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maritime.application Integrierte Automatisierungssysteme Komplette Schiffe und Offshore-Anlagen mit bis zu 20.000 E/A‘S automatisiert Eine Systemverfügbarkeit über 99.96 % vom Kunden bestätigt Gemeinsam mit unseren KUNDEN entwickeln wir perfekt integrierte Automatisierungslösungen maritime.application BACHMANN BRINGT SIE AUF KURS Wir automatisieren den Bereich Offshore- und Schiffbau: Sicher, flexibel und modular Bachmann electronic bietet weltweit Kunden aus dem »Marine- und Offshorebereich« anspruchsvollste Automatisierungslösungen. Das Wohl unserer Kunden stellen wir dabei in den Mittelpunkt: Wir liefern maßgeschneiderte Lösungen und orientieren uns an den höchsten Ansprüchen. Spezielle Markt- und Kundenanforderungen erfüllen wir schon längst standardmäßig. Mit Lösungen von Bachmann setzen Sie auf die Technologien des Marktführers: Mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Automatisierungsbranche garantieren Ihnen den entscheidenden Know-how-Vorsprung, somit können Sie Ihre Marine-Lösungen extrem schnell am Markt platzieren und Sie werden durch unser weltweites Netz technischer Niederlassungen bestens unterstützt. Seit 1970 wächst Bachmann mit jeder neuen Herausforderung. Bei weltweiten Herstellern von Maschinen und Anlagen im Marine- und Offshorebereich gilt der Name Bachmann als Referenz für erstklassige Automatisierungs- und Steuerungstechnik. Weiterdenken, zukunftsweisende Akzente setzen und schon heute Kundenanforderungen von morgen realisieren, das ist die Maxime von Bachmann. Die Anforderungen an die Automatisierung von modernen Maschinen und Anlagen sind in den letzten Jahren massiv gestiegen und das verlangt von den Anbietern ein hohes Maß an Flexibilität, Offenheit und innovatives Know-how. Unsere Kunden erhalten höchst zuverlässige Komplettlösungen, die die Produktivität und Souveränität ihrer Applikationen erhöhen, die nötigen Ressourcen für ihr Kerngeschäft freihalten und zuverlässig auch in der Zukunft eingesetzt werden können. Die rauen Bedingungen im Marine- und Offshorebereich verlangen Maschinen und Anlagen einiges ab. Deshalb sind Bachmann Lösungen genauso hart im Nehmen: Sie zeichnen sich durch die extrem hohe Verfügbarkeit, die sehr lange Lebensdauer von mehr als 20 Jahren und die Verwendung neuester Technologien aus. Wir bringen unsere Kunden damit auf Erfolgskurs. Technisch und wirtschaftlich. DIE SICHERE ZUKUNFT IHRER MARINE- UND OFFSHORE-ANLAGE Mit Systemlösungen von Bachmann alles im Griff Unser breites und modulares Produktspektrum erfüllt wirklich jeden Kundenwunsch. Mit uns bekommen Sie eine homogene und ganzheitliche Systemlösung, die noch dazu hochverfügbar und zukunftssicher ist. Wir bieten Ihnen alles aus einer Hand und in höchster Qualität. Integrierte Automatisierung Ein Tool Eine Hardware Offen Flexibel Webbasiert … für jede Anforderung die passende Lösung Redundanz Skalierbar mit Standardkomponenten Netzwerkredundanz mit Warm-Standby / Hot-Standby Höchste Verfügbarkeit Integrierte Diagnose Automatische Umschaltung innerhalb eines Zyklus Kostengünstig Technologisch geprüft … sichert die Produktivität und Anlagenverfügbarkeit maritime.application Maritime&Offshore Essentials Perfekte Engineering Tools Zertifiziert Redundanz, die überzeugt Wartung durch integriertes CBM Integriertes Power Management Offene Kommunikation mit allen Standards ... für höchste Verfügbarkeit und Effizienz Ihrer Schiffe und Offshore-Anlagen Condition Monitoring System M ehr als 15 Jahre CMS-Kompetenz Ü ber 3.000 weltweit installierte CMS W eltweit erste GL-Zertifizierung eines steuerungsintegrierten CMS Individuelle Retrofit-Lösungen nach Maß … weil eine Wettervorhersage alleine nicht ausreicht Power Management Voll integrierte Lösung Einfach skalierbar Templates individuell anpassbar Messen, Schützen und Synchronisieren In Millisekunden reagieren ... z ur Entwicklung höchst innovativer Lösungen mithilfe unserer Templates DAS BACHMANN SYSTEM Die Automatisierungslösung für Marine- und Offshore Wir haben den Überblick und denken für Sie immer einen Schritt weiter. Unsere innovativen Lösungen sorgen für ein effizientes Engineering Ihrer Anlagen. So sieht intelligente Automatisierung moderner Marine- und Offshoreanlagen aus. maritime.application AUTOMATISIERUNG Spitzentechnologie ohne Limits COLD CLIMATE Lösung für jede Umgebung 10 12 SOLUTION CENTER All-In-One Engineering MARITIME&OFFSHORE ESSENTIALS Effizienz auf allen Ebenen REDUNDANCY CONTROL Sicherheitsnetz für den Ernstfall POWER MANAGEMENT Netzmessung auf höchstem Niveau SAFETY CONTROL Sicherheit ohne Kompromisse MODEL BASED DESIGN Regelung, Ablauf und HIL/Simulation voll im Griff CONDITION MONITORING SYSTEM Mehr Sicherheit, mehr Ertrag M1 WEBMI PRO SCADA und HMI der Zukunft 26 24 20 22 13 16 18 08 SPITZENTECHNOLOGIE OHNE LIMITS Automatisierung Automatisieren Sie Ihre Offshoreanlage mit Bachmann, dann können Sie sicher sein, dass an jede Eventualität gedacht wird. Unsere Automatisierungssysteme stehen für außerordentliche Robustheit, höchste Performance und offene Schnittstellen. Die modernste und innovativste Plattform für Ihre Anforderungen. Offenheit in Hard- und Software Für klimatische Herausforderungen gerüstet Das M1-System arbeitet als Echtzeitsystem. Verschiedene Steuerungs- und Regelungsprogramme werden in Modulform adaptiert und laufen parallel in einer präemptiven Multitasking-Umgebung ab. Damit ist das Softwaresystem, genau wie die Hardware, modular und kann beliebig strukturiert und erweitert werden – frei nach dem Motto »No Limits«. Die Steuerung hat Reserven für Erweiterungen oder anlagenspezifische Anpassungen. Die ColdClimate-Baugruppen von Bachmann sind die Lösung für alle Anwendungen in anspruchsvollen klimatischen Umgebungen und gerade dort, wo die höchste Verfügbarkeit der Anlagen zählt. Insbesondere bei spezieller Beanspruchung durch die Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchte, Salznebel) sind die ColdClimate-Baugruppen die erste Wahl. Das bedeutet für Sie: Sicherer Betrieb auch mit kurzzeitigen Temperaturspitzen bis -40 °C und unter Betauung. Funktionalität heißt »Ready-to-use« Das modulare M1-System bietet ein breites Hardware-Spektrum aus über 200 Geräten bzw. Modulen. Für alle notwendigen Anlagenfunktionen wie Visualisierung, Vernetzung, Regelung und Diagnose enthält dieses System eine große Anzahl an konfigurierbaren Bausteinen, sodass Ihnen grundsätzliche Funktionalitäten bereits zur Verfügung stehen. Hier legen wir Wert darauf, dass alle Werkzeuge nach international genormten Standards entwickelt sind und zudem eine flexible Integration sowie Parametrierung erlauben. 8 maritime.application System-Konzept Skalierbar und offen Um die Komplexität zu reduzieren und die Wartbarkeit zu maximieren sind alle Komponenten des M1-Steuerungssystems konsequent als Teil eines Baukastens entwickelt. Damit ist eine größtmögliche Skalierbarkeit auf unterschiedlichste Anforderungen sichergestellt. Das M1-System vereint in perfekter Weise die Offenheit einer PC-basierten Steuerung mit der Zuverlässigkeit industrieller Hardware-Plattformen. Eine moderne, auf konsequente Netzwerkfähigkeit ausgelegte Systemarchitektur ermöglicht Ihnen die einfache Integration in das Umfeld der Steuerungs- und Anlagenperipherie. Ganz gleich welcher Schiffstyp oder welcher Offshore- und Marineeinsatz: Wir bieten Ihnen Produkte für maßgeschneiderte Lösungen. Auch die Erfüllung spezifischer Sonderwünsche ist für uns längst Standard. Ladungssysteme Strahlruder Powermanagement Stabilisierungssystem Schiffsmanagement Alarm & Monitoring Condition Monitoring System Rudersteuerung Maschinenanlagen Krängungsausgleich ROV Dynamische Wellenkompensation Zertifizierte Systeme International akkreditierte Prüfinstitute bestätigen unseren Systemen die Konformität zu den weltweit wichtigsten Standards und damit die Zulassung für die anspruchsvollsten Anwendungen. 9 LÖSUNG FÜR JEDE UMGEBUNG ColdClimate Wer unter extremen klimatischen Bedingungen arbeitet schätzt zuverlässige Partner. Bachmann ist für sein Qualitätsversprechen, nur Produkte mit allerhöchster Zuverlässigkeit zu liefern, weltweit bekannt. 10 maritime.application Zum Glück sind unsere Kunden so anspruchsvoll. Sie suchen einzigartige Lösungen für anspruchsvolle Umgebungen, speziell dort, wo eine höchste Verfügbarkeit der Anlagen zählt. Insbesondere bei Anwendungen auf Schiffen oder in Offshore-Installationen wie Windenergieanlagen, Öl- oder Gasförderplattformen sind die ColdClimate-Baugruppen die erste Wahl. Ob Betauung oder Betriebstemperaturen von -30 °C bis +60 °C (Temperaturspitzen von -40 °C bis +70 °C), Bachmann Lösungen halten allem stand. Die ColdClimateBaugruppen sind die ultimative Antwort auf extreme klimatische Bedingungen. Weiter Temperaturbereich und betauungssicher Unser Qualitätsversprechen stützt sich außerdem auf eine Reihe von umfangreichen Prüfverfahren, die weit über das gesetzlich geforderte Mindestmaß hinausgehen – angefangen vom 100 %-Test für alle Module in einem aktiven »RUN IN« über extreme Temperaturwechselphasen in Klimakammern bis hin zu normkonformen Messungen in der hauseigenen EMV-3-Meter-Absorberkammer. Die Lagerung aller ColdClimate-Komponenten von Bachmann ist durch hochwertige Verarbeitung von -40 °C bis +85 °C ohne Einschränkung möglich. Die optimal aufeinander abgestimmten M1-Module und Terminals in ColdClimate-Ausführung haben zwei Dinge gemeinsam: Ihren sehr weiten Betriebstemperaturbereich und die Betauungsfestigkeit. Dank eines speziellen Schutzes der elektronischen Baugruppen auf Polymerbasis ist auch unter Betauung ein sicherer Betrieb gewährleistet. Die Module können bei Temperaturspitzen von -40 °C bis +70 °C eingesetzt werden, ein zuverlässiger Dauerbetrieb ist im Temperaturbereich von -30 °C bis +60 °C mit Betauung garantiert. Auch für andere erschwerte Umweltbedingungen sind Bachmann-Produkte ideal gerüstet: Zum Beispiel für den Einsatz in großen Höhen mit niedrigerem Luftdruck und reduzierter Wärmekapazität, auch bekannt als »High Altitude Conditions«. Und nicht zu vergessen: die enormen mechanischen Belastungen durch Schock und Vibration, die Bachmann-Steuerungen nichts anhaben können. 11 ALL-IN-ONE ENGINEERING SolutionCenter Das Bachmann SolutionCenter bildet einen wahren Meilenstein zur Reduktion der Engineeringkosten. Im Rahmen einer einzigen Software-Komplettlösung werden alle Aspekte des Engineering-Prozesses abgedeckt – Konfiguration, Programmierung, Regelung, Bewegung, Kommunikation, Sicherheit, Visualisierung sowie Test und Inbetriebnahme. Ein Werkzeug für alles Projektierung SolutionCenter – das All-In-One Engineering-Tool Dank des hochmodularen Eclipse-Plug-in Konzepts ist das SolutionCenter einfach erweiterbar, sogar für integrierte benutzerspezifische Anforderungen. Programmierung Visualisierung arametrierung und P Kommunikation Tools und Add-ons Diagnose und Service 12 Das SolutionCenter ist ideal auf die BachmannGeräte und -Systeme abgestimmt und wurde von erfahrenen Anwendern mitgestaltet. Es spart Zeit, bringt Synergien und erhöht die Usability. Anwender profitieren vom durchgängigen Bedienkonzept und vermeiden redundante oder unnötige manuelle Eingaben. Offenheit mit System Für Steuerungsentwickler bietet Bachmann modernste und standardisierte Entwicklungswerkzeuge. Das M1-System ist in SPS-Sprachen nach IEC61131, Hochsprache C/C++ oder Java programmierbar. Erweiterte Regelungsaufgaben können modelliert sowie simuliert werden und sind direkt online auf dem System test- und ausführbar. Die M1-Steuerung unterstützt alle gängigen Netzwerke, wie z. B. Ethernet TC P/IP, PROFINET, EtherCAT, CAN-Bus oder Modbus. Dafür notwendige Konfiguratoren sind ebenso enthalten wie Diagnose- und Testtools. maritime.application EFFIZIENZ AUF ALLEN EBENEN Maritime&Offshore Essentials Die Maritime&Offshore Essentials unterstützen den Arbeitsablauf eines Programmierers unter anderem mit dem Projektmanager beginnend bei der Messstellenliste der Werft bis hin zur Erstellung des Steuerungsprogrammes. Diagnose und Service Bei der Inbetriebnahme und der Systemoptimierung verhelfen die im SolutionCenter integrierten Werkzeuge zu hoher System-Transparenz. Die vielfältigen Monitoring- und Debugging-Werkzeuge lassen sich in weiten Bereichen einsetzen und verkürzen maßgeblich Inbetriebsetzungszeiten. Durch eine effiziente Prozessdiagnose wird darüber hinaus eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht. Visualisierung Visualisierung und Anlagenbedienung sind webbasiert und mit Zugriffsberechtigungen und SSL-Verschlüsselung geschützt. Ein Sicherheitskonzept, das sich bereits tausendfach in den verschiedensten Anlagenkonstellationen bewährt hat. Frei konfigurier- und parametrierbare Steuerungsapplikation zur Laufzeit Das M1 Marine-Automatisierungssystem bietet eine Möglichkeit die Funktionalitäten, die Sie Ihrem Kunden zur Verfügung stellen, auf seine eigenen Bedürfnisse anzupassen. Dieses kann ohne Expertensystem und Spezialisten durchgeführt werden. Dadurch ist Ihr Kunde oder Messstellenliste wird von der Werft geliefert. Importliste entsteht aus den Informationen der Messstellenliste. der Endanweder in der Lage, diese Anpassungen vorzunehmen. Durch eine Konfigurationsschicht kann ein Mapping und Parametrieren von Hard- und Software zur Laufzeit erfolgen. Wie viele und in welchem Rahmen Sie diese Parametrierung zulassen, kann von Ihnen vorgegeben werden. Somit bleibt die Applikation immer in einem sicherem und lauffähigen Zustand. Projektmanager Der Projektmanager unterstützt den Arbeitsablauf (Workflow) eines Programmierers beginnend von der Messstellenliste der Werft bis hin zur Erstellung des Steuerungsprogrammes. Mit dem Projektmanager können SPS-Programme von einem Projekteur, wie auch Servicetechnikern in sehr kurzer Zeit fehlerlos generiert werden. Selbst wenn Ihre Kunden kurz vor den Ausliefertermin noch Sonderwünsche erfüllt haben wollen, können diese sehr einfach und vor allem programmtechnisch fehlerfrei berücksichtigt werden. Ihre Servicetechniker können durch Parametrierung wichtige Funktionalitäten verändern. Alle Möglichkeiten der Parametrierung von Funktionen werden vorab schon zu 100 % ausgetestet, um eine Fehlersuche am Schiff zu vermeiden. Projektmanager Das Einlesen der Importliste erzeugt alle Objekte. Editieren von Objektparametern & ggf. neue Objekte hinzufügen. MOE-Funktionen – »Ready-to-use« Ganzheitliche Projekt-Entwicklung und -Verwaltung SPS-Programm Programme und Funktionen Verknüpfungen Variablen Visualisierung Objekte erzeugen Verbinden der Objekte mit den SPS-Variablen Simulation Generieren von SPS-Simulationscode 3D-Animation Dokumentation Anschlusspläne Bestelldaten Technische Daten SPS-Programm wird generiert. Projektmanager unterstützt den Arbeitsablauf eines Programmierers. 13 Brücke Alarm & Monitoring Cruise Control Konfiguration Manöverregelungen Informations-Management Automatische Bahnführung Ferndiagnose Autopilot Fernwartung Simulation Alarm & Monitoring Kabine Erweiterte Alarmierung Informationssystem Active Heave Compensation Kranen Deck Winden L aufbrücken Kabeltrommel Trencher ROV A-Frames Alarm & Monitoring Dynamische Positionierung Maschinen-Kontrollraum Energiemanagement Antriebssteuerung Rudersteuerung Schiff-Automatisierung allgemein Dieselelektrische Fahrsteuerung Transientenrekorder Anker- & Windesteuerung Ballastausgleichssteuerung Condition Monitoring Maschinen-/Ladungsraum Motorsteuerung Treibstoffaufbereitung Prozess-Steuerung Wasseraufbereitung 14 Netzwerk 1 Netzwerk 2 maritime.application 2. Master CPU (optional) Anbindung der E/A-Stationen MODBUS NMEA SAE J1939 Anbindung der E/A-Stationen oder Fremdsysteme MODBUS NMEA SAE J1939 15 SICHERHEITSNETZ FÜR DEN ERNSTFALL Redundancy Control Automatisierungslösungen von Bachmann zeichnen sich durch größte Robustheit und höchste Verfügbarkeit aus. Nichtsdestotrotz ist kein Einzelsystem in der Lage, Ausfallfreiheit zu garantieren. Durch den Einsatz eines Redundanzsystems steigern Sie gezielt und nachhaltig die Verfügbarkeit Ihrer Anlage oder des Schiffes. Störungen und Ausfälle betriebswichtiger Komponenten verringern die Produktivzeiten von Maschinen und Anlagen. Darüber hinaus führen sie oft zu Folgeschäden und langwierigen Reparaturen. Dabei entstehen hohe Kosten, der Produktionsausfall führt zu wirtschaftlichen Verlusten. Redundanzsysteme erweitern Automatisierungssysteme um die Eigenschaft der Einfehlertoleranz. Damit wird eine durchgängige Produktivität erreicht – selbst bei Wartung und Anpassung von Anlagen – 24 Stunden täglich, 7 Tage die Woche. Redundanzlösungen von Bachmann steigern gezielt und nachhaltig die Anlagenverfügbarkeit: Die auf jede Aufgabenstellung zugeschnittenen Systemvarianten reduzieren Stillstandszeiten und optimieren Produktivität und Betriebssicherheit. Die nahtlose Einbettung in das bestehende und bewährte Hardware-, Engineering- und Programmierkonzept, verbunden mit der Robustheit bewährter Bachmann-Komponenten, garantieren dabei höchste Betriebssicherheit und maximieren den Ertrag. Diese optimale Kombination garantiert dabei nicht nur durchgängige Einfehlertoleranz, sondern in vielen Fällen sogar Mehrfehlertoleranz. Redundanten Systemen haftet der Ruf an, komplex, kostspielig und außerordentlich aufwendig in Programmierung und Betrieb zu sein. Nicht so bei den Redundanzlösungen von Bachmann: Sie sind uneingeschränkt echtzeitfähig, einfach zu programmieren und vollständig in die Engineering-Umgebung eingebunden. 16 maritime.application Hot-StandbyRedundanz Netzwerkredundanz enthalten Zwei Master-CPUs utomatischer Abgleich der A Master-CPUs Stoßfreie Umschaltung edundanzzyklen bis 1 ms R möglich Master B Master A Geringe Umschaltzeiten Qualitätsmerkmal einer Netzwerkredundanz ist die Umschaltzeit. Marktübliche Systeme arbeiten oft auf Basis einer Ringtopologie. Bei einem Ausfall leiten die Netzwerkgeräte den Weg der Datenpakete um. Die Detektion eines Fehlers und das nachfolgende Umschalten benötigen jedoch Zeit. Bei den Redundanzlösungen von Bachmann ist der Detektions- und Umschaltvorgang direkt in die Kommunikationsendpunkte integriert. Durch diesen Ansatz werden deutlich bessere Umschaltzeiten erreicht und die Topologie bleibt, aufgrund durchgängiger Ethernet-Konformität, frei wählbar. Fehlerdetektion in die Endpunkte integriert Das Bachmann-System ermöglicht Redundanzumsetzungen nach Maß. Durch den Einsatz von Standardkomponenten ergibt sich ein breites Angebot verschiedenster, leistungsfähiger CPUs, welche über Standard-Ethernet-Vernetzung wahlweise über Kupfer oder Glasfaserverbindungen mit den Unterstationen kommunizieren. Kombiniert mit den Produktvarianten ergibt dies wirtschaftlich optimale Lösungen – von der einfachen Netzwerkredundanz zum Schutz vor Kommunikationsausfällen bis hin zum praktisch durchgängig verfügbaren System. eitliche Synchronisierung aller Z Stationen Slave Station onfiguration und Monitoring im K SolutionCenter rweiterte Diagnose- und E Programmierschnittstellen zur Überwachung und Auswertung des Redundanz-Status Operator Terminal rei einstellbare Umschaltzeit, F automatische Umschaltung bei Fehler Warm-StandbyRedundanz Netzwerkredundanz enthalten Zwei Master-CPUs Master B Master A Slave Station Ein weiterer Vorteil der Integration ist der von allen Bachmann-Endgeräten verwendete Voting-Mechanismus. Redundante Prozessvariablen können dabei nach einmaliger Konfiguration im Applikationsprogramm wie eine einfache Variable verwendet und verarbeitet werden, ohne dass manuell die Werte doppelt gelesen oder geschrieben werden müssen. Verwaltung und Fehlerdetektion werden vollständig durch das System abgehandelt, der Anwender wird somit entlastet. Skalierbar und kosteneffizient utomatische Umschaltung A zwischen Variablen und Prozesswerte-Quellen innerhalb eines SPS-Zyklus iagnoseschnittstelle zur D Überwachung und Auswertung des Redundanz-Status laves entscheiden von welcher S CPU das Datenpaket verwendet wird (Voter) Umschaltzeit konfigurierbar Operator Terminal bgleich der Master-CPUs nicht A integriert Netzwerkredundanz Eine Master-CPU edundante Kommunikation R (zyklisch und azyklisch) ollautonome, gedoppelte V Kommunikation garantiert höchste Zuverlässigkeit bei frei wählbarem Übertragungsmedium (Kupfer/Glasfaser) edundanz-Vernetzung auf R Ethernet-Basis, volle Unterstützung von TCP/IP-basierter Parallelkommunikation Master CPU Slave Station Operator Terminal ernetzungstopologie frei V wählbar: Stern, Linie, Ring und Kombinationen infache Konfiguration in EntE wicklungsumgebung, integrierte Diagnose (Status, Qualität) Programmierschnittstelle, Bibliotheken und Systemvariablen zur einfachen Applikationserstellung etzwerkumschaltung im N selben SPS-Zyklus 17 NETZMESSUNG AUF HÖCHSTEM NIVEAU Power Management Initiativen wie z. B. All-Electric-Ships (AES) fordern eine zunehmende Stabilität und Regelbarkeit von Schiffs-Energienetzen. Leistungsengpässe müssen grundsätzlich verhindert werden und die Schiffsmaschinen sollen immer Energie zur Verfügung haben. Grundlegende Voraussetzung dafür ist das Koordinieren des Netzschutzes, das Erfassen der Lasten in harter Echtzeit und das schnelle und zielgerichtete zur Verfügung stellen von elektrischer Energie. Voll integriert und trotzdem einfach skalierbar Alleine für den Bereich Power-Management stehen mehrere Technologie-Module zur Verfügung. Mit dem Modul GSP274 stellt Bachmann seine Erfahrung bei der Automatisierung von dezentralen Energieerzeugungseinheiten 18 für maritime Anwendungen zur Verfügung. Es ermöglicht die sichere, zuverlässige und automatisierte Synchronisation von Generatoren ans Schiffsenergienetz. Dazu misst das Modul das Netz an drei Stellen und steuert zwei Leistungsschutzschalter unter Berücksichtigung der Schaltverzögerung über einen Relais-Aus- maritime.application % ' ( : 0 L WW H DQ Q . RP HS » S QL Ø - D S Y J N M E N 1 SRQ G LH K W OL Q HS » S OV S Ø- DSY J N MEN J H P ×I QWH 3U RP QH 3³5Ø-.1#Ø"$13 &LA' ES D QÓ . QÓ G SR UL F 3³5Ø-.1#Ø"$13 &LA' ES D &DO 3U×I Das System muss sicherstellen, dass immer ausreichend Lastreserven an der Sammelschiene zur Verfügung stehen. Dazu werden automatisch Generatoren gestartet, synchronisiert und niederpriore Lasten abgeschaltet. Für die Fehlererfassung mit höchster Genauigkeit besitzen das GMP232 und GSP274 einen integrierten Daten-Rekorder. Dieser ermöglicht die präzise zeitsynchronisierte Aufzeichnung von bis zu 16 Messkanälen mit einer maximalen Auflösung von 100 μs für vier Sekunden. Die Aufnahme wird fernbedient ausgelöst oder bei &DO Aufgaben des Power-Management-System Um all diesen Aufgaben gerecht zu werden, verfügt das M1-Marine-Automatisierungssystem über eine hoch-performante zentrale Recheneinheit und bietet gleichzeitig eine schnelle und zuverlässige Vernetzungsmöglichkeit. Das M1-System beweist hiermit, dass ein hohes Maß an Flexibilität kein Widerspruch zu einer funktionalen Integrationstiefe sein muss. Entwicklungs-Ingenieure haben die Sicherheit, auch außergewöhnliche Aufgabenstellungen realisieren zu können. Bedienpersonal und Wartungsverantwortliche schätzen die sicheren und zuverlässigen Diagnose-Möglichkeiten von System-Events. Die Daten sind voll integrierbar im zentralen Alarm & Monitoring-System. Somit werden Wartungsarbeiten reduziert und außergewöhnliche Systembelastungen frühzeitig erkannt, bevor es zu signifikanten Vorschädigungen kommen kann. QL Anspruchsvolle Echtzeit-Power-ManagementLösungen realisieren Sie unter Verwendung einer zentralen Power-Management-Steuereinheit und über Lichtwellenleiter abgesetzte Technologiemodule. Die Koordination zwischen den Energie-Erzeugungseinheiten und den dynamischen Lastanforderungen lassen sich somit einfach und zuverlässig realisieren. Hoch performante Steuerung JV Maritime Energieversorgung der Überschreitung vordefinierter Grenzwerte aktiviert. Die Messdaten stehen anschließend im SolutionCenter oder als Datei im ComtradeFormat zur Verfügung. Ohne Zusatzaufwand lassen sich dadurch im Störungsfall die Ursachen sicher und zuverlässig rekonstruieren. XQ gang an. Mit dem Netzmessungs-, Netzüberwachungs- und Netzschutzmodul (Grid Measurement and Protection Module) GMP232 sind Schutz- und Überwachungsfunktionen in die ›klassischen‹ Steuerungsaufgaben integriert. Das dritte Modul GM260 ist für eine Messung des Netzes einsetzbar. Software-Module mit einheitlichen und einfach zu bedienenden Schnittstellen runden das Paket ab. H Q W H J H P 9 ' ($ 5 GSP274 – Funktionen Netzmessung Netzspannung: 480 V usätzlich zum Modul Z GMP232: 4 weitere Spannungseingänge (gesamt 7; GMP 3), 1 weiterer Stromeingang (gesamt 4; GMP 3) Netzüberwachung: zusätzlich zum Modul GMP232 – Q/U Schutz (Blindleistung/Unterspannungsüberwachung) GCB G MP 2 MP 2 Power Management Control MP 1 GCB MP 3 GCB MP 1 Loads Loads M MP 2 M Daten-Rekorder Synchronisierung: Überwachung der Synchronbedingungen MP 3 Power Lines Control Lines, Measuring Lines Fastbus (Fibre optic) MP 1/2/3 Measuring Points 1/2/3 G MP 1 GCB G Ereignislisten GCB Loads Loads G ertifizierungen – Z VDE AR 4105: Netz- und Anlagenschutz; erfordert zweikanaliges Messen und Auslösen; in Deutschland Pflicht beim Anschluss von Energieerzeugungsanlagen ans Niederspannungsnetz Komponentenzertifikat FGW TR3: Vereinfacht das Ausstellen von Anlagenzertifikate. Anlagenzertifikaten müssen in Deutschland ausgestellt werden, um den »System-DienstleisterBonus« zu erhalten (= höherer Einspeisetarif). 19 SICHERHEIT OHNE KOMPROMISSE Safety Control Moderne Sicherheitslösungen unter Verwendung einer programmierbaren Sicherheitssteuerung ermöglichen es, Funktionen zu realisieren, die weit über die klassische Notaus-Kette hinausgehen. Bachmann bietet ein komplettes Sicherheitspaket, welches in unterschiedlichsten Anwendungen unter den härtesten Anforderungen erfolgreich eingesetzt wird. Im modernen Maschinen- und Anlagenbau wird der Personen- und Anlagenschutz durch die »Maschinenrichtlinie Neu« reguliert. In dieser Richtlinie und den damit zusammenhängenden Sicherheitsnormen werden modernste Methoden und Maßnahmen in der Umsetzung von Sicherheitsgeräten vorgeschrieben, um Personen und wirtschaftliche Güter optimal zu schützen. Darüber hinaus wird jede Sicherheitskomponente unter Aufsicht durch eine Zertifikationsstelle entwickelt und geprüft. Betreiber von Offshore-Anlagen und auch Reeder profitieren neben dem erhöhten Schutz 20 des Personals auch wirtschaftlich. Kritische Signale werden bereits mit mehreren Sensoren erfasst und ausgewertet. Eine zugelassene Komponente wie z. B. die Sicherheitssteuerung »safety control« von Bachmann in Kombination mit den integrierten Überprüfungs- und Überwachungsfunktionen ersetzt die Mehrfacherfassung bei gleichzeitig niedrigeren Lebenszykluskosten. Sicherheitstechnik im Griff Die Sicherheitsbaugruppen von Bachmann sind ideal für den Einsatz auf Schiffen und maritime.application Offshore-Anlagen. Betriebsführung, Steuerung, Sicherheitstechnik und Bediengeräte sind perfekt aufeinander abgestimmt und kommunizieren offen. Schnellstmögliche Reaktionszeiten, intuitive Bedienbarkeit und umfassende Diagnosemöglichkeiten garantieren ein höchstmögliches Maß an Sicherheit. Sämtliche Sicherheitsmodule von Bachmann sind nach der höchstmöglichen Kategorie für Maschinenund Anlagenbau der SIL3 und PLe zertifziert. Die beliebige Aufteilung der Sicherheitsmodule innerhalb der Anlagensteuerung ermöglicht individuelle Lösungen. Nicht benötigte Sicherheitskanäle können ohne Einschränkungen als digitale Standard-E/As verwendet werden. Durch die 2A-Ausgänge des abgesetzten Ausgangsmoduls SDO208 lassen sich Sicherheitsrelais ersetzen. Das spart Platz, Verdrahtungsaufwand und zusätzliche Kosten. Durch die Integration des Safety Developer in das Engineering-Tool SolutionCenter erleichtert Bachmann dem Anwender die Sicherheitsprogrammierung auf Basis von etablierten Standards wie IEC61131-3 und PLCopen Safety. für Sicherheit beim Einsatz auf dem amerikanischen Kontinent. Alle Module sind als coldclimate-Version verfügbar. So kommt auch bei extremen Umgebungsanforderungen die Sicherheit nicht zu kurz. Vorteile für Hersteller und Betreiber Programmierbare Sicherheitstechnik macht die praktische Umsetzung und den täglichen Einsatz einfach. Sie ermöglicht im laufenden Betrieb das abgesicherte Monitoring aller internen Zustände einer Anlage, inklusive der Sicherheitsschaltkreise, auch über Fernwartung. Bachmann bietet Ihnen maßgeschneiderte Lösungen, basierend auf der Erfahrung aus dem weltweit erfolgreichen Einsatz von Steuerungskomponenten auf Schiffen und in Offshore-Anlagen. Mit Bachmann auf der sicheren Seite Sämtliche Sicherheitsbaugruppen von Bachmann einschließlich der notwendigen Programmier-Tools und Funktionsbausteine sind nach den maßgeblichen Normen beim TÜV Süd zertifiziert. Die UL508-Zulassung sorgt Sicherheitstechnische Normen und Vorschriften I EC60945 I EC61508 I SO13849 E N954 I EC62061 E N61511 21 REGELUNG, ABLAUF & HIL/SIMULATION VOLL IM GRIFF Model Based Design Die Herausforderungen für die Automatisierungstechnik in Offshore-Anwendungen und auf Schiffen sind stetig steigend. Mit den zunehmend größer werdenden Anlagen und der Einführung neuer Technologien wächst auch die Komplexität der Betriebsführungsprogramme. Neue Entwicklungsmethoden für die Erstellung solcher Programme sind notwendig, um einerseits den Aufwand für die Entwicklung gering zu halten und anderseits ausgereifte und hochverfügbare Anlagen auf dem Markt platzieren zu können. Wenn einfache, analytische Vorausberechnungen ein Systemverhalten nicht mehr beschreiben bzw. vorhersagen können, so hilft nur der Weg über den praktischen Versuch. Modelle und Prototypen dienen dem Erkenntnisgewinn und der Lösungsfindung. Was aber, wenn die Herstellung solcher Versuchsmuster nicht bezahlbar, deren Verwendbarkeit eingeschränkt ist oder der Praxisversuch schlichtweg zu gefährlich wäre? Die zeitgemäße Antwort lautet: Digitale Simulation. Die realen Systeme werden in 22 einem Programm in Form eines Simulationsmodelles nachgebildet. Unabhängig von der Form der Modellbildung sind es letztendlich mathematische Zusammenhänge, welche das Verhalten des Systems beschreiben. Lässt man diese Simulationsmodelle bei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen und Parametern jeweils neu berechnen, so entspricht dies einem Prototypversuch in virtueller Form. Gefahrlos, kostengünstig, beliebig wiederholbar und vollständig automatisierbar. M-Target for Simulink® und maritime.application Simulation: Lösungsfindung am Computermodell und direkter Download auf die M1-Steuerung. 20-sim 4C ermöglichen die einfache Nutzung von modellbasierter Simulation unter Berücksichtigung der realen Automatisierungslösung. Qualität und Effizienz Der Einsatz von höherwertigen Algorithmen steigert die Produktqualität und erhöht den Ertrag der Anlagen. Die zunehmend höhere Effizienz der Anlagen lässt sich durch neuartige Regel- und Optimierungskonzepte verwirklichen. Lösungen, die mit Hilfe von M-Target for Simulink® oder 20-sim 4C entwickelt werden, spielen in diesen Disziplinen ihre Stärken aus. Das Werkzeug MATLAB®/ Simulink® der Firma MathWorks ist am Markt etabliert. 20-sim ist die Modellierungs- und Simulationssoftware der Firma Controllab und bietet Werkzeuge zur Modellierung von dynamischen Systemen an. Beide Produkte assistieren bei der Erstellung eines Simulationsmodells der zu automatisierenden Teilkomponente. Dabei können einerseits die Standard-Modellierungsmethoden verwendet werden. Andererseits ist es auch möglich, die Schnittstellen zu vielen marktüblichen, domänenspezifischen Simulationsprogrammen zu verwenden, um bereits erstellte Teilsimulationen nutzen zu können. Die gewünschten Algorithmen zur Automatisierung werden anschließend direkt in der Simulationsumgebung entworfen und auf ihre Funktionstauglichkeit überprüft. Automatische Codegenerierung Sobald in der Simulation zufriedenstellende Ergebnisse vorhanden sind, das heißt wenn keine Schwächen in der Anforderungsspezifikation und keine algorithmischen Fehler mehr erkannt werden können, erfolgt auf Knopfdruck die Übersetzung von der Simulationssprache in ausführbare Codes für die M1-Steuerung. Diese Übersetzung erfolgt maschinell und ist damit frei von zufälligen Fehlern. Nach der Codegenerierung kann das Automatisierungsprogramm sofort an einem Hardware-in-theLoop-Teststand, der mit realen Steuerungskomponenten versehen ist oder an der realen Anlage getestet werden. Kosteneffizienz »Mit der besseren Lösung schneller am Markt sein« – so oder ähnlich lautet das Paradigma unserer globalisierten Wirtschaft. Und dabei helfen die vielen Programmiermöglichkeiten des M1-Automatisierungssystems von Bachmann. Kalkulierbare und im Verhältnis zum Nutzen auch preiswerte Investitionen machen sich rasch bezahlt. Das kundenfreundliche Lizenzmodell für M-Target for Simulink® verzichtet auf stückbezogene Laufzeitlizenzen und belastet so die Produktrentabilität nicht. 20-sim kann direkt beim Hersteller gekauft werden und hat die M1 bereits als Target integriert. Highlights Model Based Design Entwicklung von Automatisierungsalgorithmen (Steuerung und Regelung) direkt in Controllab/20-sim oder MATLAB®/ Simulink® A utomatische Codegenerierung und Transfer zur M1-Steuerung Online-Kommunikation zwischen der Entwicklungsumgebung und dem Steuerungsprogramm zur komfortablen Parametrierung und Diagnose Integrierte Simulationsmodi für die in der Applikationverwendeten I/O-Module I ntegrierte Schnittstellen zu Visualisierungssystemen und weiteren Steuerungssystemen Integrierte Schnittstellen zu in herkömmlichen Programmiersprachen (IEC61131-3, C/ C++) erstellten Automatisierungsprogrammen Unterstützung für Hardwarein-the-Loop-Systeme (HIL) 23 MEHR SICHERHEIT MEHR ERTRAG Condition Monitoring System Zu den kritischen Maschinen des Schiffsbetriebs gehören unter anderem Antriebe für Bohreinrichtungen, Baggerpumpen, Rohrhandlingsysteme, Antriebssysteme, Steueranlagen, usw. Die Verhinderung von Pannen und folglich auch von unvorhergesehen Stillständen dieser kritischen Ausrüstung ist die Aufgabe des 24/7-Zustandsüberwachungssystems (Condition Monitoring System »CMS«) für den Schiffsbetrieb. Das CMS sollte im Zusammenspiel mit einer Methode zur Prognosemodellierung potenzielle Schadensbedingungen erkennen, bevor der Schaden wahrnehmbar und kritisch wird, und sollte ebenfalls ausreichend Zeit für die Durchführung von Vorbeugemaßnahmen und Reparaturen beziehungsweise die Beschaffung von Ersatzteilen erlauben. Erstes voll in ein Automatisierungssystem integriertes CMS Ein Abnützungsprozess von Anlagen ist vor allem durch die Art und Weise, wie die Anlagen belastet werden, bestimmt. »Stand-Alone« Condition Monitoring Systeme wurden vor allem für die »Condition Based Wartung« verwendet. Wenn man die entsprechenden Prozessvariablen online zur Verfügung hat, kann man die aktuellen Betriebszustände des Schiffes mit berücksichtigen. Das M1-Marine-Automatisierungssystem ist das erste verfügbare voll integrierte und programmierbare CMS, das die entsprechend notwendigen Hardware-Module, um die unterschiedlichsten Signale einzubinden, wie auch die notwendige Software zur 24 Verfügung stellt. Das M1-System analysiert kombinierte Informationen von Öl-, Wasserund Vibrationssensoren mit Betriebsstunden und Betriebsbedingungen sowie Umwelteinflüssen wie Wellen, Wind und Strömungen. Der Abnützungsprozess steht in einem engen Abhängigkeitsverhältnis mit der Art der Verwendung der Maschinen. Umweltbedingungen, die Schiffsbewegungen bewirken, können sogar bei geringen Belastungen zu einem schnelleren Verschleiß führen. Minimierung von Systemausfällen Systemausfälle von Maschinen an Bord eines Schiffs können zum Stillstand des gesamten Schiffsbetriebs führen und einen entsprechd hohen wirtschaftlichen Verlust verursachen. Seit vielen Jahrzehnten verfügt jedes Schiff über ein zentrales »Alarm- und Überwachungssystem«, das das Bordpersonal im Falle eines kritischen Fehlers oder kritischer Werte warnt. Die Integration und Verwendung von analysierten »CMS« Daten ist der nächste Schritt um Systemfehler zu minimieren und die Crew maritime.application Große Vorteile für Crew und Eigner rechtzeitig und so umfassend als möglich zu informieren. Jedoch befinden sich die Maschinen an Bord von Schiffen aufgrund der Belastung ihres Betriebseinsatzes in einem langsamen Verschleißprozess. Diese Belastung hängt von den Umwelteinwirkungen und von der Art ab, wie das Personal das System bedient. Das klassische AMS-System kommt nicht mit diesen langsamen Verschleißprozessen zurecht. Die Verwendung von IACMS bedeutet die Gemeinsamkeit von Hard- und Software für verschiedenste Systeme an Bord. Dies ergibt ein besseres Verständnis und einfacheres Training für die Crew und niedrigere Initialkosten für den Eigner. Wenn CMS-Daten dem Schiffsmanagmentsystem zugeführt werden, kann man laufend über den aktuellen Zustand und die Verfügbarkeit des Schiffes Aussagen treffen. Marine M1-Automatisierungslösung Das IACMS »Integrated Automation & Condition Monitoring System« von Bachmann kombiniert die Steuerungsfunktionalität mit dem Condition Monitoring (CMS) und fungiert dabei als redundanter Datenserver für das AMS-System. Das Bedienpersonal erhält rechtzeitig eine Online-Warnmeldung über den zunehmenden Verschleiß, dies ermöglicht dem Eigner die Lebenszykluskosten der Flotte zu verringern. Ein Beispiel für die Überwachungsseite einer Arbeitsstation. Dieses Beispiel bezieht sich auf einen Halbtaucher mit sechs steuerbaren Querstrahlantrieben und vier mit Dieselmotoren getriebene Generatoren. Mehr Leistung und Know-how Das Anzeigen von Online- und On-Board-Informationen über den Maschinenstatus währenddessen mit der selben Hardware diese Anlagen gesteuert und geregelt werden, ist nicht die einzige Expertise, die wir anbieten. Nachlaufregelung Nachlaufregelung Hydraulikaggregat oder Frequenzumwandler Meldung Betriebsart Antriebsmotor M Azimutsensor Meldung Kritische Teile, die mit Condition Monitoring Systemen überwacht werden. M Azimutsensor Meldung Dichtung Axial-Radial-Rollenlager Axial-Radial-Rollenlager Propeller Hauptlager Dichtung Gegenlager Axial-Radial-Rollenlager 25 SCADA UND HMI DER ZUKUNFT M1 webMI pro Die weltweite Verbreitung mobiler, internetfähiger Geräte hat in atemberaubender Geschwindigkeit stattgefunden. Ihre einfache, intuitive Bedienung überzeugt. Internet und Software-Applikationen sind nicht mehr ortsgebunden, sondern können weltweit verwendet werden. Mit »M1 webMI pro« stellt Bachmann eindrucksvoll seine Technologieführerschaft unter Beweis: Jede M1-Steuerung wird zum zentralen Server für fest installierte oder mobile HMI-Geräte. Projektierung und Wartung – ein wichtiger Kostenfaktor Die Vorteile von M1 webMI pro auf einen Blick: ertanzeigen mit hoher W Aktualisierungsrate J edes browserbasierte Gerät wird zur HMI edienen und Beobachten, B wo und wann immer Sie es brauchen erlustfreie Skalierung auf V alle Bildschirmgrößen o sicher wie InternetS Banking (HTTPS) urzer Refresh im Browser K anstatt zeitintensiver Software-Rollouts Nutzung der Applikation auf unterschiedlichsten Geräten (Smartphone, Tablet oder stationäre HMI-Geräte) I ntegration in übergeordnete SCADA-Anwendungen 26 Anlagen werden zunehmend komplexer und stellen immer mehr Anforderungen. Damit erhöht sich natürlich auch der Aufwand für Projektierung und Wartung. Oft ist nicht nur eine Vor-Ort-Visualisierung zu realisieren, sondern auch die Anbindung an einen Leitstand, eine eigene Visualisierung für die Fernwartung und teilweise auch Lösungen für mobile Endgeräte. Nicht selten werden hier für jeden Anwendungsfall separate Applikationen erstellt. Das Handling unterschiedlicher Endgeräte und Bildschirmauflösungen ist zudem bei vielen Visualisierungsprodukten nicht möglich. Reine Web-Visualisierung für die Bachmann M1 Unter der Bezeichnung »M1 webMI pro« bietet Bachmann electronic ein leistungsfähiges Produkt für reine Web-Visualisierungen an. Über einen schlanken Webserver, der direkt auf der M1-Steuerung installiert ist, können beliebige Visualisierungsgeräte, wie Smartphones aber auch leistungsstarke Bedienterminals angekoppelt werden. Die entsprechende Berechtigung vorausgesetzt, hat man von jedem beliebigen Punkt der Welt aus Zugriff auf die Applikation. Dank »M1 webMI pro« sehen Sie dann alles Wichtige auf einen Blick und gestochen scharf. Ohne jegliche Qualitätsverluste bei der Skalierung und beim Zoomen werden auf jeder Visualisierungsseite perfekte Grafikergebnisse erzielt. Das ist den außergewöhnlichen Vorteilen von HTML5 und SVG (Scalable Vector Graphics), der Basis aller Grafikobjekte, zu verdanken. Moderne Projektierung, einfache Auslieferung Über das Engineering-Tool »atvise builder« werden die Prozessbilder gezeichnet, Animationen und Events konfiguriert sowie weitere Einstellungen getroffen. Eine Vielzahl an vorgefertigten Grafik-Objekten und Layouts, aber auch die flexible Wiederverwendung von Seiten durch Parameterübergaben ermöglichen eine effiziente Erstellung der Visualisierung. Sogar das Zeichnen neuer SVG-Grafikobjekte oder Funktionserweiterungen über eigene Java-Scripts sind über eingebaute Editoren möglich. Nach Fertigstellung der Visualisierung wird diese mit nur einem Klick per FTP an den Webserver übertragen. So wird die Auslieferung bei großen und verteilten Anlagen zum Kinderspiel. Zeitintensive Software-Installationen auf allen beteiligten HMI-Geräten entfallen komplett. Sobald ein Client sich mit dem maritime.application Client Client Client Client Ethernet/Internet PLC M1 webMI pro zentralen Webserver verbindet oder die Webseite neu lädt, ist sofort die aktuellste Version der Applikation zu sehen. Spezielle Installationen oder ein Neustart der HMI-Geräte sind dabei nicht nötig. So werden alle Bedieneinheiten automatisch auf den neuesten Stand gebracht – unterbrechungsfrei und unabhängig von Zeit und Ort. Effizienzsteigerung inbegriffen Bei der Entwicklung von Web-Technologien musste schon von Anfang an auf unterschiedlichste Endgeräte Rücksicht genommen werden, verschiedene Bildschirmgrößen und -auflösungen sind hier typisch. Die Visualisierung mit »M1 webMI pro« ist hingegen viel einfacher zu projektieren, denn es muss nur eine einzige Applikation für alle Geräte erstellt werden. Wird die Visualisierungslösung zudem direkt auf der Steuerung realisiert, entfällt auch das Projektieren der entsprechenden Datenschnittstellen: Auf die Variablen kann direkt zugegriffen werden, OPC-Server oder proprietäre Protokolle sind hinfällig. Schlussendlich bedeutet eine solche Web-Lösung nicht nur eine effizienteres Engineering, sondern auch eine echte Steigerung der Kosteneffizienz. Der Webser ver auf der Bachmann M1 bildet die »Visualisierungszentrale«, beliebige Clients mit einem Webbrowser können darauf zugreifen, unabhängig von Zeit und Ort. Während Benutzeroberflächen ohne jede Installation in beliebigen Webbrowsern angezeigt werden, laufen zentrale Funktionen wie Prozessanschluss, Historisierung, Alarmierung in hocheffizienten Serverstrukturen ab. Die volle Ausnutzung der internen Datenstrukturen neuester Prozessoren erhöht die Systemeffizienz. Gleichzeitig ermöglicht die 64-Bit-Datenbreite die Verwendung von deutlich mehr Arbeitsspeicher, was letztlich größere Projekte mit mehr Prozessvariablen (Nodes) zulässt. Freigegebene Betriebssysteme sind unter anderem Windows XP SP3, Windows 7 (32-Bit und 64-Bit), Windows 8 (32-Bit und 64-Bit), Windows Server 2008 und Windows Embedded Standard 7. Neben anderen, kleineren Verbesserungen beinhaltet die Version 2.5 auch Funktionen zum nachträglichen Befüllen der Prozesshistorie (Wertearchive), z. B. bei geblockter Übermittlung von nur temporär verbundenen Prozessanschlüssen. Moderne Visualisie rungslösung auf einem Apple iPad™: Steuerung des Schiffes in reiner Web-Technik. SCADA mit 64-Bit Power Zunehmende Komplexität und der stetig steigende Automatisierungsgrad unterschiedlichster Anlagen erfordern zukunftsweisende Technologien, um Prozesse effektiv zu überwachen und zu steuern. SCADA-Systeme leisten hierzu einen wesentlichen Beitrag und gewährleisten ein Höchstmaß an Sicherheit. Besonders dann, wenn sie wie bei der Produktlinie atvise® die orts- und geräteunabhängige Bedienung ermöglichen. Das Leitstands- und Visualisierungssystem »atvise scada« verbindet modernste Web-Technologie mit performanceoptimaler Client-Server-Architektur. 27 UNSERE KUNDEN Anwendungen in der Maritime Auf uns setzen viele der weltweit führenden Hersteller und Betreiber von Schiff- und Offshore-Anlagen. Zusammen mit ihnen setzen wir neue Maßstäbe und schreiben Erfolgsgeschichten. maritime.application GEMEINSAM AUF KURS SAM Electronics GmbH ALLES IM BLICK UND GUT DOKUMENTIERT – AUCH AUF HOHER SEE SAM Electronics GmbH 30 34 KNOW-HOW IM DOPPELPACK CSI Control Systems SICHER DURCH DEN NEBEL TTI GmbH TANKMANAGEMENT MIT SICHERHEIT Wilhelm Sander Fertigung GmbH INNOVATION DURCH ZUSAMMENARBEIT Bakker Sliedrecht Electro Industrie B.V. 52 AUF GERADEM WEG ZUM ZIEL Controllab Products B.V. AUF DER SPUR DIMAR-TEC PTE LTD IMMER AUF DEM RICHTIGEN KURS SCHOTTEL GmbH 2.500 METER UNTER DEM MEER seatools MÖGLICHST VIEL SAND – UND WENIG WASSER Van Oord Dredging and Marine Contractors 68 64 60 54 56 40 44 48 REVOLUTIONÄRES VERFAHREN IM SCHIFFSBAU Bakker Sliedrecht Electro Industrie B.V. 36 GEMEINSAM AUF KURS Redundante Steuerungen für dieselelektrische Fahranlagen von Schiffen Besondere Sicherheitskonzepte gewährleisten die hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit eines Schiffsantriebs. In dessen Steuerung werden dazu immer neue Funktionen integriert. Aus der Zusammenarbeit von SAM Electronics und Bachmann electronic entstand ein innovatives Konzept für den Einsatz mit dieselelektrischen Antrieben. Die »Royal Princess« mit dieselelektrischem Antrieb – gesteuert vom Bachmann M1-Automatisierungssystem. 30 maritime.application Die SAM Electronics GmbH mit Sitz in Hamburg (D) ist einer der weltweit führenden Anbieter für die Automatisierung von Schiffen. Dabei gehören auch Systeme für die Navigation und Kommunikation auf hoher See zur Angebotspalette. Mehr als 100 Jahre Erfahrung sind Basis einer umfangreichen Kompetenz im Bereich des Schiffbaus und -betriebs. Konzept: Redundanter Antrieb über Ethernet auch der Standby-Steuerung zur Verfügung. Bei einem Steuerungsausfall kann so das ruhende System alle Regelungsaufgaben nahtlos übernehmen. Auch lassen sich auf diese Art und Weise Kabel sparen und die Schnittstellen besser überwachen. Sollte ein einzelnes I/O-System ausfallen, so ist durch die dezentrale Anordnung der I/Os auch gewährleistet, dass die Anlage nicht die gesamten Informationen verliert. Abhängig davon, welches I/O-System nicht mehr verfügbar ist, werden entsprechende Prozesse ausgelöst. Fällt beispielsweise der Feldbus zur Brücke aus, so speichert der Antrieb den letzten Fahrhebelwert und gibt Alarm: Der Ausfall des Fahrstandes wird angezeigt und es kann auf einen anderen Fahrstand, z. B. im Maschinenkontrollraum, umgeschaltet werden. Ein dieselelektrischer Antrieb besteht aus den Hauptkomponenten Dieselgenerator(en), Frequenzumrichter, Fahrmotor, Propeller und Steuerung. Im Gegensatz zu konventionellen Anlagen mit zwei Motoren, die jeweils direkt auf einen Propeller gekuppelt sind, treiben bei dieselelektrischen Fahranlagen die Dieselmotoren Generatoren. Diese speisen alle dieselbe Sammelschiene, von der aus sowohl die Antriebe, als auch alle anderen Verbraucher versorgt Umstellung auf die werden. Die Verfügbarkeit eines Antriebes ist M1-Steuerung damit unabhängig von der Verfügbarkeit eines Zur Realisierung dieser komplexen Konzepte einzelnen Dieselmotors, denn bei einem Ausfall und Regelungsaufgaben ist eine leistungsfästeht immer noch eine reduzierte Antriebsleishige Steuerung erforderlich. SAM Electronics tung zur Verfügung. Insbesondere bei der Aushat sich hierzu für das M1-Automatisierungslegung von dieselelektrischen Fahranlagen für system von Bachmann electronic entschieden. Kreuzfahrtschiffe »Das skalierwird auf eine hohe bare M1-System Redundanz Wert bringt die benö» Das skalierbare gelegt. Dabei wird t igte n Ze r t if iimmer von einem kate zum EinM1-System bietet für Ein-Fehler-Ere isatz auf Schiffen jede Leistungsstufe gnis ausgeganmit un d bietet die passende Steuerung. « gen. Gleichzeitige für jede LeisMehr fachfehler tungsstufe die we r d e n hie r b ei passende Steuenicht betrachtet. rung, wobei eine Hermann Knirsch, Drives and Special Systems Manager Die PropellermoAbwärtskompaof Technology and Design, toren selbst vertibilit ät immer SAM Electronics GmbH fügen über zwei sichergestellt Stator wicklungsi s t«, b e g r ü n s y s t e m e, j e d e s det Hermann gespeist durch ein separates 6/3-phasiges, Knirsch, Drives and Special Systems Manager 12/6-pulsiges Leistungsteil eines Frequenzumof Technology and Design bei SAM Electronics, richters. Jeder Teilstromrichter ist dabei von den Entscheid. »So bietet es die nötige Flexieinem unabhängigen Transformator mit eigebilität und durch die garantierte Langzeitvernem Leistungsschalter versorgt. fügbarkeit auch die notwendige Sicherheit bei aktuellen und zukünftigen Projekten.« Verteilte Steuerung hat große Vorteile Alle Schnittstellen »on-board« Die SAM-Fahranlagensteuerung integriert die Frequenzumrichter in das System Schiff. Hierzu sind an diese Steuerung über Feldbusse diverse Remote I/O-Systeme angeschlossen, die über das gesamte Schiff verteilt sind. Die Frequenzumrichter werden in Active-Standby betrieben. Das heißt, die jeweils aktive Steuerung sammelt die Signale und stellt diese Die M1-Steuerung deckt alle erforderlichen Schnittstellen ab: Modbus RTU / TCP, PROFINET, CANOpen und SAE J1939 sind standardmäßig verfügbar. »Das Protokoll Modbus UDP wurde von Bachmann kurzfristig speziell für uns implementiert«, freut sich Hermann Knirsch über die gute Zusammenarbeit. Die Steuerungen können zudem mit seriellen-, SAM Electronics ist ein Tochterunternehmen der US-Amerikanischen L-3 Communications. Das Unternehmen mit Sitz in Hamburg verfügt über Niederlassungen in der ganzen Welt. Seit mehr als 100 Jahren entwickelt das Unternehmen Systeme für Energieerzeugung und -verteilung, Antriebstechnik, maritime Automation sowie Schiffskommunikation und -navigation. 31 CAN-, DeviceNet- und PROFIBUS-Kommunikationsmodulen beliebig erweitert werden. die Frequenzumrichter, noch besser eingebunden werden.« Integrierte Steuerungsbibliothek Übersichtlicher SPS -Editor Die Adaption des von SAM Electronics speziell für komplexe Anwendungen entwickelten eigenen SPS-Editors vereinfachte die Arbeitsabläufe bei der Projektierung und Inbetriebnahme des ersten Projektes erheblich. Mit dem grafischen Editor lassen sich komplette Funktionen erstellen und visualisieren. Der Status von Signalen wird in unterschiedlichen Farben sehr übersichtlich dargestellt. So können Störungen schnell lokalisiert und behoben werden. Dieser grafische Editor wird für die Softwarepflege des alten und des neuen Systems verwendet. Teilapplikationen von bestehenden Anlagen, die noch auf den vorherigen Systemen implemen- »Bachmann electronic ist ein kooperativer Partner mit einer guten technischen Unterstützung vor Ort«, hält Verena Franzen, Drives and Special Systems Technology and Applikation Design bei SAM Electronics, fest. »So konnte gemeinsam eine SAM-Steuerungsbibliothek erfolgreich auf dem Bachmann–System integriert werden. Alle bewährten Funktionen stehen somit weiter zur Verfügung. Weiterhin bieten sich für SAM die Möglichkeiten, andere bisher nicht genutzte Feldbus-Protokolle einzusetzen, wie PROFIBUS, PROFINET, Modbus/TCP usw. So können Komponenten, wie beispielsweise Port Wing Center Bridge I/Os I/Os Starboard Wing I/Os Ethernet fiberoptic redundant I/Os I/Os ECR Panel ECR Panel I/Os I/Os Local Panel Local Panel I/Os I/Os PROFIBUS Converter I/Os Propulsion Transf. Port 1 32 I/Os SAM Propulsion Control PROFIBUS Modbus RTU I/Os I/Os SAM Propulsion Control I/Os SAM Propulsion Control Main Switchboard AFT Generator Control IAMCS I/Os IAMCS Ethernet fiberoptic redundant Modbus TCP/UDP Modbus TCP/UDP Modbus TCP/UDP Ethernet fiberoptic redundant Modbus TCP/UDP Ethernet fiberoptic redundant Main Switchboard FWD Generator Control I/Os SAM Propulsion Control PROFIBUS Converter Converter I/Os I/Os I/Os I/Os Shaftline Shaftline Propulsion Propulsion Propulsion Box Port 1 Box Port 2 Motor Port Motor Port Transf. Port 2 Propulsion Transf. Starbd. 1 I/Os I/Os Dieselelektrische Fahrsteuerung für ein Kreuzfahr t sc hif f: Re dundanter Steue r ungs auf b au mit de m M1-Automatisierungssystem. PROFIBUS Modbus RTU I/Os Converter I/Os I/Os I/Os Shaftline Shaftline Propulsion Propulsion Propulsion Box Starbd. 1 Box Starbd. 2 Motor Starboard Motor Starboard Transf. Starbd. 2 maritime.application Einer der beiden Propellermotoren im Kreuzfahrtschiff »Royal Princess«. tiert sind, können so für Neuanlagen einfach weiter verwendet werden. Neue Funktionalität: Fernwartung Standby«. Durch die schnelle Kommunikation der beiden Steuerungen eines Antriebes via Ethernet ist es möglich, dass im Fehlerfall schnell auf die Standby-Steuerung umgeschaltet werden kann. Die Standby-Steuerung übernimmt, sobald die aktive Steuerung, z. B. durch eine Störung der Spannungsversorgung, ausfällt: Der Antrieb wird sofort wieder zugeschaltet und der alte Drehzahlwert wieder angefahren. Dies bietet eine zusätzliche Sicherheit und die Verfügbarkeit des Antriebes ist in einem Störfall immer gewährleistet. »Ein weiterer Vorteil des M1-Systems von Bachmann ist die größere Rechenleistung und Schnittstellenvielfalt gegenüber den bislang von uns eingesetzten Steuerungen«, führt Verena Franzen aus. Dies erlaubt es uns, ganz neue Funktionen in das System zu integrieren. »So ist es zum Beispiel zukünftig möglich, via Satellit von Land aus direkt auf die Anlage Gelungene zuzugreifen. Ohne aufZusammen» Bachmann ist wendige Ent sendung arbeit – mit eines Technikers an Bord Zukunft ein kooperativer können so Diagnosen Steuerungen für diePartner. « erstellt und der Crew selelektrische Fahrkompetente Hilfestellung anlagen müssen sich Verena Franzen, bei Störfällen gegeben einfach in vorhandene Drives and Special Systems wer den«, beschr eibt Net z werkstrukturen Technology and Design, Verena Franzen die sich des Schif fes einfüSAM Electronics GmbH ergebenden Vor teile. gen und die wachsen»Auch Software-Updates den Anforderungen an oder SteuerungsanpasFunktionalität, Sichersungen bei Umbauten können so später proheit und Verfügbarkeit meistern. »Mit dem blemlos von Land aus erfolgen. Dies spart Zeit – Bachmann M1-Automatisierungssystem ist und Kosten.« dies SAM Electronics perfekt gelungen«, zeigt sich Hermann Knirsch überzeugt. »Die aus der Perfekte Redundanz: gemeinsamen Arbeit dieses Projekts entstanHot-Standby dene Kooperation wollen wir deshalb für alle Eine weitere neue Funktionalität ist »Hot zukünftigen Fahranlagenprojekte fortführen.« 33 ALLES IM BLICK UND GUT DOKUMENTIERT – AUCH AUF HOHER SEE SAM Electronics realisiert Transientenrekorder mit GMP232 von Bachmann Moderne Schiffe sind mit zahlreichen elektronischen Systemen ausgestattet. Diese erfüllen Steuerungs- wie auch Überwachungsaufgaben und sind in der heutigen Schifffahrt nicht mehr wegzudenken. SAM Electronics ist bekannt für seine innovative Angebotspalette im Bereich der Automatisierung für maritime Anwendungen. Auf der Hardwarebasis des Netzerfassungs- und Schutzmoduls GMP232 der Firma Bachmann hat SAM einen Transientenrekorder entwickelt. Es ist ein kompaktes Produkt entstanden mit dem man die Netzqualität auf Schiffen vermessen kann. SAM Electronics ist ein Tochterunternehmen der US-Amerikanischen L-3 Communications. Das Unternehmen mit Sitz in Hamburg verfügt über Niederlassungen in der ganzen Welt. Seit mehr als 100 Jahren entwickelt das Unternehmen Systeme für Energieerzeugung und -verteilung, Antriebstechnik, maritime Automation sowie Schiffskommunikation und -navigation. 34 SAM Electronics ist ein Tochterunternehmen der US-Amerikanischen L-3 Communications. Das Unternehmen mit Sitz in Hamburg verfügt über Niederlassungen in der ganzen Welt. Seit mehr als 100 Jahren entwickelt das Unternehmen Systeme für Energieerzeugung und -verteilung, Antriebstechnik, maritime Automation sowie Schiffskommunikation und -navigation. Alle relevanten Netzgrößen im Blick Die steigende Komplexität der elektronischen Infrastruktur auf Schiffen erhöht die Wahrscheinlichkeit von Fehlern. Auch deren Ursache zu finden wird schwieriger. Daher bedarf es einer genauen Protokollierung der Vorgänge. »Mit einem Transientenrekorder werden alle relevanten Netzgrößen an Bord dauerhaft überwacht und aufgezeichnet«, erklärt Martin Weichert, Praktikant bei SAM Electronics, und ergänzt: »Damit ist eine präzise Analyse von Problemen und Fehlerfällen möglich. Wichtig ist dabei jedoch, dass die Bedienoberfläche der Softwarelösung anwenderfreundlich und leicht zu verstehen ist.« Netzerfassungs- und Schutzmodul GMP232 Im Bereich der Antriebstechnik setzt SAM auf das M1-Automatisierungssystem von Bachmann. Aus der umfangreichen Produktpalette entschieden sich die zuständigen Ingenieure für das Netzerfassungs- und Schutzmodul GMP232, um den Transientenrekorder zu realisieren. »Das Modul besticht durch seine hohe Auflösung und die kurze Reaktionszeit. Die Analyse von sporadischen Ereignissen im Bordnetz wird damit stark vereinfacht«, unterstreicht der Praktikant die Vorzüge des GMP232. Ergänzend kommt das Prozessormodul MX213 als Schnittstelle zum Bediengerät zum Einsatz. maritime.application » Bachmann überzeugt mit der Qualität ihrer Module, deren Zuverlässigkeit auch bei extremen Bedingungen und einem unschlagbaren Support. « Martin Weichert, Praktikant bei SAM Electronics, Antriebe und Spezialsystems, Abteilung Technologie und Konstruktion Software mit umfangreichen Features Mit dem Transientenrekorder lassen sich bis zu drei Ströme und Spannungen gleichzeitig überwachen. »Neben den Strom- bzw. Spannungswerten können auch die Oberschwingungen erfasst und deren Faktor bestimmt werden«, beschreibt Martin Weichert. »Zudem wird die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz (ROCOF) dokumentiert.« Auf dem GMP232 sind zwei Relais vorhanden. Diese können geschaltet werden, um ein schnelleres Reagieren im Fehlerfall zu ermöglichen. »Jedes auftretende Event wird in einer hochauflösenden Scopeaufnahme aufgezeichnet«, unterstreicht Martin Weichert die wohl wichtigste Funktion des Transientenrekorders. Über das SolutionCenter, in welches der Rekorder nahtlos integriert ist, werden die notwendigen Einstellungen für die Aufzeichnung vorgenommen. Der Anwender benötigt natürlich keine Softwarekenntnisse. Er bedient den Transientenrekorder über ein Menü. Die Bedienoberfläche wurde auf Basis der Programmiersprache Delphi erstellt. »Ganz einfach lassen sich auch die Dauer der Aufnahme, die Sample Rate und der Pretrigger festlegen«, beschreibt Martin Weichert. Ein manueller Trigger ermöglicht es, aktuell anliegende Werte zu betrachten. Die Aufnahmen werden im Comtrade-Format, dem Standard für Oszilloskop-Aufzeichnungen, gespeichert und können so nach Belieben exportiert werden. Vorfeld klären«, freut sich der Praktikant. »Darüber hinaus punktet Bachmann mit anschaulichen Dokumentationen und fortlaufenden Aktualisierungen ihrer Module.« Ein weiteres Projekt von SAM ist somit gut gelungen und setzt einen weiteren Meilenstein in der langfristigen Partnerschaft mit Bachmann. Die anwenderorientierte, intuitive Bedienung der Benutzeroberfläche war ein wichtiges Kriterium bei der Programmierung. Der Transientenrekorder ist in das Bachmann SolutionCenter integriert. Erste Wahl für anspruchsvolle Aufgaben Mit der Zusammenarbeit mit Bachmann ist Martin Weichert höchst zufrieden. Auch dieses Mal hat sich die gute Partnerschaft bewährt: »Der Support ist einfach top: Wir wurden mit kompetenten Lösungsvorschlägen unterstützt und konnten viele offene Fragen bereits im 35 KNOW-HOW IM DOPPELPACK CSI baut für seine Systemlösungen auf Bachmann-Technologie Das niederländische Unternehmen CSI Control Systems besticht durch seine Kompetenz im Bereich Alarm- und Überwachungssysteme für Marine und Offshore. Um mit solchen Lösungen erfolgreich am Markt agieren zu können, ist neben umfassendem Know-how auch eine zuverlässige und leistungsstarke Hardware grundlegende Voraussetzung. Kriterien, für die Bachmann electronic steht – und Basis für die erfolgreiche Partnerschaft der beiden Unternehmen. Vom Markt wurde diese gelungene Kombination mit höchstem Interesse aufgenommen. 36 maritime.application 37 Die 182-Meter Fähre ›Kaitaki‹ ist die größte ihrer Art in neuseeländischen Gewässern. Sie ist ausgestattet mit dem modernsten Alarm-, Überwachungs- und Steuerungssystem von CSI und Bachmann. Das niederländische Unternehmen CSI wurde 1967 in Vlaardingen gegründet. Die zehn Mitarbeitenden sind Experten für die Entwicklung und Lieferung von Alarm- und Überwachungssystemen für Marine und Offshore. Weltweit sind mehrere tausend Schiffe mit Lösungen von CSI ausgestattet. 38 Alarm- und Überwachungssysteme für Marine erklärt Antoinette Willemsen, Director Busiund Offshore müssen zahlreiche Funktionen ness Development bei CSI, »Bachmann besitzt übernehmen. So gilt es auf einem Schiff beidas notwendige Know-how und bietet stets spielsweise die innovative Lösungen. Niveaus der BallastDass alle relevanten tanks zu überwaZertifizierungen für » Bachmann besitzt das chen und bei Bedarf Marine und Offshore Ventile und Pumvorhanden sind, ist notwendige Know-how pen zu bedienen. ein weiterer Plusund bietet stets innovaAuch das zuverläspunkt, der uns als tive Lösungen. Zudem sige Funktionieren kleines Unternehmen des Antriebs ist zu stark entlastet.« verfügen ihre Produkte garantieren. Die über die notwendigen notwendigen SysSchnell, Zertifizierungen. « teme für diese Aufrobust und gaben lieferte CSI preiswert schon für tausende Ronald Eskamp, Antoinette Willemsen, Schiffe und KunBranchenmanager Director Business Development bei CSI den aus der ganzen bei Bachmann, weiß, Welt. »Seit rund wie wichtig Zertizwei Jahren setzen fizierungen sind: wir dazu auf Bach»Bereits 175 Module mann als verlässlichen Partner für die Hardvon Bachmann wurden von DNV GL und weiware«, erzählt Berry de Krieger, Senior Serteren Institutionen für den Einsatz in den kritivice-Ingenieur und Mitinhaber von CSI. schen Anwendungen der Bereiche Marine und Offshore zertifiziert.« Bachmann überzeugt Innovative Module durch schnelle Lieferung, einen wettbewerbsvon Bachmann fähigen Preis und die robuste Qualität der Bachmann liefert an CSI hauptsächlich I/O-MoModule. »Ein weiterer Pluspunkt ist ihre Schneldule. Diese werden eingesetzt um eine Vielligkeit«, so der begeisterte Berry de Krieger. zahl verschiedenster Sensoren und Aktoren in Die Reaktionszeit innerhalb des CSI-Systems die Steuerung einzubinden. »Der Hauptgrund beträgt nicht mehr als zehn Millisekunden. unserer Partnerschaft ist, dass die Weiterent»Bei einer Notabschaltung des Hauptmotors wicklung dieser Module sehr schnell geht«, oder bei Überhitzung eines Lagers ist dies von Wheelhouse 19" Touch Screen Group Alarm Units 17" Touch Screen 24Vdc LMS3 Valve Control 24Vdc 24Vdc Network Switch maritime.application LMS4 56 Digital Inputs 8 Digital Outputs Network Switch 128 Digital Inputs 96 Digital Outputs 16 Analogue Inputs HCR Aft. 19" Touch Screen Network Switch Cabin Units 8597 19" Touch Screen 24Vdc 24Vdc 24Vdc Network Switch Cabinet ER Aft LMS2 Cabinet ER Aft LMS1 HCR Fwd. 19" Touch Screen 10" wide Flatpanel pc 24Vdc 10" wide Flatpanel pc 24Vdc 230Vac Log printer 19" Touch Screen 32 Digital Inputs 10 x Terminal board Analogue 8 x Terminal board Digital 12 x Terminal board Analogue 4 x Terminal board Digital I /O Unit Bow Thruster Room Alarm-, Monitoring- und Kontrollsystem nach der Umrüstung wieder bereit für viele sichere Fahrten. 24Vdc 24Vdc Fiber Optics Ring Engine Control Room Ethernet over Fiber UTP ethernet Cat5E höchster Bedeutung«, erklärt de Krieger. Meist treten mehrere Alarme nahezu gleichzeitig auf. Um das Geschehen rekonstruieren und so den auslösenden Fehler zuverlässig finden zu können, bedarf es einer schnellen und korrekten Aufzeichnung der relevanten Daten. »Nur so ist es möglich, Probleme rasch und effektiv zu beheben«, fasst der erfahrene Ingenieur zusammen. Positive Reaktion des Marktes Die Partnerschaft von CSI mit Bachmann hat die Aufmerksamkeit des Marktes auf sich gezogen. Croon Elektrotechniek mit Sitz in Rotterdam und gleichzeitig eines der größten niederländische Unternehmen für die elektrotechnische Ausstattung von Schiffen setzt bereits heute auf die Systemlösung der beiden Unternehmen: »Bei Alarm- und Überwachungssystemen bauen wir ab sofort auf CSI und Bachmann«, bestätigt Piet Faasse, Technical Manager Marine & Offshore bei Croon. Solch eine Anerkennung ist für die beteiligten Unternehmen sehr wichtig. »Die Margen in Schiffbau und Schifffahrt sind sehr niedrig. Konkurrenzfähig ist nur, wer robuste Qualität zu einem wettbewerbsfähigen Preis liefern kann«, führt Antoinette Willemsen aus, und ergänzt: »Zusammen mit Bachmann gelingt uns das, wie die Rückmeldungen unserer Kunden zeigen.« Die Partnerschaft ist für CSI ein Gewinn: »Für uns ist klar, wir werden mit Bachmann langfristig zusammenarbeiten.« » Überall in der Welt schnell, in robuster Qualität und zu einem wettbewerbsfähigen Preis zu liefern, ist ein starkes Argument. Zusammen mit Bachmann gelingt uns das. « Berry de Krieger, Senior Service-Ingenieur bei CSI 39 40 maritime.application SICHER DURCH DEN NEBEL Bachmann löst komplexe Regelungsaufgaben auf Schiffen Die Anforderungen an die Mannschaft eines Schiffes sind umfangreich und mitunter äußerst anspruchsvoll. Viele ihrer Aufgaben können heute von moderner Technik übernommen werden und erleichtern so die Konzentration auf das Wesentliche. Das Institut für Systemdynamik der Universität Stuttgart entwickelt hierfür höchst leistungsfähige Regelungs- und Steuerungskonzepte, unter anderem auch zur automatischen Bahnführung in der Binnenschifffahrt. Bachmann electronic liefert dazu mit dem M1-Automatisierungssystem eine hochverfügbare und für maritime Anwendungen zertifizierte Lösung. 41 ›3G Navigation‹ ist Teil der Technologie-Transfer-Initiative (TTI) der Universität Stuttgart. Unter dem Dach der TTI GmbH können kleine eigenständige Unternehmen mit eigener Kostenstelle gegründet werden. ›3G Navigation‹ wurde im November 2010 ins Leben gerufen mit dem Ziel, am Institut für Systemdynamik entwickelte Automatisierungskonzepte für Schiffe zu vermarkten. Auf einem Schiff fallen die vielfältigsten Regelungsaufgaben an. Selbst komplexe Aufgaben, wie die automatische Bahnführung oder die Manöverregelung, welche äußerst exakt zu erfolgen hat, funktionieren dank ausgeklügelter, technischer Systeme zuverlässig und entlasten somit den Schiffsführer auf der Brücke. Die M1-Steuerung von Bachmann verfügt über höchste Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit: Da sie bereits die notwendigen Zertifizierungen für die Branche besitzt, eignet sie sich bestens für die Anwendung im anspruchsvollen Schiffbau. Vielfältige Funktionen gekonnt gebündelt Am Institut für Systemdynamik der Universität Stuttgart wurden bereits verschiedene Konzepte für die Schifffahrt mit Hardware von Bachmann realisiert. Vermarktet werden diese unter dem Dach der ›3G Navigation‹, ein im Rahmen der Technologie-Transfer-Initiative TTI (siehe Randinfo) gegründetes Unternehmen. »Die Antriebssteuerung beispielsweise ist auf fünf Kreuzfahrtschiffen in der Binnenschifffahrt tagtäglich im Einsatz, sechs weitere folgen in den nächsten Monaten«, erzählt Alexander Lutz, Gründer der ›3G Navigation‹ und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemdynamik. Jeweils zwei bis vier Dieselmaschinen mit zugehörigem Ruderpropeller werden dabei von separaten Antriebssteuerungen geregelt. Diese Steuerungen sind auf zwei Schaltschränke im Maschinenraum und Steuerstand verteilt. Herzstück der Automatisierungslösung ist ein Bachmann-Prozessormodul Präzise: Aufgrund der Ergebnisse der Positionsbestimmung ist das Bahnführungssystem in der Lage, Abweichungen von der Ideallinie zu erfassen. Hieraus werden im Regelalgorithmus Stellsignale für das Ruder gebildet und das Schiff so auf seiner Bahn gehalten. 42 MX213, welches mit verschiedenen digitalen und analogen Ein- und Ausgangsmodulen, sowie einem CAN-Modul ergänzt ist. »Diese Elemente haben wir im Steuerstand untergebracht. Selbst für den Maschinenraum, bei hohen Temperaturen und starken Vibrationen, ist das M1-System ideal geeignet. Hier setzen wir auf das robuste CAN-Modul DA3284-C«, erklärt Alexander Lutz. Funktionen wie die Kardanwellenüberwachung oder Fernwartung stehen zusätzlich zur Verfügung. »Hier kommt uns die offene Struktur der Bachmann-Steuerung sehr entgegen. Die Vielzahl an verfügbaren Schnittstellen ermöglicht es, dass wir spezielle Funktionen, wie beispielsweise die Diagnoseschnittstelle J1939, an Dieselmotoren ohne weiteren Aufwand nutzen können«, bekräftigt Alexander Lutz. Alle Anlagen werden an seinem Institut vor der Installation auf einem Schiff auf Herz und Nieren geprüft. Dazu steht den Ingenieuren ein Hardware-in-the-Loop-Simulator (HIL) zur Verfügung. Navigieren nach dem neuesten Stand der Technik Ein aktuelles Projekt ist die Realisierung der automatischen Bahnführung auf einer Bachmann-Steuerung. »Als übergeordnetes Regelungsmodul erlaubt die Bahnführung, ein Schiff entlang gekrümmter Bahnen, sogenannter Leitlinien, automatisch zu führen«, beschreibt Alexander Lutz. Im Grunde muss das Navigationssystem erkennen, wo es sich befindet, wohin es fahren will und die Ruderanlage entsprechend steuern. »Eine knifflige Aufgabe, denn Flüsse schlängeln sich durch die maritime.application » Für unsere Aufgaben brauchen wir höchste Rechenleistung. Bachmann bietet darüber hinaus die Offenheit des M1-Systems und beste Verfügbarkeit. « Dr. Ing. Alexander Lutz, Gründer von 3G Navigation und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemdynamik der Universität Stuttgart Die Vorteile der automatischen Bahnführung liegen auf der Hand: Durch die Vorabberechnung der nötigen Bewegungsgrößen kann mit minimalem Rudereinsatz gefahren werden. So lässt sich auch der Treibstoffbedarf reduzieren. »Vor allem jedoch in Hinblick auf die Sicherheit überzeugt die automatische Bahnführung: Der Schiffsführer kann sich vollkommen auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren«, erklärt Alexander Lutz. »Störende Wasserspiegelungen, dichter Nebel oder blendende Lichter in der Nacht stellen endlich kein Problem mehr dar.« Damit der Schiffsführer stets den Überblick behält, wird auf dem Monitor eine Karte, die Wasser und Ufer entsprechend farbig anzeigt, mit einem aktuellen Radarbild kombiniert. Die Route durch die Fahrrinne, die sogenannte Leitlinie, wird schwarz dargestellt. In rot überlagert wird die Sollbahn, die sich aus der Leitlinie und einem möglichen Querversatz zusammensetzt. Ergänzende Informationen, wie Flusskilometer und Geschwindigkeit, erscheinen am Bildschirmrand. Treibstoff sparen Kombinieren ließe sich das dann auch mit der gegenwärtig in Entwicklung befindlichen ren nämlich in solchen Fällen praktisch nicht zu einer Geschwindigkeitserhöhung. Es wird nur zusätzlicher Treibstoff verbraucht«, erklärt Dr. Lutz. »Aktuell arbeiten wir daran, die automatische Bahnführung auf eine separate Bachmann-Steuerung zu übertragen«, schließt Alexander Lutz an. »Auch hier sind wir uns sicher: Höchste Rechenleistung wird mit voller Anpassungsfähigkeit und bester Verfügbarkeit kombiniert.« Fernwartung Cruise Control Anwendungen Mehr Effizienz, mehr Sicherheit ›Cruise Control‹. Dabei werden die Drehzahlen der Maschinen auf minimalen Treibstoffverbrauch geregelt. Wenn aufgrund verminderter Flusstiefe das Schiff einen erhöhten Widerstand erfährt, wird beispielsweise die Drehzahl reduziert. »Höhere Drehzahlen füh- Manöverregelung Autom. Bahnführung Autopilot Alarmsystem Anwendungen Landschaft und ihre oft schnellen Strömungen stellen eine echte Herausforderung dar, insbesondere wenn Gegenverkehr herrscht«, so Alexander Lutz. Dementsprechend leistungsfähig muss das Automatisierungssystem sein, denn komplizierte mathematische Modelle verarbeiten Informationen aus GPS, Radar, Wendezeiger sowie weitere relevante Bootsdaten zu sinnvollen Ruderbefehlen. Alexander Lutz fasst zusammen: »Kernstück der Berechnung ist ein modellgestütztes Regelungskonzept, das die Idealroute mit dem Wissen über das Schiffsverhalten kombiniert. So folgt das Schiff genau der vorgegebenen Bahn und fährt nicht in Schlangenlinien über den Fluss.« Condition Monitoring Notbedienung Antriebssteuerung Vielfältige Regelungsaufgaben auf einem Schiff: Nicht nur die Antriebssteuerung, die für jede Einheit bestehend aus Motor und Propeller separat ausgeführt wird, übernehmen M1-Automatisierungssysteme. Auch Überwachungsfunktionen, Manöverreglung, Bahnführung und der Autopilot werden von leistungsfähigen M1-Lösungen gesteuert. 43 TANKMANAGEMENT MIT SICHERHEIT Komplexität an Bord vereinfachen und Effizienz steigern Marktbedingungen zwingen Reeder und Schiffseigner zu mehr Effizienz bei reduzierter Mannschaft an Bord. Eine sichere und zuverlässige Steuerung sowie ein Monitoring-System sind daher unverzichtbar. Die Wilhelm Sander Fertigung (WSF) hat mit SANSYS und der dazugehörigen Bedienschnittstelle SANVISU ein neues integriertes Ventilsteuerungs- und Tankmanagementsystem für Schiffe entwickelt, das vom GL baumustergeprüft und zertifiziert wurde. Im Falle einer Abschaltung oder des Versagens von Hauptkomponenten stellt SANSYS eine universelle und eine Netzwerk-Redundanz bereit. Basis des Systems bilden Lösungen aus dem Portfolio von Bachmann electronic. 1926 als Handelsunternehmen gegründet, produziert Wilhelm Sander seit 1984 auch selbst. Zunächst hatte sich das Bremer Unternehmen auf Armaturen und Antriebstechnik spezialisiert und ist heute mit seinen Anlagen zur Fernsteuerung von Schiffsarmaturen ein Systemanbieter für die Schiffbau- und Offshore-Industrie. Die WSF GmbH selbst nennt das System ihren ›Task Carrier‹: Es bringt dem Anwender die volle Kontrolle über das gesamte Tankmanagement des Schiffs oder der Anlage. SANSYS liefert zuverlässig Angaben über Tanks – ob sie gefüllt oder entleert sind – sowie über Ventile und Pumpen – ob sie exakt arbeiten. Zudem versorgt es die Mannschaft oder den Eigner mit Informationen über Tankinhalte, Temperaturen und Drücke. Einfacher oder redundanter Steuerungsaufbau Für die Umsetzung verwendet das Unternehmen mit Sitz in Bremen (D) die leistungsfähige Steuerung MPC240 beziehungsweise MC200 von Bachmann, mit der das System einfach aber auch redundant aufgebaut werden kann. Die Ausführung einer redundanten Steuerung der WSF-Anwendung kann dabei sowohl netzwerkredundant als auch CPU-redundant, HotStandby, erfolgen. Da die Hardwarekomponenten sowie die Applikationssoftware bei einem einfachen und einem redundanten System 44 identisch sind, ist auch die Aufrüstung ohne Probleme möglich. Bei der CPU-Redundanz, Hot-Standby, laufen die beiden Master synchron. Die Umschaltung erfolgt stoßfrei und Updates können bei laufendem System vorgenommen werden. Die Software-Redundanz, Hot-Standby, umfasst einen automatischen Systemabgleich sowie eine zeitliche Synchronisation und eine automatische Ausfallsicherung. Die Netzwerkredundanz schützt vor Ausfällen in der Kommunikationsstruktur bei einer geringeren Umschaltzeit als ein PLC-Zyklus. Sie besitzt eine integrierte Diagnosefunktion zu Status und Qualität der Netzwerkverbindung und ist sowohl bei zyklischer als auch bei azyklischer Kommunikation einsetzbar. Höchste Sicherheit für Kunden Ergänzt wird die Steuerung durch das robuste In- und Output-System (IO-System) mit einer hohen Packungsdichte an IO-Modulen, die rauesten Umgebungsbedingungen im Offshore-Bereich gewachsen sind. »Bachmann liefert ein redundantes System mit Standardkompo- maritime.application nenten, was unseren Kunden höchste Sicherheit bietet«, sagt Klaus Milde, Technischer Leiter bei Wilhelm Sander Fertigung. Auch die Stromversorgung an Bord selbst ist redundant aufgebaut und auf manuell oder automatisch umschaltbar, um einen Ausfall zu verhindern. Zudem sind alle Geräte gegen Überspannung abgesichert. Weitere Möglichkeiten für mehr Funktionalität Mit den vorhandenen und im Schiffbau etablierten Schnittstellen kann SANSYS mit anderen Gewerken wie Loading-PC oder Alarm- und Monitoring-System (AMS) kommunizieren. Die Fernwartung erfolgt mittels sicherer Internetverbindung oder bei einem lokalen Update der Applikation mittels Speicherkarte (PC, CF) beziehungsweise Standard-USB-Stick. Auf der Bachmann Steuerung können mehrere Applikationen parallel und autark betrieben werden. Standard-Anwendungen wie Ventilsteuerung, Antiheeling, Tankinhaltsmessung, Pumpensteuerung, Simulation, Decksbeleuchtung und Lüfterkühlung können optional um Water-Ingress-Detection und/oder Condition Monitoring erweitert werden. Durch Letzteres wird beispielsweise der Verschleiß von Stellgliedern wie Ventilen (Klappen) und Pumpen frühzeitig gemeldet. »Mit den möglichen Erweiterungen sind wir für die Zukunft gerüstet und können unser Portfolio erweitern, ohne die vorhandene Applikation zu verändern«, sagt Klaus Milde. Auch von einem Arbeitsplatz fernab des Schiffes kann das SANSYS gesteuert und auf die Einstellungen an Bord zugegriffen werden. 45 Mit dem Dialogfenster System-Dialog-Partlist werden eine Zeichnung des Geräts und die Ersatzteilliste angezeigt, womit die Crew gezielt und schnell das richtige Ersatzteil bestellen kann. Das Dialogfenster System-Dialog-Manual-Valve zeigt die Betriebsanleitung des angewählten Ventils, wenn auf das Werkzeugsymbol geklickt wird. Hier wird dem Maintenance-Personal dargestellt, wie die Baugruppen ausgewechselt werden. Einfaches Handling dank Projektmanager Die erforderlichen PLC-Programme erstellen die Projekteure und Servicetechniker mit dem Projektmanager der Maritime & Offshore Essentials (MOE) von Bachmann. »Mit dem Projektmanager können wir in sehr kurzer Zeit unsere PLC-Software fehlerlos automatisch generieren«, hebt der Technische Leiter hervor und ergänzt: »Objekte wie Ventile, Pumpen und Tanks können so in einer Bibliothek angelegt und automatisch mit den PLC-Variablen verknüpft werden.« Häufig genutzte Ventilwege mit Einschaltreihenfolgen, Verzögerungszeiten » Auf der Bachmann Steuerung können mehrere Applikationen parallel betrieben werden. Damit sind wir für die Zukunft gerüstet und können unser Portfolio um Condition Monitoring, Decksbeleuchtung und Water-Ingress-Detection erweitern, ohne die vorhandene Applikation zu verändern. « Klaus Milde, Technischer Leiter, Wilhelm Sander Fertigung GmbH 46 und dem Zuschalten der erforderlichen Pumpen können festgelegt werden, so dass die Schiffsbesatzung diese aufrufen und starten kann. Diese Anwendung bietet Komfort und Sicherheit. »Kundenwünsche erfüllen wir dank dem Ventilwege-Editor bis kurz vor der Auslieferung unbesorgt«, lobt Klaus Milde und fügt an: »Alle projektbezogenen Daten sind parametrierbar. Für individuelles Fine-Tuning ist keine Neuprogrammierung erforderlich.« Zur Bedienung vor Ort befindet sich in der Schaltschranktür im Maschinenraum ein Operator Terminal OT200. Alle eingesetzten Bachmann Produkte verfügen über die notwendigen Schiffbauzulassungen wie Germanischer Lloyd (GL), Lloyd’s Register of Shipping (LR), Det Norske Veritas (DNV), American Bureau of Shipping (ABS) und Bureau Veritas (BV). Visualisierung – standortunabhängig und skalierbar Das dazugehörige Visualisierungssystem SANVISU bildet die Bedienoberfläche, mit der sämtliche SANSYS-Funktionen gesteuert und verwaltet werden. Auch hier setzen die Bremer auf ein Produkt aus dem Hause Bachmann und verwenden das SCADA-System atvise. »Mit dem innovativen, skalierbaren Visualisierungssystem und einem Browser oder nach Bedarf Apps für Apple und Android habe ich meine Alarme, Tankinhalte und mehr sofort im Blick«, sagt Klaus Milde. Von der Brücke oder dem Ship-Office aus kann mit einem maritime.application Netzwerk 1 Netzwerk 2 BRÜCKE SCHIFFSBÜRO Eine Tankinhaltsmessung mit SANSYS läuft wie folgt ab: Geometrische Eckpunkte der Tanks sowie weitere schiffsabhängige Parameter aus der Tankliste der Werft, der sogenannten Soundinglist, werden als CSV-Datei von der Bachmann-Steuerung eingelesen. Die Autokonfiguration der einzelnen Tanks durch das Einlesen trägt wesentlich zur Standardisierung des Applikationsprogramms bei. Änderungen im Quellcode der Steuerung werden somit überflüssig, da jegliche Anpassung über Eingaben auf der Bedienoberfläche der Visualisierung vorgenommen wird. Das Einlesen einer Datei mit den Tankdaten erspart bei der Inbetriebnahme auf der Werft ein aufwendiges und fehlerbehaftetes Editieren der Tanklisten. Daten aus dem Kraftstoffsystem können beispielsweise auf das Mobiltelefon des Schiffseigners übermittelt werden. Die Systeme von WSF verfügen ebenfalls über ein Type Approval der bekannten Schiffbauklassifikationsgesellschaften wie GL, DNV und LR. Wilhelm Sander Fertigung bietet seinen Kunden als Dienstleistung die Fernüberwachung von Anlagen durch sein qualifiziertes Personal an, um bei Veränderungen zielgerichtete Maßnahmen vorzuschlagen. Dafür wird der Anlagenstatus zur Analyse an die Bremer übermittelt. In den vergangenen Integriertes Tankmanagement Beladerechner Modbus RTU Fernwartung MASCHINENKONTROLLRAUM Komfortable Messung von Tankinhalten Jahren brachte das Unternehmen eine Vielzahl von Neu- und Weiterentwicklungen hervor. Vom einstigen Handelsunternehmen hat sich WSF mit einem Portfolio an Engineering, Service und Beratung zu einem Systemanbieter für die Schiffbau- und Offshore-Industrie entwickelt. CPU redundant NMEA Modbus RTU Modbus RTU GPS AMS Res. MASCHINENRAUM Standard-Browser auf die Web-Applikation standort- und geräteunabhängig zugegriffen werden. Die Installation einer zusätzlichen Software ist nicht erforderlich. Dank verwendeter Vektorgrafiken (SVG) ist die Applikation verlustfrei skalierbar und jeder Bildschirmgröße anpassbar – ganz gleich ob Laptop, Tablet oder Smartphone. Auch das Zoomen von Details aller Schiffsbereiche ist problemlos möglich. Einen besonderen, mehrsprachigen Komfort bietet SANSYS dem Operator und Maintenance-Personal mit den Dialogfenstern. Über das System-Dialog-Manual-SanSys wird die Bedienoberfläche erklärt. Eine neue Crew findet sich schnell zurecht. Das System-Dialog-Manual-Valve zeigt die Betriebsanleitung des angewählten Ventils wenn auf das Werkzeugsymbol geklickt wird. Hier wird dem Maintenance-Personal gezeigt, wie die Baugruppen ausgewechselt werden. Nach dem Klick auf das Infosymbol erscheinen die Zeichnung des gewählten Gerätes und die Ersatzteilliste (System-Dialog-Partlist). Die Crew kann gezielt und schnell das richtige Ersatzteil bestellen. Die richtige Dokumentation befindet sich immer an der richtigen Stelle und vermeidet im Fehlerfalle Hektik und Missverständnisse an Bord. 1 Mann Bunkerstation 47 INNOVATION DURCH ZUSAMMENARBEIT Gemeinsame Entwicklung redundanter und schneller Steuerungen 48 maritime.application Die Ingenieure von Bakker Sliedrecht (Niederlande) und die Softwareentwickler von Bachmann electronic haben eine vollständig 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 Millisekunden 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 Millisekunden gibt es erste Konzepte. Die technische Planung des KabelverlegungsLeistung von 7.000 kW erzeugen können. Sie schiffs von Boskalis war Anlass für die Entversorgen und regeln die vier Azimuth-Strahlwicklung dieser redundanten und schnellen ruder und mehrere Anker- und Verholwinden Steuerung. Bakker Sliedrecht hat schon öfter über vier direkt wassergekühlte Frequenzregler solche Aufträge ausgeführt. Allerdings warvon Bakker. Darüber hinaus sorgen sie mit dem tete diesmal eine neue Herausforderung: Eine dynamischen Positionierungssystem dafür, redundante Steuedass das Kabelrung des Energieverlegungsversorgungssystems schiff genau an » Das Netzwerk ist vollauf der Grundlage die gewünschte von StandardkompoPosition gekommen redundant – und nenten, die sich für bracht und dort das obwohl ausschließlich Standard-Ethernet auch gehalten Standardkomponenten eignen und über eine wird.« An die ausreichend hohe Verlegegenauigverwendet wurden. Dies Zykluszeit verfügen, keit von Rohrleiist insbesondere für mariwar gefordert. tungen auf dem time Anwendungen von Meeresboden Höchste werden höchste höchster Bedeutung. « ZuverlässigAnsprüche keit gestellt. UnterAnthon Knoops, gefordert brechungen im Manager Engineering Automation Die Herausforderung elektrischen bei Bakker Sliedrecht bestand darin, die EnergiesysBachmann Automatem sind daher tisierung als redunabsolut unerdante Lösung aufzubauen. Aber warum war das wünscht, da sie zu Unterbrechungen der Vorfür Bakker Sliedrecht so wichtig? Der Chefingegänge auf See führen und deshalb unbedingt nieur Anthon Knoops erklärt: »Unsere Auftragvermieden werden müssen. Daraus resultiert geber verlangen ein Höchstmaß an Sicherheit die Notwendigkeit für ein redundantes Steuefür die Steuerung der Antriebssysteme. Dieses rungs- und Überwachungssystem. »Da wir Kabelverlegungsschiff verfügt über vier Dieselbereits seit vier Jahren mit den Steuerungen generatoren, die zusammen eine elektrische von Bachmann arbeiten, haben wir die Lösung Bakker Sliedrecht Electro Industrie B.V. wurde 1919 in den Niederlanden gegründet. Das Unternehmen plant, entwickelt und realisiert Lösungen in maritimer sowie industrieller Elektrotechnik. Deren Wartung sowie technische Abnahmen und ein Reparaturservice runden das Portfolio des Unternehmens ab. 49 Die neuen N-Klasse Schiffe sind sicher unter wegs mit der redundanten B achmann M1-Steuerung. 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 welches 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 von DNV, Lloyds und Bureau Veritas, usw. verfügen: »Dies ist insbesondere für maritime Anwendungen von höchster Bedeutung«, erklärt Knoops. Echtzeitprotokoll ermöglicht Koppelung der CPUS »Bachmann reagierte sehr interessiert und positiv auf unsere Wünsche. Wir begannen in einer entspannten und ungezwungenen Partnerschaft mit der Entwicklung der redundanten Steuerung«, erinnert sich Anthon Knoops. 50 Basierend auf einer hochgenauen Zeitsynchronisierung sind sämtliche Unterstationen und die zwei Master-CPUs miteinander verbunden. Wird eine der 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.« Erstklassige Produkte durch Zusammenarbeit auf höchstem Niveau Sander Doolaege, Automatisierungsingenieur bei Bakker Sliedrecht, freut sich: »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 gut gelungen. Wir befinden uns jetzt in der Phase, in der wir nur noch kleinere Anpassungen durchführen müssen«, berichtet Sander Doolaege. »Natürlich ist dies nur dank der guten Zusammenarbeit zwischen unserem Unternehmen und Bachmann möglich. Die Ingenieure von Bachmann sind gute Zuhörer: Sie bieten uns die Gelegenheit, unsere Wünsche richtig zu erklären und zu spezifizieren. maritime.application » Die Ingenieure von Bachmann sind gute Zuhörer: Sie bieten uns die Gelegenheit, unsere Wünsche richtig zu erklären und zu spezifizieren. Dann setzen sie unsere Anregungen und Vorschläge schnell um. « Anthon Knoops und Sander Doolaege, Automatisierungsingenieure bei Bakker Sliedrecht Dann setzen sie unsere Anregungen und Vorschläge schnell um.« Insbesondere vom unmittelbaren, persönlichen Kontakt der Ingenieure von Bakker mit den Software-Entwicklern von Bachmann profitierte die Partnerschaft. »Wir wachsen aneinander und meistern so auch große Herausforderungen«, resümiert Sander Doolaege. Dabei profitieren beide Seiten von den Ergebnissen ihrer Zusammenarbeit. Visualisierung des Energieversorgungssystems, des BIMACSystems von Bakker Sliedrecht. Erkennbar sind die vier Generatoren, die in einem redundanten Aufbau die Stromversorgung für die Strahlruder und die Ankerund Verholwinden garantieren. Übersicht über das Netzwerk an Bord des Kabelverlegungsschiffes. 51 REVOLUTIONÄRES VERFAHREN IM SCHIFFSBAU Modellbasierte Simulation mit Hardware von Bachmann Traditionell werden Antriebssteuersysteme für Schiffe während einer Werksabnahme oder bei der Inbetriebnahme mit Hilfe von Prototypen getestet. Da diese Systeme immer komplexer werden, ist ein vollständiger Test innerhalb eines begrenzten Zeitrahmens schwierig. Bakker Sliedrecht hat sich mit Bachmann electronic und Controllab zusammengeschlossen, um ein neues modellbasiertes Simulationsverfahren zu erschaffen. Erste Schiffe, darunter auch der Kabelleger ›Ndurance‹, wurden mit dem neuen Verfahren getestet – mit Erfolg. Bakker Sliedrecht Electro Industrie B.V. wurde 1919 in den Niederlanden gegründet. Das Unternehmen plant, entwickelt und realisiert Lösungen in maritimer sowie industrieller Elektrotechnik. Deren Wartung sowie technische Abnahmen und ein Reparaturservice runden das Portfolio des Unternehmens ab. 52 Gängige Prüfverfahren im Schiffsbau sind meist sehr aufwändig. Neue Ansätze sind daher gefragt. »Wir waren auf der Suche nach neuen Möglichkeiten, denn vor allem die hohen Ansprüche der Schiffsbetreiber steigern die Komplexität der Steuer- und Kontrollsysteme. Der Diesel- und Energieverbrauch soll möglichst reduziert werden, gleichzeitig wird höchste Verfügbarkeit erwartet«, fasst Anthon Knoops, Manager Engineering Automation bei Bakker Sliedrecht zusammen. »Übliche Testverfahren reichten hier nicht mehr aus.« Gemeinsam mit Bachmann electronic und Controllab wurde eine Umgebung geschaffen, die ein virtuelles Modell mit dem tatsächlichen Antriebssteuersystem verknüpft. Sämtliche Signale werden zwischen den Systemen ausgetauscht. Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Testingenieur sitzt an seinem Schreibtisch und kann über das Bakker Integrated Modular Alarm Monitoring and Control System (BIMAC) alle Tests durchführen. »Am virtuellen Modell lassen sich weit mehr Szenarien durchspielen als bei Prüfungen vor Ort«, unterstreicht Anthon Knoops die Vorzüge von Simulationen. Dynamischer Konstruktionsprozess Durch die Umsetzung von BIMAC wird auch eine neue Art der Konstruktion möglich. »Was in der Mechatronik schon lange üblich ist, führen wir im Schiffsbau neu ein. Anstatt von fixen CAD-Modellen auszugehen, entwickeln wir ein dynamisches Modell, das im Konstruktionsprozess je nach Bedarf angepasst wird«, berichtet Paul Weustink, Manager Industrial Projects bei Controllab. Durch fortlaufende Tests können schon früh in der Entwurfsphase Fehler identifiziert und die Architektur der Steuerung entsprechend angepasst werden. Das leistungsstarke, modulare M1-Steuerungssystem von Bachmann electronic bietet dafür die optimale Grundlage: Eingesetzt werden Standardschnittstellen und das System wird bewusst offen angeboten. So ist ein müheloses Übertragen von kundenspezifischen Programmen gewährleistet. Revolutionäres Vorgehen im Schiffsbau BIMAC hat sich in der Praxis bereits bestens bewährt: Bakker Sliedrecht erhielt von Shanghai maritime.application Die riesige Kabeltrommel auf der Ndurance. Zhenhua Heavy Industries Co., Ltd (ZPMC) manager Marine bei Bachmann die Bedeutung den Auftrag, die neuen N-Klasse Schiffe des des Projektes klar. Mit BIMAC gehen die beteiBaggerspezialisten Boskalis mit den wichtigsligten Unternehmen weit über das funktionale ten elektronischen Systemen auszustatten. Testen hinaus. »Wir können zukünftig klar aufDer Auftrag umfasst die Planung und Lieferung zeigen, was in einem Fehlerfall im gesamten der Schaltschränke, die Mehrantriebssysteme Netzwerk passiert und wie solchen Fehlern für Motoren und Winden sowie das Steuerungsvorgebeugt werden kann. Dies betrifft nicht system auf Basis nur elektronische, von BIMAC – realisondern sogar siert mit der Bachmechanische » Am virtuellen Modell mann M1-SteueKo m p o n e nt e n«, rung. Noch bevor unterstreicht Ronlassen sich weit mehr der Kabelleger zu ald Epskamp. Szenarien durchspielen Wasser gelassen als bei Prüfungen vor wurde, konnten alle Effiziente relevanten Tests Lösung Ort. « nach den strengen Mittels modellbaVorgaben von Zersierter Simulation Anthon Knoops, tif izierungs- und k a n n b e i E n tManager Engineering Automation Klassifizierungsunwicklungen Zeit bei Bakker Sliedrecht ternehmen durchund Geld gespart geführ t werden. werden: Der Bau Von ihrem Hauptteurer Prototypen sitz in den Niederlanden aus konnten die Ingefür Testzwecke ist überflüssig. Später stehen nieure von Bakker Sliedrecht die Azimut-Triebbewährte Steuerungs- und Antriebsmodelle für werke des Schiffes, Kupplungen, Getriebe und neue Konstruktionsaufgaben zur Verfügung. Dieselgeneratoren prüfen. Auch die VerfügDurch das frühzeitige Testen können elektrobarkeit des Bordnetzes und die Einhaltung der nische und mechanische Komponenten exakt strikten Redundanzvorgaben, insbesondere im nach Bedarf ausgewählt werden. Das alles spart Hinblick auf die automatische Steuerung des Kosten und reduziert so das Gesamtbudget im Schiffes mittels dynamischer Positionierung, Schiffsbau. »Wir sind glücklich, dass sich unser wurden erfolgreich getestet. »Zahlreiche ZerBemühen bewährt hat«, freut sich Anthon Knotifizierungs- und Zulassungsgesellschaften ops. »Mit Bachmann electronic und Controllab waren an den Ergebnissen interessiert, um das haben wir kompetente Partner gefunden und Testverfahren zukünftig für ihre Zwecke eingemeinsam ein innovatives, im Schiffsbau biszusetzen«, macht Ronald Epskamp, Branchenlang einmaliges System geschaffen.« Auf der Brücke liefern die installierten M1-Steuerungen mittels BIMAC-System konstant Informationen über die Anlagen an Bord. Controllab wurde 1995 an der Universität Twente, Niederlande, gegründet. Das Unternehmen entwickelt und verkauft Simulationssoftware für Industrie und Schiffsbau. 53 AUF GERADEM WEG ZUM ZIEL M1-System als Target von 20-sim 4C Controllab Products B.V. mit Sitz im niederländischen Enschede ist ein 1995 gegründeter Spin-off der Technischen Universität Twente (NL) und Spezialist für komplexe Regelungsaufgaben. Für 20-sim 4C, der Compiler-Umgebung ihres Modellierungs- und Simulationsprogramms 20-sim, wurde als erste industrielle Steuerung das Bachmann M1-Automatisierungssystem als Target implementiert. Controllab Products B.V. mit Sitz im niederländischen Enschede ist ein 1995 gegründeter Spinoff der Technischen Universität Twente (NL) und Spezialist für komplexe Regelungsaufgaben. Mit dem grafischen Modellierungswerkzeug 20-sim lassen sich dynamische elektrische, mechanische oder hydraulische Systeme oder Kombinationen davon simulieren. Offene Bibliotheken, bei denen die hinter den Elementblöcken liegenden Gleichungen eingesehen und direkt angepasst werden, unterstützen den Anwender bei der effizienten Modellierung. Verschiedene Toolboxen für Untersuchungen im Zeit- und Frequenzbereich, für den Entwurf von Regelstrukturen oder zur Erstellung von dreidimensionalen mechanischen Modellen » Jetzt kann ich das simulierte Modell direkt auf die Steuerung spielen, welche die reale Anlage automatisiert. « Tjeerd Heeringa, Vibration and Control consultant Heeringa Engineering 54 und deren Animation ermöglichen die sehr benutzerfreundliche Gestaltung und Simulation selbst komplexer Anlagen. »Sehr einfach lassen sich so Systeme hinsichtlich Geschwindigkeit, Vibrationen und Robustheit optimieren«, wie Christian Kleijn, Geschäftsführer der Controllab Products B.V., herausstreicht. Aus der Simulation direkt auf die Steuerung 20-sim 4C schafft die Verbindung von 20-sim-Modellen mit dem physikalischen System und macht es zu einem zeit- und kostensparenden Werkzeug für das Rapid Prototyping. Durch die hervorragende Zusammenarbeit der Entwickler-Teams von Controllab und Bachmann und mit Hilfe der neuen Kommunikationsbibliothek M1com von Bachmann kann nun ohne Umwege der aus dem 20-sim-Modell erstellte C-Code direkt auf das Bachmann M1-System exportiert werden. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: In 20-sim 4C werden die Ein- und Ausgangsvariablen des in 20-sim simulierten und analysierten Modells direkt mit den Kanälen auf den entsprechenden M1-Hardware-Modulen verbunden, anschließend die gesamte Konfiguration kompiliert und auf die M1-Steuerung geladen. Dabei wird maritime.application automatisch mit Hilfe der M1com das ausführbare *.m-File auf die Steuerung kopiert und das Software-Modul in der mconfig.ini installiert. Die Applikation kann direkt in der 20-sim 4C Oberfläche gestartet (bzw. gestoppt), deren Variablen beobachtet und geloggt, sowie Parameter online geändert werden. Alle Parameter des Software-Moduls stehen auch als SVI Variable zur Verfügung und können so, wie im M1-System gewohnt, in andere Tasks (M-PLC, C/C++, Simulink®, etc.) oder auch in mit M-JVIS realisierte Bedienoberflächen eingebettet werden. Erfolgreiche Anwender Die niederländische Royal Boskalis Westminster N.V. ist ein internationales Service-Unternehmen, das im Bereich von maritimer Infrastruktur, Baggern und Erdbewegungen sowie Terminal Services weltweit in 65 Ländern tätig ist. Tjeerd Heeringa, Senior Projektingenieur des Unternehmens, arbeitet seit über 15 Jahren mit dem Modellierungs- und Simulationstool 20-sim. Vor allem die Möglichkeit, damit Bondgraphen-Modelle zu erzeugen, begeistert ihn. So kann er elektrische, mechanische und hydraulische Systeme in einem Modell miteinander verknüpfen, ohne dass er sich mit den beschreibenden Gleichungen dahinter beschäftigen muss. »Besonders zur Simulation von Steuerungen, welche auf Baggerschiffen Baggerschiff Waterway eingesetzt werden, stellt die Kombination verschiedener Systeme in einem Modell, die übersichtliche Darstellung von komplexen Anlagen und die unmittelbare Erkennbarkeit ihres Energiefl usses einen großen Vorteil dar«, wie Tjeerd Heeringa erklärt. Er freut sich nun über die Integration der Bachmann M1 als Target von 20-sim 4C: »Jetzt kann ich das simulierte Modell direkt auf die Steuerung spielen, welche die reale Anlage automatisiert.« 20-sim von Controllab: Ef fiziente Modellierung und Simulation mit direkter Verbindung zum M1-Automatisierungssystem. 55 56 maritime.application AUF DER SPUR Überwachung der Kraftstoffausnutzung von Dieselmotoren Die DIMAR-TEC Pte. Ltd. mit Sitz im fernöstlichen Singapur ist ein Spezialist für den Service und die vorausschauende Wartung von Dieselaggregaten im Schiffsbau, für Offshore-Anwendungen und Landanlagen. Auf Basis des Bachmann M1-Automatisierungssystems hat das Unternehmen den »Fuel Efficiency Controller« (FEC) entwickelt: Eine Lösung, die Schiffsführern die effektive Leistungsausbeute des Betriebssystems. 57 DIMAR-TEC bietet Sensoren und technische Serviceleistungen zur Leistungsoptimierung von Schiffsmotoren an. Schiffsdiesel nutzen als Kraftstoff Schweröl. Kenngrößen sind erstmals Anders als bei Benzin oder Fahrzeugdiesel variwirklich messbar iert die Zusammensetzung von Schweröl, und Mit 10 bis 15 Sensoren an verschiedenen Steldamit auch der Energieinhalt. Anhand der spelen des Antriebssystems im Schiff erfasst der zifischen Dichte lässt sich daraus sein Heizwert Fuel Efficiency Controller deshalb die Randberechnen und zubedingungen, unter s amm e n mit d e n denen der Dieselmotorischen Kenndamotor betrieben » Das erleichtert die ten der Kraftstoffverwird. »Mit dem FEC brauch eines Schifmachen wir verweltweite Installation fes kalkulieren. »Die schiedene Kennder Systeme ungemein Motorenher steller gr ößen er st mals und hilft, die Inbetriebdefinieren den SFOCwir klich messbar Wert auf Basis der und stellen diese in nahme- und Serviceinternational gültiEchtzeit in Bezug zu kosten für den Kunden gen Norm ISO3046-1 den spezifizierten gering zu halten. « unter def inier ten Daten«, sagt Olaf B et r ie b sb e din gunKuss. Die Reederei gen des Motors«, hat so die MöglichOlaf Kuss, Geschäftsführer, erklärt Olaf Kuss die keit, sehr genau die DIMAR-TEC Pte. Ltd. Ausgangslage. Dazu Verbrauchswerte zu gehören neben der beurteilen oder mit Schweröldichte auch den Daten andeLuftdruck, Umgebungs- und Kühlwassertemrer Schiffe zu vergleichen. Daraus lassen sich peratur sowie viele weitere Parameter. Solange entsprechende Rückschlüsse ziehen und im diese aber nicht schiffspezifisch erfasst wertäglichen Betrieb sowie bei der regelmäßigen den und in Bezug zur rein theoretisch nach der Wartung des Schiffes berücksichtigen. Das Norm kalkulierten Verbrauchsgröße gesetzt Systemlayout und die Parametrierung des FEC werden, ist eine Beurteilung der Verbrauchserfolgt schiffsspezifisch durch DIMAR-TEC. Die daten fehlerbehaftet. Dass diese Fehler leicht Mitberücksichtigung der sensorspezifischen Größenordnungen von 10 bis 25 % erreichen, Toleranzen an Bord ermöglicht eine weitere ist der maritimen Industrie noch nicht bewusst. Optimierung sowie die Angabe der Genauigkeit des Gesamtsystems und der Ausgabewerte. Offenheit und Flexibilität des Systems ist gefragt Aussagefähige Grafiken ermöglichen den Betrieb am idealen Motorarbeitspunkt und so die Optimierung des Treibstoffverbrauchs: Anzeige der Leistung an der Welle in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. FEC im ServiceMode: Einfacher Setup der schiffsspezifischen Parameter. Bei der Realisierung des FEC galt es, komplexe Anforderungen hinsichtlich der Bedienerführung, der Flexibilität der Abfragen sowie der Auswertung von Messdaten zu gewährleisten. Dabei ist die freie I/O-Zuordnung der Ein- und Ausgangssignale und der Messstellen Voraussetzung, um den Einsatz des Systems in unterschiedlichsten maritimen Peripherieumgebungen möglich zu machen. »Das ist wichtig, denn unabhängig von der individuellen Belegung der Ein- und Ausgänge auf den verschiedenen Schiffstypen soll der FEC die Erfassung und Bereitstellung zuverlässiger Verbrauchs-Messdaten sicher stellen«, wie Olaf Kuss eine der wesentlichen Anforderungen an das System beschreibt. Sichere und unkomplizierte Parametrierung und Bedienung In Zusammenarbeit mit Bachmann electronic haben dann die Software-Spezialisten der Reinholz Software & Technology GmbH aus Itzehoe 58 maritime.application dafür auf der Basis des M1-Automatisierungssystems ein besonderes Highlight entwickelt: Die frei parametrierbare I/O-Zuordnung. »Über ein WT205-Web-Terminal oder FTP-Zugang können sämtliche Eingangs- und Ausgangssignale individuell belegt werden, ohne dass der Bediener in das SPS-Programm eingreifen muss«, erklärt Geschäftsführer Karsten Reinholz diese serviceorientierte Funktionalität. Nutzer können so auch ohne Programmierkenntnisse sicher und unkompliziert mit dem System arbeiten. »Das erleichtert die weltweite Installation der Systeme ungemein und hilft, die Inbetriebnahme- und Servicekosten für den Kunden gering zu halten«, so Karsten Reinholz weiter. Ein spezieller Service-Modus der Software schützt die schiffspezifische Parametrierung und verhindert Fehlbedienungen des Bordpersonals. Die Verbrauchsoptimierung im Visier »Der FEC auf Basis des Bachmann-Automatisierungssystems ermöglicht erstmals eine sehr genaue Beurteilung der Effizienz des Antriebssystems«, freut sich DIMAR-TEC-Chef Olaf Kuss. Er hat allerdings schon die nächsten Optimierungspotenziale im Visier, denn der Treibstoffverbrauch pro Nautischer Meile Ethernet / » Auf der Basis der Bachmann M1 konnten wir ein System mit bisher nicht erreichter Flexibilität und Servicefreundlichkeit entwickeln. « Olaf Kuss, Geschäftsführer, DIMAR-TEC Pte. Ltd. ist nicht nur vom optimalen Wirkungsgrad des Motors abhängig. Viele Parameter, von der Propellereffi zienz über Rudereinschlag, Trim und Tiefgang des Schiffes bis hin zum Muschelbewuchs an der Schiffshaut beeinflussen die aus der Leistung an der Welle letztlich resultierende Geschwindigkeit des Schiffes. Diese Größen zu erfassen und zur Beurteilung verfügbar zu machen, ist ein nächstes Projekt. Ideale Hardware-Plattform: M1-Automatisierungssystem als Kern des FEC. / Modbus TCP 5,7" Web-Terminal RS 232 / 422 / 485 / Modbus RTU Analog / ISDN Ethernet Doppelt schnelle Inbetriebnahme mit der Scope-Funktion 59 IMMER AUF DEM RICHTIGEN KURS Leistungsfähige Schiffssteuerung mit dem Bachmann M1-System Die kontinuierliche technologische Weiterentwicklung der Produkte, höchste Qualitätsansprüche und die weltweite Präsenz und Kundennähe machen Schottel heute zum Marktführer im Bereich Antriebssysteme für Schiffe. Um die gestiegenen Ansprüche an die Steuerungssysteme hierfür abdecken zu können, setzt Schottel seit Neuestem auf das Bachmann M1-System. Die Produktpalette reicht dabei von Querstrahlanlagen bis 1.4 MW, über rundum steuerbare Ruderpropeller bis 6 MW bis hin zu Wellenanlagen mit bis zu 30 MW Leistung. Seit über 50 Jahren entwickelt und fertigt die Firma Schottel Antriebs- und Manövriersysteme für Schiffe fast aller Größen, Einsatzbereiche und Gewässer. Mit über 800 Mitarbeitenden weltweit stellt das Unternehmen unterschiedlichste Ruder- und Steuersysteme her. Vor einiger Zeit hat sich Schottel entschlossen, ihr Steuersystem »Masterstick« zu erweitern und zu optimieren. Der Grund hierfür waren der gestiegene Anspruch an die Berechnungsund Abarbeitungsgeschwindigkeit der Regler und die damit verbundene Notwendigkeit einer erhöhten Rechenleistung. Diese konnten vom bis dato eingesetzten System nicht mehr in vollem Umfang erbracht werden. Bewegungsrichtung des Joysticks, mit der Auslenkungsweite wird der Schub der Antriebe vorgegeben. Die Anwahl verschiedener Fahrmodi, Kontrollmodi, sowie diverser Optionen geschieht über ein Bedienpult (Panel), welches dem Kapitän auch zur Visualisierung verschiedener Informationen dient. Masterstick – die einfache Art ein Schiff zu steuern Die Anforderungen an das neue Steuerungssystem waren sehr hoch. Nach intensiver Suche und umfangreichen Tests hat sich Schottel für das Bachmann M1-System entschieden. »Die hohe Rechenleistung, die kompakte und robuste Bauform und die vollständige Offenheit des M1-Systems haben uns absolut überzeugt«, so Christian Böttinger, Projektleiter Der Masterstick ist ein Kontroll-System, das bis zu sechs Antriebe eines Schiffes gleichzeitig steuert. Mit einem Joystick werden kombiniert die Fahrtrichtung des Schiffes und der Schub der Antriebe vorgegeben. Die Bewegungsrichtung des Schiffes resultiert aus der 60 Performance – Robustheit – Offenheit maritime.application für Masterstick bei Schottel. Dies ermöglichte dem Unternehmen eine rasche Migration und bedeutete eine große Zeit- und Kosteneinsparung: Die komplexen Regler, welche bereits als CCode existierten, konnten als eigene C-Tasks einfach, schnell und ohne größere Änderungen in die Software der neuen Steuerung eingebunden werden. Hohe Rechenleistung gefordert Eine weitere Herausforderung der Schiffssteuerung ist die Realisierung des äußerst komplexen und sehr rechenintensiven Reglers für das »Autoheading«, bei dem die Vorausrichtung des Schiffes automatisch gehalten werden muss. Hierzu ist ein sehr schnelles und präzises Ansteuern der Antriebe erforderlich, wozu ein an das Automatisierungssystem ange- schlossener Kompass permanent eingelesen und ausgewertet werden muss. Die Ergebnisse der Auswertung werden wiederum kontinuierlich den manuellen Fahrvorgaben überlagert, wodurch der gewählte Kurs immer sicher gehalten wird. Das Schwierige dabei ist es, die Stellgrößen entsprechend der schiffs- und antriebsspezifischen Parameter auf die einzelnen Antriebe in »Echtzeit« zu verteilen. Dabei müssen nämlich neben dem Kompass-Signal auch die Istgrößen der Antriebe, wie z. B. Steuerwinkel, Pitchsignal (Blattverstellung der Schrauben) oder Drehzahl permanent mit in der Berechnung berücksichtigt werden. Ähnlich komplex stellt sich die Regelung für das Traversieren von Schleppern dar. Hier ist ebenfalls Rechenleistung in Echtzeit gefordert. Insbesondere beim Ausfall eines Antriebs muss 61 » Die Entscheidung für das M1-System war richtig. « Stefan Buch, Manager Electric and Electronic Development, Schottel immer noch ein optimaler Betriebspunkt sehr genau und schnell ermittelt werden, da insbesondere beim Schleppen von Schiffen, z. B. in einer Hafeneinfahrt, eine extrem hohe Manövrierfähigkeit gefordert ist. Leistungsumfang hat überzeugt Die umfangreichen Schnittstellen der MX213CPU ermöglichen einen äußerst schlanken Aufbau der notwendigen Steuerungs-Hardware. So wird der Kompass direkt über eine der beiden integrierten RS232-Schnittstellen auf der CPU angeschlossen. Da das Prozessormodul bis zu acht unterschiedliche CAN-Stränge bedienen Der Masterstick: Gleichzeitige Steuerung von sechs Schiffsantrieben. 62 kann, können die notwendigen sechs Antriebssysteme ebenfalls direkt und ohne zusätzliche Intelligenz angesteuert werden. Auch die integrierte Web-Funktionalität der Bachmann-CPU haben Schottel überzeugt. »Wir waren begeistert, wie rasch mit dem Bachmann SolutionCenter Visualisierungen erstellt und als ›Java-Applet‹ auf der Compact-Flash-Karte des Prozessormoduls abgelegt werden können«, sagt Projektleiter Böttinger. Bei Anlagen, welche nicht mit einem Touch-Panel ausgerüstet sind, kann nun auch mit einem handelsüblichen Web-Browser auf dieses Applet zugegriffen werden. »Diese Zugriffsmöglichkeit und die angebotenen Sicherheitsstandards bis hin zur SSL-Verschlüsselung erleichtern und vereinfachen auch die Fernwartung der Anlagen in einem hohen Maß«, wie Christian Böttinger hinzufügt. Begeisternde Funktionalität Neben der hohen Performance, der Schnittstellenvielfalt und der Robustheit des Systems, schätzen die Schottel-Ingenieure vor allem das leistungsfähige Engineering-Tool SolutionCenter. Dieses ermöglichte eine Umsetzung des Projektes »Masterstick« auf ein Standard-Steuerungssystem innerhalb kurzer Zeit. Der maritime.application Gyro Compass Wind Sensor AFT Panel (group 4) Visualization Masterstick Ship Ethernet (LAN) RS232/ RS485 RS232/ RS485 router LAN STB Panel (group 3) PS Panel (group 2) CAN 24V DI Main Panel (group 1) CAN CAN Global propulsion CAN system connector plug 1 Switchbox 1 Switchbox 2 Switchbox 3 Switchbox 4 Switchbox 5 2 3 Switchbox 6 CAN Portable Panel (group 5) entscheidende Vorteil dabei war, dass die über die Jahre aufgebaute regelungstechnische Kernkompetenz von Schottel, manifestiert in einer großen Zahl erprobter Regelungsbausteine in C-Routinen, problemlos und effizient auf die M1-Steuerung portiert werden konnte. Begeistert waren die Schottel-Regelungstechniker auch von der MATLAB®/Simulink®-Integration in das M1-System, was eine deutliche Zeitersparnis bei der Abstimmung des Systems ermöglichte. »Nicht zuletzt die gute und kompetente Betreuung und Applikationsunterstützung der Bachmann-Ingenieure bestätigt uns, dass die Entscheidung für das M1-System die Richtige war«, wie Stefan Buch, Manager Electric and Electronic Development bei Schottel, zusammenfasst. Die hohe Performance und die große Schnittstellenvielfalt ermöglichen einen äußerst kompakten Aufbau des Schiffssteuerungssystems. 63 Das Bachmann M1-Automatisierungssystem – verpackt in einer Druckröhre für den Einsatz in großen Meerestiefen. 64 maritime.application 2.500 METER UNTER DEM MEER Bachmann-Steuerung im Tauchroboter Die niederländische Firma Seatools b.v. bietet Komplettlösungen für nahezu alle industriellen Unterwasseranwendungen. Seit einigen Jahren setzt das Unternehmen das Bachmann M1Automatisierungssystem zur Steuerung seiner Installationen ein. Bevor die maßgeschneiderten Einzellösungen aufgebaut werden, haben diese in umfangreichen Simulationen bereits ihre Funktionalität im Entwicklungszentrum des Unternehmens in Numansdorp, wenige Kilometer südlich von Rotterdam (Niederlande), bewiesen. Neben der Robustheit des Systems schätzen die Seatools-Entwickler deshalb insbesondere M-Target for Simulink®, mit dem sie zeitsparend direkt aus der gewohnten Simulationsumgebung den Programmcode für die Bachmann-Steuerung erzeugen. Zu den bemerkenswertesten Entwicklungen der niederländischen Innovationsschmiede zählen unter anderem Baggersysteme zur genauen Grabung in bis zu 2.500 Meter Meerestiefe (Grab Excavation System GES), Messsysteme zur exakten Platzierung von Tunnelsegmenten unter Wasser (Tunnel Segment Measurement System TSMS) oder das unbemannte Überwachungsund Steuerungssystem (Remotely Operated Vehicle ROV) zum präzisen Manövrieren von Schüttgutröhren. Für letztere Anwendung ist das Rotterdamer Unternehmen weltweit führend: Es hat in den letzten Jahren mehr ROVs an Offshore- und Tiefseegrabungsfirmen geliefert als jeder andere Hersteller. Exakte Aufschüttungen auf dem Meeresboden Die Firma Seatools b.v. aus dem niederländischen Numansdorp südlich von Rotterdam, bietet Komplettlösungen für beinahe alle industriellen Unterwasseranwendungen an. Das Schüttgutschiff La Boudeuse der luxemburgischen Jan de Nul Group, einem der marktführenden Unternehmen für Grabungen sowie Erd- und Gesteinsverlagerungen im Meer, ist ebenfalls mit einem Roboter von Seatools ausgestattet. Die La Boudeuse fasst bis zu 4.600 Tonnen Gesteinsbrocken. Diese werden über ein bewegliches Fallrohr in bis zu 200 Meter Wassertiefe, zum Beispiel als Schutzwall für Übersee-Pipelines gegen Strömungseinflüsse, exakt aufgeschüttet. Das Steuerungssystem des ROV ist direkt mit der Manövriereinrichtung des Schiffes verbunden. Es übernimmt dabei die dynamische Positionierung des Fallrohrs entlang einer vordefinierten Strecke, ohne das 65 dazu ein manueller Benutzereingriff notwendig wäre. »Die exakte Positionierung des Schüttgutes ist äußerst wichtig«, sagt Arjen Klop, Leiter » Neben der Robustheit des M1-Automatisierungssystems von Bachmann schätzen die Seatools-Entwickler insbesondere M-Target for Simulink® – damit erzeugen sie den Programmcode für die Steuerung zeitsparend direkt aus der gewohnten Simulationsumgebung. « Sales & Marketing bei Seatools. Schließlich werden damit zum Beispiel auch Offshore-Fundamente zuverlässig gegen Unterspülungen geschützt. Jedes System ein Einzelstück Jedes ROV ist ein Einzelstück, das abhängig vom Einsatzgebiet der Schüttgutschiffe gebaut wird. Der Aufbau hängt davon ab, bis zu welcher Meerestiefe das Schüttgut platziert werden soll und welche Temperaturen und Strömungsbedingungen dort herrschen. Daraus ergeben sich zum Beispiel die Anzahl der Schubdüsen, die zu einer exakten Positionierung des ROV und damit der genauen Ausrichtung des Fallrohrs dienen. Bestimmend für den Systemaufbau sind auch die Anzahl der Ultraschallsensoren und Kameras, die das Aufschütten der Gesteinsbrocken überwachen. wirken. Das zweite Modell, das ‹Controller Model›, beschreibt das komplette Steuerungssystem des ROV. Effiziente Simulationsumgebung Seatools nutzt dabei die Simulationsumgebung Simulink® von The Mathworks Inc. »Von entscheidender Bedeutung für unsere Arbeit dabei ist, dass das Bachmann M1-Automatisierungssystem vollständig als Target in die Simulink®-Umgebung eingebettet ist«, sagt Arjen Klop, und ergänzt: »Alle Komponenten des Steuerungssystems liegen bereits als Simulink®-Funktionsblöcke vor, was einerseits viel Zeit spart, andererseits aber auch sicherstellt, dass die verwendete Hardware mit ihren Kenngrößen korrekt modelliert ist.« Voller Zugriff: Hardware-in-the-loop Die ›Verbindung‹ der beiden Modelle ist äußerst komfortabel: Die Entwicklungsumgebung und die Steuerung kommunizieren über eine automatisch erstellte Kommunikationsbeziehung via Ethernet mit dem TCP/IP-Protokoll. Prozesswerte und Variablen des M1-Systems können im dynamischen Betrieb von der Entwicklungsumgebung Simulink® aus beobachtet und Aufwendige Parametrierung Die Schwierigkeit bei der Parametrierung jedes Aufbaus ist es, das Verhalten des Gesamtsystems unter realen Einsatzbedingungen einzuschätzen. Allein die Tatsache, dass der Einsatzort unter Umständen viele hundert Meter unter der Meeresoberfläche liegt, impliziert eine tagelange kostspielige und personalintensive Kommissionierung des Systems. Bereits im Designprozess modelliert deshalb das Seatools-Entwicklungsteam das dynamische System in seiner Gesamtheit. So können die Auswirkungen von Änderungen in den Teilsystemen beurteilt werden, bevor diese in der Praxis realisiert worden sind. Die Simulation basiert dabei auf zwei Modellen: Ein Modell, das sogenannte ›World-Model‹, beschreibt das ROV als Ganzes, berücksichtigt die Antworten der beweglichen Teile und Ventile sowie der Kräfte, die auf das ROV durch die Schubdüsen 66 ROV (Remotely Operated Vehicle) zur Überwachung und Steuerung von Gesteinsaufschüttungen durch Schiffe im Meer. maritime.application im Zeitverlauf aufgezeichnet werden. Werte, for Simulink®‹-Software von Bachmann lieRegler- oder Modulparameter werden während fern dabei einen entscheidenden Fortschritt: des Programmablaufs von Simulink® aus direkt Der Zeitaufwand zur Portierung wird auf null auf die Steuereduziert. »Dazu rung geschriehaben wir beim ben. »Wir können Design kom® » Mit M-Target for Simulink so die Parameter p l e xe r R e g l e r erreichen wir eine nie dage›online‹ anpaseine völlig neue sen, ohne dabei Sicherheit bei der wesene Schnelligkeit und den ausführbaImplementierung Sicherheit in der Simulation ren Objektcode auf dem realen unserer Systeme. « für das System Steuerungsneu erzeugen zu s ys te m, d e nn müssen«, freut CodierungsfehArjen Klop, sich Arjen Klop ler lassen sich Leiter Sales & Marketing über die große so vermeiden«, bei Seatools Zeiter spar nis beschreibt Arjen und die ExaktKlop den großen heit seiner HardZusatznutzen. ware-in-the-loop-Simulationsumgebung. »Da wir das mechanische und elektrische Verhalten Kürzest mögliche des Gesamtsystems zusammen modellieren, Kommissionierung spart Geld können wir die Reaktion des realen Systems »Mit dieser Entwicklungs- und Hardwareumsehr genau beschreiben.« gebung können wir sicher sein, dass ein im Modell funktionierendes Steuerungsprogramm Effizienter Prozess sichert sich auch auf der realen Steuerung wie erwarkurze Lieferzeiten tet verhält«, sagt der Seatools-Ingenieur. Die Seatools-Kunden erwarten auch für individuelle tagelangen Abstimmungsarbeiten, um SysEinzelsysteme kurze Lieferzeiten. Die autotem und Steuerung an die realen Arbeits- und matische Codeerzeugung und Portierung auf Umgebungsbedingungen anzupassen, gehören die Steuerung mit Hilfe des Real-Time Workder Vergangenheit an. shop® von The MathWorks und der ›M-Target Die von einem Schüttrohr mit dem ROV präzise platzierten Gesteinsbrocken schützen Pipelines oder Offshore-Einrichtungen gegen Unterspülungen und Strömungseinflüsse. 67 MÖGLICHST VIEL SAND UND WENIG WASSER Automatisierung von hochpräzisen Baggern am Meeresgrund Wenn Bagger an Land arbeiten, kann man jede Schaufel sehen, die bewegt wird und den Sandhaufen wachsen lässt. Am Meeresboden lässt sich dieselbe Arbeit nicht so einfach verrichten. Vielmehr handelt es sich hierbei um einen hochtechnisierten Vorgang: Zahlreiche Messdaten werden laufend erhoben, die Position des Baggers ist exakt zu bestimmen und die eingesetzten Geräte müssen unter Extrembedingungen einwandfrei funktionieren. Hinzu kommt, dass der Sand vom Wasser getrennt werden muss. Van Oord ist Spezialist auf diesem Gebiet. Das Bachmann-Steuerungssystem M1 hat das Unternehmen überzeugt. 68 maritime.application Van Oord ist ein niederländisches Familienunternehmen, das Lösungen für den anspruchsvollen Bereich der Marineinfrastruktur anbietet. Seit der Unternehmensgründung vor über 140 Jahren baut und wartet Van Oord Häfen und erstellt Schutzvorrichtungen für Flüsse und Küsten, um das Land vor den Gefahren von Umwelteinflüssen aufgrund des Klimawandels zu bewahren. Auch beim Bau von Offshore-Windparks oder Pipelines ist der Spezialist im Einsatz. Daneben gehört die Neuschaffung von Land zu ihren Stärken: Eines ihrer bekanntesten Projekte dabei ist ›Palm Jumeirah‹, eine der drei palmenförmigen Inseln vor Dubai. Für alle diese Projekte muss Van Oord große Mengen Sand bewegen: Geschleppte Laderaumsaugbagger sind das Werkzeug dafür. Oord, den ersten Kontakt. Bei der technischen Evaluation und im Vergleich mit anderen Steuerungssystemen konnte die M1 im Betrieb überzeugen: »Die Offenheit des Systems hat uns sehr geholfen: Wir konnten unsere eigenen, bewährten Programme weiterhin verwenden«, freut sich Igor Jeuken, und fügt hinzu: »Zukünftigen Entwicklungen sind keine Grenzen gesetzt, da sich die M1 problemlos erweitern lässt.« Die ColdClimate Module der M1-Steuerung sind für Van Oord perfekt: der Temperaturbereich von -30 ° bis +60 °C und vor allem die Betriebssicherheit auch unter Betauung überzeugen. Entscheidend war auch, dass das Bachmann-System bereits über die notwendigen Typprüfungen, unter anderem von ABS, DNV, LRS, BV und GL, verfügt. Großes Gerät im Einsatz Gewinnbringene Zusammenarbeit Die Dimensionen solcher Baggerschiffe, z. B. der ›Vox Maxima‹ sind gewaltig: Riesige Pumpen mit einer Leistung von über 31.000 kW befördern den Sand durch bis zu 100 m lange Ansaugrohre vom Meeresboden auf das Schiff. Innerhalb von nur zwei Stunden ist der Laderaum, dessen Kapazität jener von 1.250 Lastkraftwagen entspricht, gefüllt: Das sind mehr als zehn LKW-Ladungen Sand pro Minute. Am Ende des Saugrohrs ist eine Art ›Mund‹ angebracht, der mit seinen ›Zähnen‹ den Sand am Meeresboden auflockert, damit er eingesaugt werden kann. Der Prozess, möglichst viel Sand, aber gleichzeitig möglichst wenig Wasser zu laden, ist kompliziert. Dazu müssen eine Vielzahl von Parametern erfasst und vom Leitsystem verarbeitet werden. Zwanzig Ingenieure von Van Oord nahmen an einem eintägigen Trainingsprogramm in der niederländischen Bachmann-Niederlassung in Veenendaal teil, neun von ihnen wurden im Anschluss am Hauptsitz in Feldkirch zu Spezialisten für das Bachmann-Steuerungssystem ausgebildet. »Unsere Ingenieure beka- » Die Offenheit und Flexibilität des Bachmann Steuerungssystems haben uns überzeugt. « Die M1 überzeugte mit ihren Leistungen Van Oord hat für solcherlei Aufgaben das Automatisierungssystem ›Vodas‹ entwickelt. Damit werden auf der ›Vox Maxima‹ die exakte Position und die Grabungstiefe des Saugbaggers bestimmt und das Vakuum, die Sandund Wasserflüsse gemessen. Hier wie auch in anderen Anwendungsbereichen war Van Oord mit steigenden Anforderungen an die eigentliche Steuerung und deren Schnittstellen zu ihrem Vodas-System konfrontiert. Deshalb suchte das Unternehmen vor einiger Zeit nach einem Ersatz für die bislang verwendete Steuerungsplattform und wurde bei Bachmann fündig: »Das Bachmann-System wird auf immer mehr Schiffen eingesetzt, sodass wir es näher in Augenschein genommen haben. Schon der erste Eindruck war vielversprechend, die kompakte und robuste Bauweise gefiel uns«, schildert Igor Jeuken, PA Engineer bei Van Van Oord Dredging and Marine Contractors ist ein Familienunternehmen mit Sitz in Rotterdam (NL). Das Unternehmen ist im Bereich der Marineinfrastruktur tätig. In 25 Niederlassungen sind weltweit 4.500 Mitarbeitende für Van Oord tätig. Seine Flotte umfasst 95 Schiffe. Igor Jeuken, PA Engineer bei Van Oord men einen hervorragenden Eindruck von dem hohen Standard, der bei Bachmann in der Entwicklung und Produktion herrscht«, führt Igor Jeuken aus. »Das Treffen mit den Experten von Bachmann, die uns auch zukünftig persönlich für spezielle technische Fragen zur Verfügung stehen, hat uns gefallen.« Die Kombination der M1 von Bachmann und Van Oord’s Erfahrung ermöglicht in Zukunft effizienteres und präziseres Arbeiten. »Wir wollen noch mehr unserer Prozesse mit der M1 automatisieren«, resümiert Igor Jeuken. »Unser Ziel ist es, die modernste Flotte in unserem Geschäftsbereich zu besitzen. Der Einsatz der M1 von Bachmann ist ein wichtiger Teil davon.« 69 MENSCHEN BEI BACHMANN Gemeinsam mit Ihnen. Jeden Tag. Wir leben in einer schnellen Branche – Kunden wie Mitarbeiter sind täglich gefordert, den wachsenden Ansprüchen in der Automatisierung gerecht zu werden. Gerade deshalb steht bei uns der Mensch im Mittelpunkt. Wir sind dort, wo unsere Kunden sind und kennen sie persönlich. Wir arbeiten nicht nebeneinander sondern miteinander. maritime.application GEMEINSAM NACH VORNE BLICKEN Fortschritt. Respekt. Verantwortung. Verlassen Sie sich auf uns: Gemeinsam mit Ihnen gestalten wir das richtige Produkt für die richtige Anwendung. Unsere Unternehmenskultur und unsere Werte bestimmen unser Denken und Handeln und sind die treibende Kraft in der Zusammenarbeit mit Ihnen. Fortschritt Wir streben in Zusammenarbeit mit Ihnen nach herausragenden Leistungen und ständiger Weiterentwicklung. Neugier, Mut und Bereitschaft für Veränderung sind der Treibstoff für unseren Erfolg. Wir gehen mit Engagement und Konsequenz neue Chancen gemeinsam an. 72 maritime.application Respekt Unsere Stärke basiert auf dem konstruktiven Miteinander. Wir hören Ihnen zu und machen uns für Sie stark. Wir setzen auf eine langfristige, gesunde und effiziente Partnerschaft auf Augenhöhe. Verantwortung Wir begeistern Sie mit der Qualität unserer Produkte und Dienstleistungen. Mit umfassendem Know-how geben wir maßgeschneiderte Antworten auf branchenspezifische Anforderungen und individuelle Bedürfnisse. Vom ersten Gespräch bis zur gelungenen Umsetzung profitieren Sie von unserer unbedingten Lösungsorientierung und mehr als 40-jährigen Erfahrung. 73 DAS LÄUFERPAAR Warum es in der Technik hilft, Mensch zu bleiben Wir bei Bachmann zwängen Menschen nicht in Konventionen sondern geben ihren Fähigkeiten den nötigen Freiraum. So entfalten sich unkonventionelle, neue Lösungen – beim Pausen-Schach ebenso wie beim spontanen Meeting. Wir arbeiten nicht nebeneinander sondern miteinander. Das schafft eine Vertrauensbasis, die auch unsere Kunden einbindet. Ein Strategietipp aus dem Schach sagt: Halte den Raum offen und gib dem Läuferpaar die Möglichkeit, seine große Reichweite wirkungsvoll einzusetzen. Das wollen wir leben. Gemeinsam mit Ihnen. Jeden Tag. 74 maritime.application 75 Broschüre maritime.application DE | Technische Änderungen vorbehalten © 05/2014 by Bachmann electronic www.bachmann.info