Automatyzacja na dnie morza?

Firma Bauer Maschinen GmbH zautomatyzowała unikalną wiertnicę badawczą do eksploracji dna morskiego. Stało się to możliwe dzięki komponentom automatyki B&R, które działają niezawodnie nawet 2500 metrów pod powierzchnią oceanu.

Tuż przed kontaktem z podłożem z boków ramy wysuwają się cztery zakończone płytami nogi, które dopasowują się do ukształtowania terenu i zapewniają dziesięciotonowej platformie solidne oparcie. Następnie wbudowane zrobotyzowane wiertło przystępuje do wykonania swojego zadania polegającego na eksploracji warstw osadów i skał.

To, co brzmi jak lądowanie sondy na odległej planecie, jest w rzeczywistości misją badawczą w miejscu znacznie nam bliższym, ale niemal równie nieznanym: na dnie oceanu. Tam wiertnica pobiera próbki z głębokości prawie 3000 metrów.

Urządzenie eksploracyjne nosi nazwę MeBo 200 i jest efektem wspólnego projektu rozwojowego MARUM - Centrum Nauk o Środowisku Morskim Uniwersytetu w Bremie – oraz firmy Bauer Maschinen GmbH. Wiertnica MeBo 200 jest w stanie pracować na głębokości do 2 500 metrów i tam wykonywać wiercenia na głębokość 200 metrów w głąb dna. Pozyskiwane przez nią próbki rdzeniowe dostarczają cennych informacji na temat struktury osadów i geologii dna morskiego.

Wiertnica jest zamontowana w ramie, która mieści się bez problemu w 20-stopowym kontenerze i jest transportowana na statku badawczym do miejsca badania. Po przybyciu na miejsce urządzenie eksploracyjne jest opuszczane na dno morskie za pomocą stalowego, opancerzonego kabla o długości 2700 metrów. Kabel jest liną ratunkową łączącą MeBo 200 ze statkiem, umożliwiającą zasilanie i przekazywanie poleceń sterujących.

Pierwsze dwie generacje wiertnic MeBo były z powodzeniem wykorzystywane w projektach badawczych przez wiele lat. Do użytku komercyjnego na całym świecie Bauer chciał wprowadzić dalsze ulepszenia i wyposażyć je w następujące elementy:

• Kunsztowna technologia sterowania
• Rozbudowana sieć komunikacyjna
• Interfejsy dla zewnętrznych komponentów automatyki
• Zaktualizowany system diagnostyki i konserwacji

Jako partnera w modernizacji architektury automatyki Bauer polegał na firmie B&R. „Współpracujemy z B&R od bardzo dawna i od dziesięcioleci stosujemy ich technologię w naszych wiertnicach głębinowych” – mówi Lothar Schirmel z firmy Bauer.

Aby wiertnica MeBo mogła niezawodnie zbierać dane z dna morskiego i przesyłać je do statku znajdującego się kilometry wyżej, potrzebna jest niezwykle solidna technologia. „Na głębokości 2 500 metrów pod poziomem morza panują ekstremalne warunki” – wyjaśnia Schirmel – „stąd wszystkie zastosowane komponenty muszą być wytrzymałe i niezawodne. Dlatego właśnie wybraliśmy mobilny system sterowania X90 firmy B&R, który z łatwością wytrzymuje te ekstremalne warunki.”

Sterowniki X90 można łatwo dostosować do różnych wymagań za pomocą opcjonalnych modułów. Na potrzeby wiertnicy MeBo 200, zostały one skonfigurowane jako inteligentne sterowniki magistrali POWERLINK z licznymi zintegrowanymi połączeniami I/O. Sygnał protokołu POWERLINK jest przesyłany kablem światłowodowym przez konwertery z funkcją multipleksowania z podziałem fali i konwertowany z powrotem po dotarciu na statek.

„Obsługa niezawodnie działającej sieci czasu rzeczywistego w tych ekstremalnych warunkach to duży problem", mówi Schirmel. Niemniej wspólnie z B&R Bauer był w stanie rozwiązać ten problem. „Ich eksperci zapewnili fachowe doradztwo przy wyborze konwerterów i wiedzieli, jak dostosować ustawienia sieciowe, aby opanować początkowe zakłócenia w komunikacji. Właśnie tego należy oczekiwać od partnera w dziedzinie automatyzacji.”

Wszystkie dane są gromadzone w systemie sterowania procesem B&R APROL, który działa na dwóch redundantnych jednostkach Automation PC 910. Trzy kolejne komputery przemysłowe z serii Automation PC 3100 są wykorzystywane jako zdalne serwery HMI.

„Od 2005 roku używamy APROL jako wydajnego rozwiązania w zakresie interfejsu HMI, akwizycji danych i zarządzania danymi na naszych platformach wiertniczych do głębokich odwiertów ropy naftowej i gazu” – wyjaśnia Schirmel. „Kluczowe elementy to oferowane przez APROL wysokiej klasy funkcje przechowywania danych i długoterminowej archiwizacji. To także przeglądarka trendów (Trend Viewer), która umożliwia wizualizację zarejestrowanych danych i analizę przyczyn błędów.”

Autor: Franz Rossmann, dziennikarz technologiczny, Monachium