【事例】アドバンテックのエッジ・ツー・クラウド・ソリューションでIoT対応BESSを構築

背景

　中国の陝西省に拠点を置くバナジウム生産会社が、国の温室効果ガス排出削減目標に向けた取り組みの一環として、「新エネルギー＆エネルギー貯蔵デモンストレーションプロジェクト」の下で政府から助成金を受け取りました。これにより、山西省の工場の一つに、「廃熱を電力に変換する」施設が建設されることになります。この施設は、バナジウムの抽出および精製プロセスからの廃熱を収集し、それを電力に変換します。さらに、1.5MWのバナジウムレドックスフローバッテリー（VRFB）ベースのエネルギー貯蔵システムと組み合わせられます。

　中国のバナジウムビジネスの大規模な企業の子会社である陝西丰源釩業（Shaanxi Fengyuan Vanadium Technology Development Co. Ltd）は、このプロジェクトのためにエネルギー管理システムを開発するために、アドバンテックの頑丈な産業用通信およびコンピューティング製品、およびIoTソフトウェアプラットフォームをフルに活用しました。このシステムは、エネルギー機器のインテリジェントな監視と制御を可能にし、オペレーターが負荷のバランス調整やピークカットなどのエネルギー電力管理措置を取ることができるようにしています。これにより、工場での電力のより効率的で経済的かつ環境に優しい使用が実現されます。

　陝西丰源釩業は、高温や電磁干渉といった極端な環境課題に直面することが多いエネルギー応用において、アドバンテックのハードウェアの頑丈さと信頼性に非常に感銘を受けました。さらに、Advantech WISE-iMachineプラットフォームが提供する便利なツールにユーザーは満足しており、これにより、プロジェクトの要件を満たすために、最短の時間でこのような複雑なプロジェクトのためのIoTシステムを開発することができました。

システム要件

　通常、バッテリー蓄電システム（BESS）は、バッテリー管理システム（BMS）、電力変換システム（PCS）、電力配電キャビネット、環境制御システム（ECS）、エネルギーメーターなどの機器やサブシステムを接続して監視する必要があります。この場合、アクセス制御システムやビデオ監視システムも含まれます。

　これらの構成要素は異なる産業用通信インタフェース（Modbus、CANbus、DL/T645など）を使用しているため、アプリケーションでは、多重プロトコルをIoT標準形式に変換してデータ処理、アップロード、アプリケーション、および保存を行うための高密度I/Oポイントを備えたIoTゲートウェイまたはエッジコントローラーが必要です。

　IoTネットワーキングに関しては、高速かつ低遅延の有線/無線ネットワークを構築するために、ゲートウェイやスイッチが必要です。これにより、データをローカルサーバーまたはリモートモニタリングおよび制御センターのクラウドベースのサーバーに送信し、リアルタイムのデータ可視化とモニタリングを実現できます。

使用製品

• AMAX-5580 EtherCAT CODESYS搭載 オートメーションコントローラ 
• ECU-1252 EdgeLink搭載 CAN to Ethernet プロトコルゲートウェイ
• ADAM-4117 Modbus RS-485 リモート I/O
• EKI-2428 アンマネージド・イーサネットスイッチ
• IPC-610 4U アラーム付ラックマウントシャーシ

システム概要

　システムインテグレーターである陝西丰源は、AMAX-5580をエッジコントローラーおよび主要なデータゲートウェイとして使用して、山西省のバナジウム工場のエネルギー設備を監視および制御するエネルギー貯蔵管理システムを開発しました。AMAX-5580は、サブシステムから状態データを収集し、陝西丰源が開発したアルゴリズムで処理するためにデータを統一形式に変換し、バッテリーの充電や放電などのサブシステム制御を実装し、フィルタリングされたデータをローカルサーバーとクラウドSCADAシステムにアップロードします。

　陝西丰源は、AMAX-5580オートメーションコントローラーを選択しました。これは、将来的により大規模なBESS展開に容易に拡張できる高密度かつ柔軟なコンピューティングシステムであるためです。さらに、このEtherCATコントローラーはCODESYSプログラミング環境をサポートし、LinuxおよびWindowsオペレーティングシステムの両方で実行できるため、陝西丰源が独自のドメイン固有のアプリケーションを開発するのに非常に便利です。

　一方、別個に設置された他のアドバンテック産業用PCであるIPC-610は、工場の監視システムからのビデオストリーミング用に使用されています。アクセス制御システムにはADAM-4117リモートI/Oユニットが使用されており、アクセスポイントのデバイスからデータを収集して送信するだけでなく、コントローラーからドアを開閉するための命令を受信します。

　一方で、2MW未満の小規模エネルギー蓄積システムおよびI/O要件が20,000ポイント未満の場合、アドバンテックのECU-1252が適切な選択肢です。この製品は、豊富な通信I/O（2 CANbus + 2 COM + 2 Ethernet）とコルテックスA9プロセッサーを搭載しており、処理能力に見合ったもので、軽量なIoTゲートウェイに適しています。Protocol変換ソフトウェアであるEdgeLinkをインストールしたアドバンテックECU-1252は、データ処理およびアップロードのための強力で多目的なIoTゲートウェイです。

アドバンテックが選ばれた理由 

・実証済みの耐久性：金属の抽出および精製工場、およびその発電およびエネルギー蓄積施設は、最も過酷な環境条件の例であり、埃や衝撃、振動、高温、および電磁干渉にさらされやすい状況です。アドバンテックのハードウェアユニットは、広温度対応、高いEMC能力、およびその他の頑丈な設計を備えており、このプロジェクトでその信頼性を十分に実証しています。

‧ 豊富な製品ポートフォリオ：アドバンテックは、ハードウェアからソフトウェアまで、IoTシステムを構築するために必要なすべての要素を網羅する完全な産業用製品ポートフォリオを提供しています。顧客はアドバンテックから最も統合された製品をワンストップショッピングで購入できるだけでなく、アドバンテック製品を簡単にサードパーティの機器と統合することもできます。

‧ 高いオープン性と拡張性：オペレーターは、エネルギーシステムがパブリッククラウドまたはオンプレミスで成長し続けることを期待しています。アドバンテックのWISE-iMachineは、高度に拡張可能なシステムを開発し、プラットフォームやクラウド間でシステムを移行することを容易にするオープンスタンダードのクラウドプラットフォームです。

　世界中の企業は、エネルギー価格の上昇やクリーンなエネルギーの使用を求める環境政策の呼びかけに直面しており、これに対応して、現地での発電システムやバッテリー蓄電システム（BESS）の構築を行うか、検討しています。信頼性の高い産業用IoTフレームワークは、効果的なエネルギー管理とエネルギー実践のデジタル変革を実現するための重要なインフラの一部であり、これがアドバンテックがこの分野にもたらす技術と価値です。