Компании Bauer Maschinen GmbH удалось полностью автоматизировать уникальный в своем роде аппарат для исследования морского дна. Это стало возможным благодаря оборудованию B&R, которое обеспечивает бесперебойную работу даже на глубине 2500 метров под водой.
Непосредственно перед контактом с морским дном из боковой части рамы установки выдвигаются четыре опоры с большими пластинчатыми ножками, чтобы исследовательский аппарат весом около десяти тонн занимал строго вертикальное положение. Затем роботизированная буровая установка приступает к изучению пластов отложений и горных пород.
Начало миссии по исследованию морского дна схоже с посадкой космического аппарата на далекой планете, ведь морская среда во многом столь же загадочна и непредсказуема. Исследовательский аппарат изучает морское дно на глубине до 3000 метров.
Центр изучения морской среды при Бременском университете (MARUM) и компания Bauer Maschinen GmbH совместно разработали исследовательский аппарат MeBo 200. MeBo 200 способен работать на глубине до 2500 метров, а сама глубина бурения морского дна составляет 200 метров. Полученные таким образом образцы керна дают ценную информацию о структуре отложений и геологии морского дна.
MeBo 200 помещается в 20-футовый контейнер и доставляется исследовательским кораблем к месту проведения исследований. Оказавшись в нужном месте, разведывательный аппарат опускают на морское дно с помощью стального усиленного троса длиной 2700 метров. С корабля на MeBo 200 по кабелю не только подается питание, но и осуществляется управление.
Первые два поколения MeBo успешно применялись в исследовательских проектах в течение многих лет. Для коммерческого использования по всему миру компания Bauer планирует улучшить свой исследовательский аппарат и добавить к нему следующие компоненты:
В качестве партнера для решения этих задач компания Bauer выбрала B&R - эксперта в системах автоматизации. «Мы уже давно и успешно сотрудничаем с B&R, и уже десятилетиями применяем технологии B&R в наших установках для глубоководного бурения» - отмечает Лотар Ширмель из Bauer Maschinen ГмбХ.
Для того, чтобы иметь возможность собирать данные с морского дна и затем отправлять их на расстояние больше одного километра до судна сопровождения, MeBo 200 требуются чрезвычайно надежные технологии. «Глубина 2500 метров под водой - это экстремальные условия», - подчеркивает Ширмель. «Вот чему мы выбрали систему управления серии X90 от B&R, которая легко выдерживает подобные экстремальные условия».
Контроллеры X90 можно адаптировать к различным требованиям с помощью дополнительных модулей. Для MeBo 200 данные ПЛК были настроены, как интеллектуальные контроллеры шины POWERLINK с многочисленными встроенными вводами/выводами. Сигнал POWERLINK передается в одномодовое волокно через медиаконвертеры с мультиплексированием с волновым разделением и конвертируется обратно уже на борту корабля.
«Эксплуатация надежно функционирующей сети реального времени в этих экстремальных условиях является серьезной задачей. Однако мы смогли решить её вместе с B&R. "Эксперты B&R оказали нам компетентную помощь при выборе преобразователей и помогли внести изменения в настройки сети, чтобы справиться с первоначальными прерываниями связи. Это именно то, чего мы ожидали от партнера по автоматизации», - говорит Ширмель.
К интегрированным интерфейсам Ethernet ПЛК X90 можно получить доступ с палубы корабля по оптоволоконным кабелям. «Это важно для нас, поскольку это позволяет нам при необходимости загружать обновления программного обеспечения на исследовательский аппарат без его подъема или вскрытия сосуда высокого давления с элементами управления», - отмечает Ширмель.
Электрические сигналы в резервуаре высокого давления защищены специальными разъемами, способными выдерживать давление до 400 бар. Таким образом, почти 100 пропорциональных клапанов, абсолютных энкодеров, датчиков перемещения и прочего оборудования подключены к встроенным входам / выходам контроллеров X90.
Управление буровой установкой осуществляется из из кабины, находящейся на борту исследовательского корабля. Новое рабочее место оператора оснащено креслом с джойстиками и различными приборами, оно похоже на кресло водителя экскаватора или крана. Помимо джойстиков некоторые операции управляются с помощью сенсорного экрана.
Для этой цели Bauer использует три 19-дюймовых дисплея серии Automation Panel 5000 от B&R. Два дополнительных монитора обеспечивают прямую видеотрансляцию с восьми подводных камер, с помощью которых операторы также визуально контролируют ручной процесс бурения.
Распределенная система управления APROL от B&R, работающая на двух Automation PC 910 в режиме резервирования, служит центром обработки и сбора всех данных. Bauer использует три промышленных ПК серии Automation PC 3100 в качестве сервера визуализации.
«Мы используем APROL с 2005 года в наших установках для глубокого бурения нефтяных и газовых скважин в качестве мощного решения для визуализации, а также для сбора данных и управления ими», - объясняет Ширмель. «Самым главным для нас является высокопроизводительная обработка данных, их хранение и долгосрочное архивирование, которые предлагает APROL. С помощью Trend Viewer, который используется для визуализации записанных данных, мы можем анализировать ошибки и их причины».
Приложение управления, разработанное Bauer, работает на ПЛК серии X20 от B&R. Разделение управления и визуализации позволяет пошагово вводить в эксплуатацию, тестировать или работать с буровой установкой и вспомогательными агрегатами даже без использования сервера APROL.
Инженеры Bauer также использовали систему Х20 для интеграции вспомогательных устройств. Среди них гидравлический блок, дистанционное радиоуправление для работы на палубе MeBo 200 и энергоцентр с трансформаторами для подачи высокого напряжения на буровую установку.
«Некоторые вспомогательные агрегаты необходимо покупать отдельно», - отмечает Ширмель. «И в связи с этим мы не можем предугадать, какой тип полевой шины придется использовать. Для нас очень важна возможность подключения сторонних устройств. B&R предлагает интерфейсы и библиотеки для всех самых распространенных полевых шин». Ширмель и его команда без проблем подключили приемник дистанционного управления, джойстики и соответствующую панель управления.
«Эта гибкость и согласованность экосистемы B&R позволяет нам беспрепятственно записывать все необходимые данные и передавать их в систему визуализации и управления данными без необходимости самостоятельно разрабатывать или реализовывать интерфейсы», - резюмирует Ширмель. «Открытость и огромный ассортимент продукции и решений позволяет нам полагаться на B&R, как на партнера по автоматизации, особенно при работе над крупными или узкоспециализированными проектами.».
Автор статьи: Франц Россманн, технический журналист из Мюнхена
"Эксперты B&R оказали нам компетентную помощь при выборе преобразователей и помогли внести изменения в настройки сети, чтобы справиться с первоначальными прерываниями связи. Это именно то, чего мы ожидали от партнера по автоматизации», - говорит Ширмель.
