24/11/2014
Door Bart Driessen
Een volledig redundante Bachmann PLC oplossing; dat is het resultaat van de intensieve samenwerking tussen de engineers van Bakker Sliedrecht en de softwareontwikkelaars van Bachmann electronic in Feldkirch. De secundaire (slave) PLC neemt binnen één cyclus de besturing 'bumpless' over van de primaire (master)-PLC. Ook staan binnen de gewenste 50 milliseconden alle data klaar voor het bovenliggende Alarm en Monitoring systeem BIMAC. Een volgend succes kondigt zich al aan. De ontwikkelaars denken al hardop na over een realtime update van <20 milliseconden.
De aanleiding voor de ontwikkeling van deze redundante en snelle besturing was de engineering voor de nieuwe kabellegger van Boskalis. Bakker Sliedrecht, dat al vaker dergelijke opdrachten heeft uitgevoerd, stond voor de volgende uitdaging: een redundante besturing van het energieverzorgingssysteem op basis van standaard componenten, geschikt voor standaard ethernet en met een voldoende hoge cyclustijd. Sander Doolaege en Anthon Knoops, de harde kern van het team dat bij Bakker Sliedrecht deze opdracht aannam, werkten samen met de engineers van Bachmann in Feldkirch. Meerdere malen legden zij bezoeken af in Feldkirch om hun doelstellingen en verwachtingen voor te leggen. Omgekeerd togen ook de Oostenrijkse engineers naar Sliedrecht om de laatste ontwikkelingen aldaar te bespreken.
Elektrisch vermogen
De uitdaging was de ontwikkeling van een nieuwe uitvoering Bachman PLC, namelijk een redundante PLC-besturing. Maar waarom was dat voor Bakker Sliedrecht zo belangrijk? Hoofd-engineer Anthon Knoops legt uit: “Onze opdrachtgever eist de hoogst mogelijke betrouwbaarheid voor de besturing van de diesel-elektrische aandrijfsystemen. Bij deze kabellegger gaat het om vier diesel-generatorsets die een gezamenlijk elektrisch vermogen van 7000 kW kunnen opwekken. Deze voeden en regelen via vier Bakker direct-watergekoelde frequentieregelingen de vier azimuth-thrusters en meerdere mooring- en ankerlieren die er, met het Dynamic Positioning systeem voor zorgen dat de kabellegger exact op de gewenste positie wordt gebracht en gehouden. Die nauwkeurigheid is belangrijk omdat het leggen van leidingen op de zeebodem een heel precies karwei is. Onderbrekingen in het elektrische energiesysteem zijn dus absoluut ongewenst. Deze kunnen leiden tot onderbrekingen van de operatie op zee en moeten absoluut voorkomen worden. Vandaar de noodzaak van een redundant besturings- en bewakingssysteem. Omdat we al een jaar of vier werken met besturingen van Bachmann hebben we daar de oplossing in gezocht. En omdat ze met standaard ethernet werken en geen dedicated besturingen zijn, zijn ze perfect voor onze applicaties. Alleen kende Bachmann een jaar geleden nog geen redundante oplossing. Met die vraag hebben we ons aan de Nederlandse vertegenwoordiging gewend; zij hebben ons vervolgens in contact gebracht met de software-ontwikkelaars in Feldkirch waar de hoofdvestiging van Bachmann staat. Zo is deze ontwikkeling van start gegaan.”
Precision Time Protocol
Waar heeft die aanvraag toe geleid? Anthon Knoops: “De mensen van Bachmann reageerden heel geïnteresseerd en positief op onze wensen. Het zijn erg professioneel ingestelde mensen die tegelijkertijd in een ontspannen en informele sfeer met ons samenwerken. Begin 2010 zijn we gestart met de ontwikkeling van de redundante besturing. De oplossing maakt onder meer toepassing van het Precision Time Protocol mogelijk. We gebruiken twee PLC's die met elkaar in verbinding staan en zelf kunnen bepalen welke fungeert als Primaire (master) en welke als Secundaire (slave). Op beide PLC's draait hetzelfde programma en worden met elkaar gesynchroniseerd. Wordt een van de PLC's stopgezet, dan neemt de andere PLC het programma binnen een PLC-cylcus over. Uit proeven weten we dat alle taken foutloos uitgevoerd worden. Het gehele systeem wordt in een Super Factory Acceptance Test bij Bakker Sliedrecht getest.”
Echte première
Hoe kijken jullie terug op het resultaat? Sander Doolaege, engineer automatisering bij Bakker Sliedrecht: “Deze redundante besturing is echt uniek. Bakker Sliedrecht is de eerste die deze besturing in een project gaat toepassen. Ook voor Bachmann zelf is deze besturing een echte première. Wij combineren deze besturing met ons eigen scada- en alarmeringssysteem BIMAC. Daartoe hebben we ook de noodzakelijke drivers ontwikkeld. Het resultaat ziet er goed uit. We zitten nu in de fase waarin we alleen nog kleine aanpassingen hoeven uit te voeren. Natuurlijk is dat alleen maar mogelijk dankzij de goede samenwerking tussen ons bedrijf en de mensen van Bachmann. Zij bieden ons de ruimte om goed uit te leggen en te specificeren wat onze wensen zijn. En zij kunnen goed luisteren; ze pakken onze suggesties en voorstellen snel op. Wat wij erg prettig vinden is dat we een directe toegang hebben tot de software-ontwikkelaars en niet eerst via allerlei schijven hoeven te communiceren. En doordat we echt de grenzen van de mogelijkheden opzoeken, dagen we Bachmann uit om stappen voorwaarts te zetten. Maar zij vragen ook zelf wat wij het liefste willen. De samenwerking is dus een heel intensief proces, met een zeer bevredigend resultaat.”
Dubbele ring
Het netwerk aan boord van de kabellegger is een standaard ethernet-netwerk uitgelegd in de vorm van een dubbele ring van glasvezelkabel. Daarop zijn diverse deelnemers aangesloten waaronder remote IO-modules en frequentieregelaars, onder meer voor de vier thrusters en de verscheidene lieren. Verder is de keuze voor de topologie vrij. Als protocol wordt Bluecom gebruikt, ethernet-protocol van Bachmann. Alle netwerkdeelnemers kunnen hier zonder meer op aan gesloten worden. Ondanks het feit dat het netwerk volledig redundant is, zijn er uitsluitend standaard componenten toegepast. Omdat het een maritieme applicatie betreft, is het belangrijk dat de besturingen van Bachmann beschikken over een typetoelating door bureaus als DNV, Lloyd's en Bureau Veritas, etc.