사례③ 풍력발전
풍력 터빈 세이프티 혁명

풍력 기지는 이제 많은 지역에서 일반적인 경관 요소가 되었다. 풍력 터빈 발전 시스템은 사용 가능한 에너지의 깨끗한 공급원이다. 그러나 풍력 터빈 발전 시스템은 다른 기계와 마찬가지로 엄격한 세이프티 요구 사항을 준수해야 한다. B&R의 진보적인 세이프티 솔루션은 풍력 터빈 제조업체들이 이러한 요구사항을 충족시키는 데 필요한 모든 도구를 제공한다.

풍력 터빈은 극단적인 기상 이변을 포함한 가능한 모든 조건에서 안전하게 작동하도록 설계되어야 한다. 규제는 풍력발전의 모든 측면을 통제하는 자리에 있다. 또한, 제조업체를 위한 가이드라인 역할을 한다.
Germanischer Lloyd(GL)의 ‘풍력발전 인증서를 위한 가이드라인’이나 풍력발전용 IEC 61400표준에 의한 인증서는 풍력발전 회사들을 위한 품질 표시를 제공한다.
GL 가이드라인의 주요 핵심은 있을 수 있는 예정된 터빈의 수명을 초과하는 모든 부하 시나리오를 정의하는 것이다. 이러한 시나리오 밖의 모든 조건에서 정의되지 않은 터빈 동작이 발생할 수 있다. 최악의 경우에 인력과 장비에 위험을 초래할 수 있다. 세이프티 솔루션의 목적은 이러한 문제가 절대 발생하지 않도록 보장하는 것이다. 이것은 ISO EN 13849 ‘기계의 세이프티’에 맞춰 라인의 최신 세이프티 시스템을 요구하는 GL 가이드라인의 2010년 에디션의 최신 버전에서 중요한 업데이트에 대한 이유이다.
B&R의 통합 세이프티 기술은 또 모든 요구 사항을 충족시키고 최대한의 세이프티를 제공하는 세련되고 우아한 방법이다. 시스템은 IEC 61508에 따른 SIL 3과 ISO EN13849에 따른 퍼포먼스 레벨로 평가되고 있다. 견고함은 유효하기 때문에, B&R 세이프티 기술은 가장 까다로운 환경에서도 쉽게 처리 할 수 있다. 이것은 해상 사용에 대한 GL 인증으로 확인되었다.

가장 빠른 세이프티 시스템 그리고 줄어든 부하

B&R 세이프티 기술의 가능성은 거의 무한하다. 또한, 시장에서 가장 빠른 솔루션 중 하나이다. 시간 데이터는 프로세싱 사이클을 포함해서 세이프티 모듈 입력에서 세이프티 모듈에 출력될 때까지 7밀리 세컨드의 응답 시간을 달성했다. 이러한 빠른 반응은 더 부드럽게 시스템을 종료하기 위해 설정하는 파라미터로 가능하다. 현재 작동 모드를 고려한 것처럼 세이프티 위험에 지능적인 응답은 시스템의 부담을 더 줄일 수 있다.
또한, B&R 세이프티 기술은 메인 제어 시스템에 완벽하게 통합될 수 있다. 메인 제어 시스템의 관점에서, 세이프티 구성 요소는 다른 어떤 I/O 모듈과 같이 동작한다. 반대로, 세이프티 모듈은 메인 제어 시스템의 모든 데이터에 접근할 수 있다. 이것은 제한이 없는 메인 제어 시스템에서 단계 시퀀스 구현, 복잡한 폐루프 제어 알고리즘 및 위치 시퀀스도 가능하게 만든다. 또한 메인 제어 시스템에서 직접적으로 제어되는 안전한 출력과 기존의 검증된 도구를 사용하는 것이 가능하다. 백그라운드에서 세이프티 제어 시스템은 단순히 모니터링만 하고 위험 상태가 감지될 때에만 관여한다.
완벽하게 통합된 세이프티와 표준 제어 시스템의 또 하나의 분명한 장점은 배선을 최소화할 수 있다. 세이프티 모듈은 E-Stop 버튼과 같이 세이프티 센서의 근처에 단순히 위치하고 있다. 표준 시스템은 안전 모듈에 접근할 수 있기 때문에 두 시스템을 교차하는 배선이 필요 없다.



세이프티 데이터는 시스템 버스를 통해서 전송되고, 다양한 유형의 배선을 통해서 분산될 수 있다(예로 구리 또는 광섬유). 터빈 엔클로저와 타워의 바닥 사이에 추가적인 세이프티 배선이 필요 없다.
세이프티 애플리케이션을 위한 개발 환경은 B&R의 자동화 툴인 오토메이션 스튜디오에 완벽하게 통합되었다. 그래픽 프로그래밍과 인증된 펑션 블록은 세이프티 애플리케이션의 프로그래밍을 간단하고 직관적이게 만든다. 사용자는 또한 복잡한 애플리케이션을 만들거나 기존의 솔루션을 이식하기 위해 ANSI C 또는 C++과 같이 높은 수준의 프로그래밍 언어로 사용자 세이프티 펑션 블록을 개발하는 것이 자유롭다.

원격 지점에서의 에러 확인과 소프트웨어 업데이트

B&R은 가장 멀리 떨어진 위치에서도 연결될 수 있는 세이프티 시스템을 위한 인증된 원격 접근 인터페이스를 구현했다. 예를 들어, 이 인터페이스는 세이프티 애플리케이션을 업데이트하는 데 사용할 수 있다. 적합한 측정 감시 카메라 또는 특수 센서처럼 적합한 조치가 시스템이 안전하도록 확실하게 할 수 있다면 원격 지점에서 에러 또한 확인할 수 있다. 이러한 유형의 솔루션은 Germanischer Lloyd 가이드라인에서 명시적으로 허락된다.
세이프티 데이터의 통신을 위해 B&R은 오픈 소스인 openSAFETY 프로토콜을 사용한다. 세이프티 센서 및 구성 요소 제조업체는 센서 또는 구성 요소 자체의 기능을 증명함으로써 혜택을 누릴 수 있다.
또한, 다른 세이프티 프로토콜과 달리, openSAFETY는 어떤 특별한 필드버스에 묶이지 않는다. 데이터 패킷은 안전하고 모든 데이터 채널에 전송될 수 있다. 고객은 필요에 따라 다른 제조업체의 제품을 짜맞출 수 있고 선호하는 필드버스를 사용하는 것이 자유롭다.

시스템 전체의 세이프티 솔루션

B&R 세이프티 기술의 전적인 투명성과 openSAFETY 표준의 사용은 B&R의 안전한 제어기의 다른 것과 서로 자유롭게 통신할 수 있다. 이것은 전체 풍력 기지와 서브시스템으로 설정한 각 터빈에 걸쳐있는 세이프티 네트워크 배치 또는 이중화 설정을 가능하게 만든다. 여전히 세이프티를 위한 모니터링을 할 수 있게 하면서, 바람의 속도와 방향 또는 결빙 축적에 대한 각각의 센서를 풍력 기지의 모든 터빈에 대한 필요성을 배제한다.
과도한 바람 때문에 하나의 터빈이 종료될 때, 나머지는 경고받을 수 있다. 이것은 터빈이 종료할 준비를 할 수게 하고, 구성 요소에서 프로세스가 덜 거슬리게 한다.
오직 시간만이 풍력 터빈을 위한 세이프티 기술을 어떤 방향으로 개발할 것인지 알려줄 것이다. B&R 세이프티 기술은 현재와 미래에 풍력 터빈 혁신을 위한 최신 시설의 기반이 될 것이다.

Peter Kronberger B&R 프로젝트 매니저