepasst werden können. Der Webserver übermittelt die Rohdaten an die Datenbank, die ebenfalls skalierbar ist. Die Webclients fordern die benötigten Daten beim Webserver an, der diese strukturiert und grafisch aufbereitet an den Webclient übermittelt.

Der aktive Prozess ist mit zusätzlichen Sicherheitsstufen versehen, damit un­­au­to­risierte Zugriffe ausgeschlossen wer­den können. Der Fernsteuerungsclient kommuniziert mit dem Dispatcher über eine SSL-Verbindung (Secure Socket Layer), also verschlüsselt. Der Dispatcher ruft die Authentifizierungsinformationen aus der Datenbank ab. Der Dispatcher wird mit der Steuerung über VPN (Virtual Private Network) verschlüsselt verbunden. Innerhalb dieses Prozesses fungiert der Dispatcher als autorisierende, authentifizierende und protokollierende Instanz. Dies wird mit dem Begriff AAA bezeichnet. In dieser Instanz werden die Rechte des Users geprüft, damit sichergestellt werden kann, welche Informationen dem User zur Verfügung gestellt werden und ob der User die Steuerung bedienen darf. Der Dispatcher protokolliert zudem fortlaufend die ausgeführten Aktionen (zum Beispiel Login, Konfigurationsbefehle) in der Datenbank. Die Vorlagen für die unterschiedlich berechtigten Fernsteuerungsclients können vom Administrator erstellt oder angepasst werden.

Sokratherm BHKW-Doppelanlage mit insgesamt 478 kW el. Leistung und 91 Prozent Gesamtwirkungsgrad.

Fern-Programmierung der Steuerung

Die Fernprogrammierung der Steuerung erfolgt durch einen Client, der über eine VPN-Verbindung direkt auf die Steuerung und die Datenbank zugreifen kann. Dem Programmierer stehen dabei unterschiedliche Mittel zur Verfügung:

a.    Eine Fernwartungsverbindung kann aufgebaut werden, um einen Direktzugriff auf die grafische Oberfläche der Steuerung zu erhalten.

b.    Der Steuerungsprogrammierer be­nutzt
eine FTP-Verbindung zum Trans­­ferieren von Dateien auf die Steuerungseinheit oder erstellt ein Online-Update.

Sokratherm–BHKWs grün: in Betrieb, rot: außer Betrieb, grau: in Vorbereitung.

Die entstandene Lösung ermöglicht sowohl die mobile Datenerfassung als auch die Fernsteuerung von BHKWs. Dadurch kann eine beliebige Anzahl von dezentralen BHKWs zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengeschaltet werden, um Strom und Wärme effizient und bedarfsoptimiert bereitzustellen.

Mit dieser Zusammenarbeit haben beide Unternehmen bewiesen, dass Visionen mit dem richtigen Know-how jederzeit umsetzbar sind. <<

Kontaktdaten:
 
JessenLenz GmbH
Telefon 0451 873600

Sokratherm GmbH
Telefon 05221 96210

 

Hans-Jürgen Lenz