Referenzen EtherCat
Ansteuerung von Simulations-Schaltwarten in Kernkraftwerken, in Kommunikation mit einem Simulationsrechner:
Erfassung und Ansteuerung von bis zu 35.000! Bedien- und Anzeigegeräte innerhalb von 30 ms im Kernkraftwerk Krümmel.
Weitere 10 Schaltwarten in Kernkraftwerken in Japan und der Schweiz in LON Technologie.
Simulationsschaltwarten sind 1:1-Nachbildungen der Originalschaltwarten von Großkraftwerken. Leitstände mit bis zu 50 m Länge, voll bestückt mit Schaltelementen, Signallampen, Monitoren und Instrumenten. Angesteuert werden diese Befehls- und Meldegeräte jedoch nicht aus dem realen Bereich eines Kernkraftwerkes, sondern von einem Simulationsrechner. Über diesen werden Übungsprogramme auf die Simulationsschaltwarte gebracht und dienen zur Schulung und Weiterbildung des Betriebspersonals, das hier dieselben Arbeitsbedingungen und Anforderungen vorfindet, wie sie in der Realität beim Bedienen und Überwachen der Anlage vorkommen können. Dies ist ein wichtiger Beitrag für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken.
Aufgabenstellung:
Bei dem Projekt Krümmel wurde gefordert, die Anzahl von 35000! Wartengeräten mit einer Abtastfrequenz von 32 Hz zu erfassen. Konkret bedeutet dies, dass die Verzögerungszeit zwischen Eingabe eines Schaltbefehles und dessen Rückmeldung in jeder Betriebssituation unterhalb der menschlichen Reaktions- und Wahrnehmungsgeschwindigkeit von 100ms liegen musste. Eine weitere erschwerende Forderung war, dass das alte 19“ Kartensystem einfach ausgetauscht werden sollte unter Beibehaltung der gesamten Verdrahtungs - und Anschlusstechnik. Es mussten somit pinnkompatible I/O-Komponenten passend zum alten System entwickelt werden. Der Grund waren nicht mehr lieferbare Ersatzteile des Erstausrüsters, einem deutschen Elektrokonzern.
Realisierung:
Die Firma UNITRO-Fleischmann erhielt den Zuschlag aufgrund der guten Erfahrungen von Kunden mit ihren Systemen. Es wurden seit 1998 über zehn Full-Scope- Simulationsschaltwarten im In- und Ausland mit einer Ansteuerelektronik von UNITRO-Fleischmann ausgerüstet.
Diese vornehmlich nach Japan gelieferten Systeme sind in LON-Bus-Technologie ausgeführt. Damit konnte eine Abtastrate von 16 Hz bei ca. 20.000 anzusteuernden Wartengeräten erreicht werden. Die Forderung von 32 Hz bei 35.000! Wartengeräten konnte nur mit einem äußerst schnellen Bus-System realisiert werden. So hat UNITRO-Fleischmann erstmals für ein solch großes und sensibles Projekt die Echtzeit-EtherCat-Technologie mit 100Mbit/s eingesetzt.
Die vorhandenen Steckkarten wurden nun durch die neuen in Echtzeit-EtherCat-Technologie entwickelten Steckkarten ersetzt. Das Herz dieser Karten ist ein neuer ARM 7 Prozessor mit integrierter SPI Schnittstelle zur Kommunikation mit den SPI-Schnittstellen auf den Slaves auf der Busplatine. Die digitalen Eingänge erhielten zur erhöhten Störfestigkeit eine Eingangs–Schutzbeschaltung, während die Ausgänge kurzschlusssicher ausgelegt wurden. Mechanisch mussten die Karten auf der Eingangsseite an die vorhandene Direktsteckung pinnkompatibel angepasst werden, während busseitig die Anschlüsse auf die neue 19“Busplatine angepasst wurden. Das neue 19“ 3HE Backpanel enthält einen BGA/ASIC EtherCat-Slave Controller zur physikalischen Umsetzung der Ethernet-Schnittstelle auf einen internen Bus. An diesem Bus sitzen auf der Platine wiederum 16 ESC mit integrierter SPI zur Kommunikation mit den jeweiligen I/O Steckkarten.
Systemkomponenten sind: EC-Mainboard 1/16 19” Rack, EC 16/16 Steckkarte 16 dig I/O, EC 8/0 ana Steckkarte 8 analoge Eingänge, EC 0/8 ana Steckkarte 8 analoge Ausgänge.
Insgesamt wurden die Karten in 136 Stück 19“ 4HE-Racks untergebracht. Jedes Rack beinhaltet noch ein 4HE-Netzgerät sowie neben den 16 3HE-Kartenplätzen noch einen 1HE-Rangierraum für die Anschlusskabel. Diese Bauform war durch die vorhandene Anlage vorgegeben, so dass bei der Neumontage lediglich die Racks ausgetauscht werden mussten, die Anlagen-Frontstecker aufgesteckt und rückseitig der Ethernet Bus über 2 RJ 45-Buchsen zum Master durchgeschleift werden musste. Der gesamte Umbau der Anlage konnte somit in einer einzigen Woche durchgeführt werden.