Bauer Maschinen GmbH a automatisé un appareil de forage de recherche unique pour explorer les fonds marins. Cela a été rendu possible par les composants d'automatisation B&R qui fonctionnent de manière fiable, même à 2 500 mètres de profondeur.
En descendant dans l'obscurité, quatre pieds à plaque se déplient en préparation au contact avec le paysage en dessous et s'assurent que l'appareil de dix tonnes s'immobilise dans une position solide. Un appareil de forage robotisé se déploie pour sonder les couches de sédiments et de roches en dessous.
Ce qui ressemble à un atterrissage sur une planète lointaine est en fait une mission beaucoup plus proche de chez nous, bien que le terrain soit presque aussi inexploré. Il s'agit d'un appareil de forage de recherche qui prélève des échantillons du fond de l'océan à des profondeurs de près de 3 000 mètres.
Destination : fonds marins
Nommé MeBo 200, l'appareil est le fruit d'un projet de développement conjoint de MARUM (le Centre des sciences de l'environnement marin de l'Université de Brême) et de Bauer Maschinen GmbH. Le MeBo 200 est capable de travailler à des profondeurs allant jusqu'à 2 500 mètres, où il peut forer 200 mètres dans les fonds marins. Les échantillons de base qu'il obtient fournissent un aperçu précieux de la structure des sédiments et de la géologie des fonds marins.
Le MeBo 200 est monté dans une structure qui s'adapte parfaitement à un conteneur de 6 mètres et est transporté par un navire de recherche jusqu'à l'emplacement à étudier. À son arrivée, l'appareil de forage exploratoire est abaissé jusqu'aux fonds marins par 2 700 mètres de câble blindé en acier. Le câble est le cordage de sécurité entre le navire et le MeBo 200, lui fournissant à la fois des commandes d'alimentation et de contrôle.
Technologie d'automatisation moderne
Les deux premières générations de MeBo ont été utilisées avec succès dans des projets de recherche pendant de nombreuses années. Pour une utilisation commerciale dans le monde entier, Bauer souhaitait y apporter d'autres améliorations et l'équiper des éléments suivants :
- Une technologie de contrôle de pointe
- Un réseau de communication étendu
- Des interfaces pour les composants d'automatisation externes
- Un système de diagnostic et de maintenance mis à jour
Bauer s'est appuyé sur B&R en tant que partenaire pour la mise à niveau de l'architecture d'automatisation. « Nous travaillons avec succès avec B&R depuis très longtemps et utilisons sa technologie dans nos appareils de forage profond depuis des décennies », explique Lothar Schirmel, de Bauer.
Performances de contrôle dans des conditions difficiles
Afin de recueillir de façon fiable des données sur les fonds marins et de les envoyer au navire, à des kilomètres plus haut, le MeBo 200 nécessite une technologie extrêmement robuste. « À 2 500 mètres au-dessous du niveau de la mer, les conditions sont extrêmes », déclare Lothar Schirmel, « tous les composants utilisés doivent donc être robustes et fiables. C'est pourquoi nous avons choisi le système de commande mobile X90 de B&R, qui résiste facilement à ces conditions extrêmes. »
Les contrôleurs X90 sont faciles à adapter aux différents besoins à l'aide de modules en option. Pour le MeBo 200, ils ont été configurés comme contrôleurs de bus POWERLINK intelligents avec de nombreuses connexions d'E/S intégrées. Le protocole POWERLINK est transmis sur un câble à fibre optique monomode via des convertisseurs de multiplexage à répartition d'onde et reconverti lorsqu'il atteint le navire.
« Le fonctionnement fiable d'un réseau en temps réel dans ces conditions extrêmes est un défi majeur, mais en collaborant avec B&R, nous avons pu le relever. B&R a fourni des conseils d'expert dans la sélection des convertisseurs et a su exactement comment modifier les paramètres réseau pour maîtriser les interruptions de communication. C'est exactement ce que vous attendez d'un partenaire d'automatisation », ajoute Lothar Schirmel.
Mises à jour logicielles sur le pont
Les interfaces Ethernet intégrées aux contrôleurs X90 sont accessibles depuis le pont du navire via la fibre optique. « C'est essentiel, car cela nous permet de mettre à jour le logiciel de l'appareil sans avoir à le faire remonter à la surface ou à ouvrir le récipient sous pression pour accéder aux contrôleurs », souligne Lothar Schirmel.
Les signaux électriques dans le réservoir sous pression sont fixés par des connecteurs enfichables spéciaux capables de résister à une pression pouvant atteindre 400 bar. De cette façon, près de 100 vannes proportionnelles, codeurs absolus, capteurs de déplacement et plus sont connectés aux E/S des contrôleurs X90.
Tout en un seul coup d'œil
L'unité de forage est contrôlée à partir d'un conteneur situé sur le pont du navire de recherche. Le poste de commande entièrement repensé est doté d'un siège avec leviers de commande montés sur les accoudoirs, comme dans la cabine d'un tracteur ou d'une grue. Des commandes supplémentaires sont disponibles sur trois moniteurs à écran tactile de 19 pouces, que Bauer a sélectionnés dans la gamme Automation Panel 5000 de B&R.
Les trois panneaux affichent toutes les informations importantes nécessaires au contrôle de l'appareil de forage MeBo 200 et d'autres équipements auxiliaires. Au-dessus d'eux, deux moniteurs supplémentaires affichent des flux vidéo en direct provenant de huit caméras sous-marines, de sorte que les opérateurs peuvent garder un œil sur le processus de forage essentiellement manuel.
Toutes les données sont regroupées dans le système de commande de processus APROL de B&R, qui fonctionne sur deux unités Automation PC 910 redondantes. Trois autres PC industriels de la gamme Automation PC 3100 sont utilisés comme serveurs IHM distants.
« Depuis 2005, nous utilisons APROL comme puissante solution IHM, d'acquisition et de gestion des données dans nos appareils de forage profond de pétrole et de gaz », explique Lothar Schirmel. « Un élément clé est le stockage de données hautes performances et l'archivage à long terme d'APROL. Cela inclut le Visualiseur de tendances, qui nous permet de visualiser les données enregistrées et d'analyser les causes d'erreur. »
Mise en service progressive
La solution de contrôle de Bauer s'exécute sur un API à partir du système X20 de B&R. Grâce au fonctionnement séparé des commandes et de l'IHM, Bauer peut démarrer, tester et faire fonctionner progressivement l'appareil de forage et les unités auxiliaires, même sans serveur APROL.
Bauer utilise également le système X20 pour intégrer une variété d'unités auxiliaires. Il s'agit notamment d'une unité d'alimentation hydraulique, d'une télécommande radio pour le fonctionnement sur pont du MeBo 200 et d'un centre d'alimentation avec transformateurs pour l'alimentation haute tension de l'appareil de forage.
Connexion simple de composants tiers
« Certaines unités auxiliaires sont des pièces achetées », explique Lothar Schirmel. « Pour celles-ci, nous ne pouvons pas choisir quel bus de terrain est utilisé. C'est pourquoi nous apprécions vraiment que B&R offre des interfaces et des bibliothèques pour tous les bus de terrain courants. » Il a donc été facile pour Lothar Schirmel et son équipe de connecter le récepteur de la télécommande, les leviers de commande et le panneau de commande associé.
« La flexibilité et la cohérence de tout ce qui se compose l'univers de B&R nous permettent de capturer de façon transparente toutes les données nécessaires et de les transférer vers l'IHM et les systèmes de gestion des données sans avoir à définir ni à mettre en œuvre les différentes interfaces », loue Lothar Schirmel. « Associées à l'ouverture et la taille de son portefeuille de produits, ce sont les raisons pour lesquelles nous comptons sur B&R comme partenaire d'automatisation, en particulier pour des projets d'automatisation particulièrement importants ou uniques comme nos nouvelles applications offshore. »
Auteur : Franz Rossmann, journaliste technique basé près de Munich
- Avantages de la nouvelle génération de MeBo
- Qualité industrielle
- Architecture ouverte et puissante
- Connectivité complète
- Gestion cohérente des données et stockage transparent des données
 | Lothar Schirmel Directeur de groupe – Électronique, automatisation et commandes pour les technologies maritimes et l'eau, l'énergie et l'exploitation minière, Bauer Maschinen GmbH « B&R a fourni des conseils d'expert dans la sélection des convertisseurs et a su exactement comment modifier les paramètres réseau pour maîtriser les interruptions de communication. C'est exactement ce que vous attendez d'un partenaire d'automatisation. » |