Bakker Sliedrecht und Bachmann electronic haben eine redundante und schnelle
Steuerung entwickelt. Anlass war die technische Planung eines Kabelverlegungsschiffes
Die Ingenieure von Bakker Sliedrecht aus den Niederlanden und die Softwareentwickler von Bachmann electronic aus Österreich haben eine vollständig[ds_preview] redundante Lösung auf Basis der Bachmann-M1-Steuerung entwickelt. Die sekundäre CPU (Slave) übernimmt die Steuerung von der primären Master-CPU innerhalb eines Zyklus »stoßfrei«. Innerhalb der geforderten 50 ms stehen auch alle Daten für das übergeordnete Alarm- und Monitoringsystem Bimac zur Verfügung. Die nächste Ausbaustufe ist bereits geplant: Für die Entwicklung eines Echtzeit-Updates in weniger als 20 ms gibt es erste Konzepte.
Die technische Planung des Kabelverlegungsschiffs von Boskalis war Anlass für die Entwicklung dieser redundanten und schnellen Steuerung. Bakker Sliedrecht hat schon öfter solche Aufträge ausgeführt. Allerdings wartete diesmal eine neue Herausforderung: Eine redundante Steuerung des Energieversorgungssystems auf der Grundlage von Standardkomponenten, die sich für Standard-Ethernet eignen und über eine ausreichend hohe Zykluszeit verfügen, war die Aufgabenstellung.
Höchste Zuverlässigkeit gefordert
Die Herausforderung bestand darin, die Bachmann-Automatisierung als redundante Lösung aufzubauen. Aber warum war das für Bakker Sliedrecht so wichtig? Der Chefingenieur Anthon Knoops erklärt: »Unsere Auftraggeber verlangen ein Höchstmaß an Sicherheit für die Steuerung der Antriebssysteme. Dieses Kabelverlegungsschiff verfügt über vier Dieselgeneratoren, die zusammen eine elektrische Leistung von 7.000 kW erzeugen können. Sie versorgen und regeln die vier Azimuth-Strahlruder und mehrere Anker- und Verholwinden über vier direkt wassergekühlte Frequenzregler von Bakker. Darüber hinaus sorgen sie mit dem dynamischen Positionierungssystem dafür, dass das Kabelverlegungsschiff genau an die gewünschte Position gebracht und dort auch gehalten wird.«
An die Verlegegenauigkeit von Rohrleitungen auf dem Meeresboden werden extrem hohe Ansprüche gestellt. Unterbrechungen im elektrischen Energiesystem sind daher absolut unerwünscht, da sie auch zu Unterbrechungen der Vorgänge auf See führen und deshalb unbedingt vermieden werden müssen. Daraus resultiert die Notwendigkeit für ein redundantes Steuerungs- und Überwachungssystem. »Da wir bereits seit vier Jahren mit den Steuerungen von Bachmann arbeiten, haben wir die Lösung auch dort gesucht«, erklärt Anthon Knoops. »Und weil sie mit Standard-Ethernet arbeiten und es keine fest zugeordneten Steuerungen sind, eignen sie sich für unsere Anwendungen perfekt«, so Knoops weiter.
Redundanter Netzwerkaufbau
An Bord der Kabelschiffe befindet sich ein Standard-Ethernet-Netzwerk, für das ein Glasfaserkabel in der Form eines doppelten Rings verlegt wird. Daran sind verschiedene Abnehmer angeschlossen, wie die Remote-IO-Module und die Frequenzregler. Als Protokoll wird Bluecom, das Ethernet-Protokoll von Bachmann, verwendet. Alle Netzwerkabnehmer können hier ohne Weiteres angeschlossen werden.
»Das Netzwerk ist vollkommen redundant – und das obwohl ausschließlich Standardkomponenten verwendet wurden«, beschreibt Anthon Knoops. Ein ausschlaggebendes Argument für Bakker war, dass die Steuerungen von Bachmann über Bauartzulassungen u.a. von den Klassifikationsgesellschaften DNV, Lloyd‘s Register und Bureau Veritas verfügen: »Dies ist insbesondere für maritime Anwendungen von einer hohen Bedeutung«, erklärt Knoops.
Echtzeitprotokoll ermöglicht Kopplung der CPUs
»Bachmann reagierte sehr interessiert und positiv auf unsere Wünsche. Anfang 2010 haben wir dann gemeinsam mit der Entwicklung der redundanten Steuerung begonnen«, erinnert sich Anthon Knoops. Basierend auf einer hochgenauen Zeitsynchronisierung sind sämtliche Unterstationen und die zwei Master-CPUs miteinander verbunden. Beide Steuerungen laufen mit dem gleichen Programm und werden miteinander synchronisiert. Wird eine der beiden CPUs angehalten, übernimmt die zweite das Programm innerhalb eines SPS-Zyklus.
»Durch Tests wissen wir, dass alle Aufgaben fehlerfrei ausgeführt werden«, bestätigt Anthon Knoops. »Das gesamte System wird abschließend noch in einem Super Factory
Acceptance Test bei Bakker Sliedrecht abgenommen.«
Steuerung wird mit einem Monitoringsystem kombiniert
Sander Doolaege, Automatisierungsingenieur bei Bakker Sliedrecht, stellt fest: »Diese redundante Steuerung ist wirklich einzigartig. Bakker Sliedrecht ist das erste Unternehmen, das diese Steuerung bei einem Projekt einsetzen wird.« Die redundante Steuerung wird mit dem Alarm- und Monitoringsystem Bimac von Bakker kombiniert. »Dafür haben wir auch die erforderlichen Treiber entwickelt. Das Ergebnis ist gelungen. Wir befinden uns jetzt in der Phase, in der wir nur noch kleinere Anpassungen durchführen müssen«, berichtet Doolaege.
Insbesondere vom unmittelbaren, persönlichen Kontakt der Ingenieure von Bakker Sliedrecht mit den Software-Entwicklern von Bachmann electronic habe die Projektpartnerschaft profitiert, sagt Doolaege: »Wir wachsen aneinander und können dadurch auch große Herausforderungen meistern.«
