저장윈디, Beckhoff 기술 품다!

TwinCAT ‘Wind Library’로 엔지니어링 비용 절감

저장윈디(Zhejiang Windey)사의 1.5MW 풍력터빈은 3개의 블레이드로 구성된 로터에 3포인트 베어링과 수평축으로 연결된 메인 샤프트, 3단계 유성기어로 구성된 드라이브 트레인과 이중 유도 발전기 등으로 구성된 고전적인 디자인으로 돼 있다.

그리고 이 풍력터빈의 자동화 플랫폼은 CX1020 Embedded PC와 EtherCAT I/O 터미널, TwinCAT ‘Wind Library’가 포함된 TwinCAT 제어 소프트웨어를 기반으로, 신뢰할 수 있는 안정적 운영 및 높은 효율성, 우수한 그리드 호환성, 그리고 극단적인 환경에서도 운영 가능한 안전한 설계를 자랑한다.

편집자 주

중국 항저우에 기반을 둔 저장윈디파워엔지니어링(Zhejiang Windey Power Engineering)은 2001년에 설립됐다. 저장기계&전기공학연구소의 풍력 연구부서에서 발전한 이 회사의 사업 영역은 풍력터빈 개발과 생산, 그리드 연결, 운영, 풍력 단지 유지관리를 포함하며, 여기에 풍력단지의 계획과 건설을 위한 엔지니어링 서비스도 제공한다.

TwinCAT, 풍력터빈 위한 개방형 제어 솔루션

저장윈디는 풍력터빈 엔지니어링을 위한 이상적인 기본 구조를 TwinCAT ‘Wind Library’에서 찾았다. 저장윈디의 로우 야오린(Lou Yaolin)씨는 “Wind Library는 유연한 자동화 프로그램의 설계가 가능한 완벽한 프로그램 구조와 다양한 펑션 블록(Function block)들을 제공한다”고 강조했다. 모든 라이브러리가 오픈 소스로 돼 있어, 사용자는 자율적으로 프로그램을 수정 또는 확장하거나 최적화할 수 있다.

하나의 툴로 시스템 진단과 관리

‘Wind Library’는 풍력터빈에 대한 프로세스 모니터링과 제어를 위해 수많은 관리와 진단 기능을 제공한다. 그 결과 엔지니어링 시간과 비용이 상당 부분 줄고, 사용자는 풍력터빈 제어 업무 중 사용자의 특정 제어 알고리즘 구현에 완전히 집중할 수 있게 됐다.

또, ‘Wind Library’는 프로세스 데이터와 이벤트 로깅을 위해 다양한 기능을 제공한다. 이를 통해 사용자는 기록된 파일(예를 들면, 플래시 디스크 또는 하드 디스크)의 시간 간격, 파일 이름 및 저장 경로뿐만 아니라, 저장된 데이터의 유형과 크기를 쉽게 조정할 수 있다.

‘Wind Library’는 컨트롤러의 CPU 점유율을 읽거나 EtherCAT I/O 모듈의 상태 확인 등 다양한 진단 관련 함수를 포함하고 있다. 이 진단 관련 함수는 필요시 언제든지 프로그램에서 호출해 터빈의 상태 관련 모니터링 데이터를 Status Code에서 사용할 수 있으므로 매끄럽고 신뢰할 만한 풍력 터빈 운영을 보장한다.

코드 자동 생성 툴

TwinCAT Wind Library는 소스 코드에서 사용 가능한 다양한 기능의 함수와 자동으로 코드를 생성하는 툴을 포함하고 있다. 이 툴로 I/O Signal, 파라미터, Status Code, SCADA 및 프로그램 내부 인터페이스 코드를 편리하게 생성하고 유지 관리할 수 있다. 이 툴로 데이터를 생성하면 엑셀 파일 또는 TwinCAT EXP 확장자 파일로 저장돼 사용자가 프로그램에 쉽게 첨부할 수 있다. 이러한 이유로 사용자는 보다 빠른 프로그램 개발이 가능하며, 코드 오류가 줄고 풍력터빈의 유지 관리도 매우 편리해진다.

액세스 관리 및 SCADA 인터페이스

‘Wind Library’는 사용자 액세스의 관리를 위한 함수들도 제공한다. 또한 모든 사용자에게 정밀하게 나뉜 액세스 권한을 허용한다. 총 100개의 액세스 레벨 이용이 가능한데, 0이 가장 낮은 레벨, 100이 가장 높은 레벨이다.

만약 사용자가 자신의 접근 레벨로 로그인을 하면, 사용자 레벨에서 접근 가능한 기능과 정보만이 이용 가능하다. 사용자의 ID와 패스워드는 암호화된 형태로 관리되며, 암호와 해독을 위한 함수는 라이브러리에 포함돼 있다.

또한, ‘Wind Library’는 사용자가 통신 인터페이스를 보유하지 않아도 TwinCAT PLC 기반의 시각화 기능(Visualization)을 제공한다. 모든 프로세스 데이터, SCADA 및 내부 인터페이스 데이터와 외부 SCADA(액세스 레벨 고려) 데이터를 화면에 표시하거나 동작시킬 수 있으며, Modbus 및 TCP/IP, OPC와 같은 통신 프로토콜 또한 액세스할 수 있다. 저장윈디는 데이터의 상호 작용을 위해 Modbus TCP와 SCADA 리모트 시스템을 사용하고 있다.

한편, TwinCAT을 적용한 1.5MW 규모의 첫 풍력터빈이 중국 장베이(Zhangbei) 풍력 단지에서 가동을 시작해 현재까지 안정적이고 신뢰성 있게 작동하고 있기 때문에, 저장윈디는 2013년 말까지 당사의 모든 풍력터빈 제어에 ‘Wind Library’ 적용을 계획했다.

FA Journal 편 집 국 (fa@infothe.com)

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