Technická dokonalosť
Priemyselný ethernet je centrálnym prvkom vysoko rýchlostného monitorovania a riadenia v systéme nasadenom na luxusnej jachte. Systém využíva sieťovú komunikáciu na aplikáciu funkčnosti PLC a tiež na integráciu s webovým serverom, ktorý koordinuje činnosť 125tich automatizačných systémov rozmiestnených po celej lodi.
Jachta s dĺžkou 100 metrov je vybavená motormi s výkonom niekoľko desiatok tisíc konských síl a predstavuje pre brémske lodenice Lürssen, ktoré sú lídrom v oblasti konštrukcie luxusných jácht, nové technologické vymoženosti a dizajn. Automatizačný systém navrhla, naplánovala a uviedla do prevádzky spoločnosť besecke – dcérska filiálka lodenice Lürssen.
Luxusná jachta nastavila latku z pohľadu inovácií, technickej dokonalosti a špeciálnych úprav veľmi vysoko. Automatizačný projekt bol výzvou aj pre takého „lodného“ špecialistu, akým besecke je. Lodná automatizácia je vzhľadom k svojej blízkosti ku lodeniciam Lürssen primárne situovaná v ústredí v Brémach. Portfólio lodnej automatizácie pozostávalo z návrhu a konštrukcie rozvádzačov a riadiacich systémov, vývoja aplikačného softvéru pre riadiace jednotky, vlastného centrálneho riadiaceho a monitorovacieho systému (MCS), riadiaceho systému distribúcie energie, monitorovania bezpečnosti na palube a technickej podpory. Technická podpora významne vplýva na predĺženie životnosti plavidla.
Nové dimenzie na horizonte
Na jachte bolo potrebné zhromažďovať, spracovávať a vizualizovať nepreberné množstvo signálov. Medzi hlavné oblasti monitorovania a riadenia patria:
- lodný motor
- generátor
- pozície dverí
- hydrantové ventily
- požiarne hlásiče
- NMEA (National Marine Electronic Association) údaje
- bezpečnosť
- prevádzkové hodiny
- starostlivosť o odpadové vody
- pristávacia plocha pre helikoptéry
- navijak kotvy
- správa napájania (EPMS)
- HVAC a CCTV
- systémy údržby a multimediálne systémy
Výsledkom monitorovania a riadenia bol mix viac než 10 000 nespracovaných signálov. Regulátory WAGO priamo zhromažďujú približne 5000 signálov a zostávajúcich 5000 signálov sa zaznamenáva pomocou špeciálnych komunikačných modulov. Každý regulátor zaznamenáva 700 signálov, čo predstavuje najväčší objem dát generovaných z oboch hlavných motorov a generátorov. V rámci MCS sa zo vstupných signálov alebo teplotných snímačov vytvára asi 10 premenných (upozornenia, zmeny farieb či správa služby), Asi 100 tisíc premenných z 10 000 nameraných a zaznamenaných dátových hodnôt smeruje priamo do hlavného riadiaceho a monitorovacieho systému v besecke.
Nepretržitý prísun obrovského množstva dát si vyžaduje aj extrémne výkonné procesy v regulátoroch. Všetky zaznamenané údaje meraní sú zhromažďované a vizualizované v centrálnom monitorovacom systéme MCS. Na jednej obrazovke môže byť súčasne zobrazené až štyri pohľady.
"Trendom v oblasti automatizácie luxusných jácht vo všeobecnosti je neustále rastúci počet signálov, ktoré musia byť spracované. Zákazníci navyše očakávajú stále väčší počet informácií zobrazených pomocou centrálneho monitorovacieho systému, " povedal Henry Fischer, obchodný manažér spoločnosti besecke. "To si zase vyžaduje zvýšenie výpočtového výkonu bez zväčšovania rozmerov riadiacej jednotky."
Udržať záplavu dát pod kontrolou
Ako distribuované riadiace jednotky sa používa 125 programovateľných ethernetových regulátorov (750-881/882) a tvoria základ automatizačného riešenia jachty. Regulátory sú umiestnené v blízkosti meracích bodov, čím sa minimalizuje množstvo použitej kabeláže medzi I/O modulmi na automatizačnej úrovni a snímačov/aktuátorov v prevádzke.
Regulátory sú úplne nezávisle vďaka integrovanému webovému serveru a funkciám PLC. Tieto modulárne jednotky zjednodušujú konfiguráciu, uvedenie do prevádzky a ostrú prevádzku vrátane údržby a budúcej modernizácie. Zlyhanie regulátora nemá vplyv na celkový systém a preto tieto jednotky zvyšujú spoľahlivosť a dostupnosť a eliminujú potrebu komplexnej, redundantnej serverovej konfigurácie.
Konfigurácia automatizácie na palube je založená na optickom 1Gbit sieti. Ethernetový prepínač spáva 100 Mbit medené káble ku jednotlivým regulátorom a tak vytvára jednotnú ethernetovú konfiguráciu z prevádzky až na úroveň riadenia.Regulátory sú vybavené dvojportovým switchom alebo dvoma nezávislými ethernetovými portami, čo ešte viac zjednodušuje vytvorenie topológie siete.
Do centrálneho MCS sú integrované početné systémy a rozhrania. Regulátory poskytujú zozbierajú údaje, merania a hlásenia alarmov monitorovacím staniciam cez OPC server, ktorý je šesťkrát rýchlejší ako iné komerčne dostupné produkty. Krížová komunikácia medzi regulátormi prebieha bez Modbus / UDP, pričom každé zariadenie slúži ako master alebo slave. Kódy CODESYS sa dajú automaticky vytvoriť zo zoznamu parametrov z Excelu použitím programu vyvinutého v besecke. Alarmy sú spracovávané regulátormi štandardizovaným spôsobom a sú menej náchylné k chybám.
Fischer pridáva, že komponenty systému boli veľmi odolné, bezpečné a modularita I/O systému umožnila jednoduchú a rýchlu montáž dodatočných modulov. "Pre nás je to dôležité, pretože požiadavky sa môžu v priebehu projektu - trvajúceho od objednávku až po dodanie 1,5 roku - meniť. Vzhľadom na široký rozsah signálov, sme sa rozhodli použiť rýchle ethernetové regulátory, ktoré aj napriek svojej kompaktnej konštrukcii poskytli vysoký výpočtový výkon a boli vybavené dvoma ethernetovými portami. Vysoko výkonné procesory boli základným predpokladom pre realizáciu nášho monitorovacieho systému, " dodal.
Ovládanie z mostíka až do strojovne
Modulárne a na zbernici nezávislé vstupno-výstupné moduly poskytli efektívne riešenie automatizácie pre stavbu lodí a tento systém demonštroval svoju vhodnosť pre námorné aplikácie pre rôzne jachty z lodenice Lürssen. Komponenty majú všetky potrebné medzinárodné povolenia pre stavbu lodí (napr. GL, LR, DNV, BV, RINA, KR, NK a BSH)na priamu prevádzku na spaľovacích motoroch a kompresoroch, ako aj v blízkosti kompasu. Aj preto sú systémové komponenty vhodné na širokú škálu automatizačných a riadiacich riešení od strojovne aj ku kapitánskemu mostíku.
K dlhodobému a úzkemu partnerstvu medzi WAGO a Besecku prispela aj dobrá spolupráca a aktívna podpora a nie len technické vlastnosti jednotlivých komponentov technológie. Fischer na záver dodal, že priemyselný ethernet ponúka presvedčivé riešenie v porovnaní s inými priemyselnými zbernicami používanými v automatizačných projektoch jachtárskych aplikácií a budúcnosť si žiada otvorené riešenia.