DLR

Wir betreuen das deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt an den Standorten Köln-Porz und Stuttgart seit Mitte der 90er Jahre bei der Automatisierung und Steuerung Ihrer Anlagen in verschiedensten Bereichen. Da dies ein kontinuierlicher Prozess ist und die Anlagen auch laufend erweitert und modernisiert werden, wird im folgenden auch die Erweiterung, Entwicklung & Migration der Systeme betrachtet – der Stichpunkt update verdeutlicht die langjährige gute Zusammenarbeit. Detaillierte Angaben sind auch über die Links zu den Seiten des DLR zu finden.

Luftbild der Brennkammer-Prüfstände

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Ein Schwerpunkt ist dabei die Prüfstandsautomatisierung und Messdatenerfassung  im Zentrum für Antriebstechnik  des DLR in Köln.

In den Brennkammerprüfständen werden beispielsweise Flugzeugturbinen und Kraftwerks-Brennkammern  zur Optimierung von Schadstoffausstoß und Wirkungsgrad  getestet. Hier steht den Anwendern aus Luftfahrt und Energietechnik eine Versuchsinfrastruktur zur Verfügung, die Untersuchungen von Brennkammern der nächsten Generation erlaubt.

Dazu werden von der Medienversorgung von mehreren Verdichtersätzen und Lufterhitzern Luftmengen bis 30 kg/s bei bis zu 40 bar und 1200 K erzeugt und Brennstoffe geliefert, z.B. ist über die SynGas Anlage die online Produkion von synthetischen Gasmischungen jeglicher Komposition möglich.

In den Prüfständen werden damit die Umgebungsbedingungen des Kraftwerks erstellt, so daß ein stationärer Testbetrieb der mit umfangreicher Messtechnik versehenen Brennkammer unter verschiedensten Bedingungen möglich ist.

Medienversorgung der Verdichterzentrale

Aufgabe: Steuerung und Visualisierung der Luftverdichter, Rückkühlanlage, Tanklager, 120bar Gasanlage und Gaskompressor, Gasmischanlage für synthetische Brenngase, Lufterhitzer, Kühlwasserversorgung, Heißdampferzeuger, etc.
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: mehrere S5-135, Leitsystem USData Factory Link V4.1
(2 redundante UNIX-Server mit 7 Terminals und 2 NT-Clients)

update: Erweiterung der Steuerungen und Visualisierung der Luftverdichter und des Rohrhofs sowie Integration beider Systeme (UNIX- und Windows-basiert) auf gemeinsamen Client-Arbeitsplätzen
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS, Rechner- und Netzwerktechnik
eingesetzte Systeme: mehrere S7-400, Leitsystem Tecnomatix Factory Link V7.2 (2 redundante Server und 6 Clients)

update2: Erweiterung des Leitsystems um zusätzliche Anlagenbereiche sowie Modernisierung (schrittweise Migration von Factory Link auf copadata zenon V8.2)
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS, Rechner- und Netzwerktechnik
eingesetzte Systeme: mehrere S7-400 und S7-1500, Leitsystem copadata zenon V7.1 sowie update auf V8.2 (2 redundante Server und 8 Clients)

Automatisierungsnetzwerk, Datenkonzentrator und OPC-Server

Aufgabe: anlagenübergreifende Vernetzung und Bereitstellung von analogen Messwerten und digitalen Signalen über Ethernet, sowie Betreuung des gesamten Netzwerks und der Datenbanken. Mittlerweile sind 40 SPS mit insgesamt etwa 10.000 Datenpunkten aufgeschaltet, deren Daten im Sekundentakt aktualisiert werden.
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PC sowie Netzwerktechnik und Netzwerkmanagment
eingesetzte Systeme: Hirschmann Sternkoppler ASGE und Switche MR8-03 sowie seit 2002 die 100 Mbit/s Hirschmann Industrial Rail line Komponenten,
als Datenkonzentrator dient eine S7-414 mit 4 Ethernet CP443 Advanced, die über H1 bzw. ISO on TCP mit den unterlagerten S5 und S7 kommuniziert.
Der Zugang zu den Messdaten erfolgt über ein separates Netzwerk über 5 Server mit SimaticNet und OPC, die die Daten in Labview Meßdatenerfassungssysteme sowie SQL Datenbanken zur Langzeitarchiverung einlesen.
update: Modernisierung des Netzwerks auf bis zu 1Gbit/s, Einsatz neuer LWL-Switche von Microsens sowie einer Fernwartungsmöglichkeit über Lancom VPN. Erweiterung des Datenkonzentrators um weitere CP’s, damit die inzwischen weit über 100 Datenverbindungen weiterhin sekündlich Daten liefern

Brennkammerprüfstände

Blick in den Prüfstand HBK1Brennkammerprüfstand HBK 1
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Brennkammerprüfstands
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S7-400, Leitsystem UGS Factory Link V7.2 (Windows 2000 Server und 2 Clients), dezentrale Profibus-DP mit 14 E/A-Einheiten Typ ET200S sowie 3 Leistungsstellern (Tyrovar).
update: Software für PLS (Migration)
eingesetzte Systeme: Leitsystem copadata zenon V7.6 in VM unter Win10
Brennkammerprüfstand HBK 2
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Brennkammerprüfstands
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S5-135, Leitsystem USData Factory Link (1 UNIX-Server mit 4 Terminals), dezentrale Profibus-DP E/A-Einheiten Typ WAGO, Anbindung mehrerer Frequenzumrichter mit Profibus-FMS, Bereitstellung von analogen Signalen für die Messwertrechner über FMS-OLE-Server.
Schrittweise Modernisierung mit Ersetzung des Leitsystems durch UGS Factory Link V7.2 (Windows 2000 Server und 4 Clients) und Austausch der SPS durch eine S7-400, Anbindung des Labview-Messrechners über OPC (SimaticNet)
update: Software für PLS (Migration)
eingesetzte Systeme: Leitsystem copadata zenon V7.5 in VM unter Win10
Schema des Brennkammer-Prüfstandes HBK3Brennkammerprüfstände HBK 3 und EDS
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung der Prüfstände
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S5-135, Leitsystem USData Factory Link (Einplatzsystem unter OS/2) modernisiert zum Mehrplatzsystem unter Windows NT mit 3 WebClient-Bedienplätzen
update: Software für PLS (Migration)
eingesetzte Systeme: Leitsystem copadata zenon V7.1 in VM unter Win7
Brennkammerprüfstand HBK 4
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Brennkammerprüfstands
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS sowie Netzwerktechnik
eingesetzte Systeme: S7-400, Leitsystem USData Factory Link (1 NT-Server mit 2 WebClient-Bedienplätzen), dezentrale Profibus-DP E/A-Einheiten ET200S in allen Schaltschränken, Anbindung mehrerer Frequenzumrichter und Leistungsteller mit Profibus-DP
update: Software für PLS (Migration)
eingesetzte Systeme: Leitsystem copadata zenon V7.2 in VM unter Win7
Brennkammerprüfstand HBK 5
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Brennkammerprüfstands
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS sowie Netzwerktechnik
eingesetzte Systeme: sicherheitsgerichtete S7-400F, Leitsystem copadata zenon (1 Server mit 2 Bedienplätzen, welche über je 6 Monitore verfügen), dezentrale Profibus-DP E/A-Einheiten ET200SP
Anlagenbild HBK-SBrennkammerprüfstand HBK-S mit Messdatenerfassung
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Prüfstands in Stuttgart
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S7-400, Anbindung der Peripherie über Profibus-DP und Profibus-PA, Leitsystem USData Factory Link (Windows NT), später Migration des Leitsystems auf Technomatix Factory Link V7.2
Aufgabe: Erfassung und Visualisierung der Messdaten
Lieferumfang: Hard- und Software für die Messdatenerfassung
eingesetzte Systeme: Delphin Top-Message, Anbindung der S7 über OPC-Server (Ethernet), Software: LabView 6.1 (Windows 2000)
Modernisierung auf LabView2010, Erweiterung um Erfassung der Gasanalyse
update: Software für PLS (Migration)
eingesetzte Systeme: Leitsystem copadata zenon V7.6 in VM unter Win10

Mehrwellen-Verdichterprüfstand M2VP

Motoren und Getriebesatz
Die Antriebseinheit des M2VP besteht aus zwei Elektromotoren à 5MW , die über eine Getriebekombination auf zwei konzentrisch laufende Wellen des Verdichterprüfstandes wirken. Die Drehzahlen der beiden Motoren sind unabhängig voneinander stufenlos von 0-2000 U/min einstellbar, abtriebsseitig sind Drehzahlen von bis zu 20000 U/min möglich. Über einen einfachen Kopplungsmechanismus am Hohlwellen-Kernwellen-System können beide Motoren auch auf einen Wellenstrang wirken.
Hier war eine SPS A500 und als Visualisierung ein B500-System im Einsatz, das durch uns wie folgt migriert wurde:
Aufgabe: Steuerung und Visualisierung des Verdichterprüfstands, Migration des A500-B500 Systems
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS sowie Netzwerktechnik
eingesetzte Systeme: S7-400, Leitsystem tecnomatix Factory Link V7.2 (2 redundante Server und 2 Clients), dezentrale Profibus-DP E/A-Einheiten ET200S in allen Schaltschränken, Anbindung der Logidyn Stromrichter-Steuerung über Profibus-DP, Anbindung der Messdatenerfassung über OPC

update: Software für SPS (Migration)
eingesetzte Systeme: S7-1515-3 PN/DP unter TIA V16

Neben den Prüfstanden und der dazu gehörigen Medienversorgung haben wir auch einige Anlagen der Infrastruktur des deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt am Standort Köln Porz modernisiert und automatisiert. Dazu gehört insbesondere das

Schalthaus mit BHKW, Gebäudeleittechnik und Energieüberwachung

Warte mit Factory Link und Mosaikwand

Im Zusammenhang mit den Versuchen an diversen Prüfständen des DLR wird zeitweise sehr viel Energie benötigt, z.B. für den Betrieb Verdichter in der Medienversorgung aber auch für spezielle Anlagen wie den Plasmakanal. Deshalb werden an die Betriebsführung des Schalthauses hohe Anforderungen gestellt. Durch die von uns realisierte Leittechnik ist jederzeit ein übersichtlicher und detaillierter Anlagenzustand abrufbar. Die Energieüberwachung sorgt für die Einhaltung der EVU-Vorgaben, insbesondere die maximale Leistung wird mit dem E-max Programm überwacht, da sonst hohe Abgaben zu zahlen wären.

neue Warte mit zenon und Videowand

Aufgabe: Steuerung und Visualisierung von 64 MS-Zellen, Regelung der 110kV Transformatoren und Kompensationsanlagen, Energieüberwachung
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S5-135 und S7-400, Leitsystem USData Factory Link V6.6 (2 redundante NT-Server und 6 WebClients), Profibusanbindung zum Koppelrechner (VDEW) für die Schutz- und Steuergeräte (Fabrikat SEG) der MS-Zellen, Anbindung der Netzqualitätsregistrierer Simeas Q über Profibus an eine IM308

update: Modernisierung der o.g. Hauptschaltanlage HSA1 (Anbindung der Schutzgeräte über IEC61850) und Einbindung weiterer Anlagenteile (HSA2 mit 26 Abgängen von bis zu 25MVA).
Weiterhin erfolgte die schrittweise Modernisierung des Leitsystems und die Zusammenführung verschiedener Subsysteme (Migration von Factory Link auf SICAM230 und später auf zenon energy edition)
eingesetzte Systeme: 2 redundante Prozeßserver mit zenon EE DMS V8, 1 Datenbankserver zenon Analyser und ein Energiemonitoringsystem Janitza Gridvis für 64 UMG.

Hier ist auch die Heizzentrale des DLR untergebracht, die aus drei gasbetriebenen BHKW-Modulen (je 650 kW) und drei Spitzenlastkesseln (Gas- und Öl-Betrieb) besteht. Das Leitsystem war ursprünglich gemeinsam mit dem Schalthaus (die Unix-Variante des Factory Link V4 als Multiserversystem) und wurde im Zuge der Modernisierung abgetrennt und auf die aktuelle Version Siemens Factory Link V8 als Mehrplatzsystem migriert. Dabei wurde auch die SPS AEG A500 durch eine S7 ersetzt.

Aufgabe: Steuerung und Visualisierung der Heizzentrale mit Blockheizkraftwerk, Kesselhaus und Gebäudeleittechnik
Lieferumfang: Hard- und Software für SPS und PLS
eingesetzte Systeme: S7-400, Leitsystem Siemens Factory Link V8.0
OPC-Anbindung der DLR-weiten Gebäudeleittechnik (GLT) von Kieback + Peter an das PLS des Schalthauses.
Austausch der SPS AEG A500 durch eine S7-400 für die Steuerung der BHKW und des Heizwerks.
update: Erneuerung der BHKW-Anlagentechnik sowie der SPS incl. Visualisierung durch Anbindung an die GLT
eingesetzte Systeme: Beckhoff SPS mit Bacnet Schnittstelle zur GLT sowie S7-Schnittstelle zum Schalthaus