SCHIFFBAU. direct industry Information für die Elektrotechnik und Industrieautomation August top. Schwerpunktausgabe

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1 direct industry Information für die Elektrotechnik und Industrieautomation August 2014 Schwerpunktausgabe SCHIFFBAU TRANSPARENZ FÜR DEN ANTRIEB / Seite 10 INDIVIDUALITÄT AUS DEM BAUKASTEN / Seite 07 SAFETY, EX UND GL IN EINEM SYSTEM / Seite 18 Foto: SAM Electronics top NatioNaler arbeitgeber 2014 DeutschlanDs Beste arbeitgeber im Vergleich in Kooperation mit:

2 INHALT HIGH-SPEED-ÜBERWACHUNG AUF LUXUSYACHT Seite 04 INDIVIDUALITÄT AUS DEM BAUKASTEN Seite 07 TRANSPARENZ FÜR DEN ANTRIEB Seite 10 SYSTEMVERDRAHTUNG BIS IN DEN EX-BEREICH Seite 13 UNTERSTÜTZUNG FÜR DIE THOR Seite 14 SEETÜCHTIG: GL FÜR DAS WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR Seite 17 2

3 SAFETY, EX UND GL IN EINEM SYSTEM Seite 18 CAN VÖLLIG FLEXIBEL INTEGRIEREN Seite 20 PROPORTIONALVENTILE KOMPAKT UND KOMFORTABEL ANSTEUERN Seite 20 HOHE SEE, HOHE ANFORFERUNGEN Seite 21 EPSITRON CLASSIC POWER REDESIGN Seite 23 IMPRESSUM Seite 24 EDITORIAL Liebe Leserinnen, liebe Leser, Sie kennen unser Unternehmen und unsere Produkte bereits gut? Das wussten Sie vermutlich trotzdem noch nicht: WAGO ist buchstäblich nah am Wasser gebaut. Unser Stammsitz im westfälischen Minden liegt in unmittelbarer Nähe zu einem der größten Wasserstraßenkreuze der Welt und dessen angeschlossene Industriehäfen. Diese geographische Verbindung passt auch thematisch gut: Wir identifizieren uns seit Jahren mit den Anforderungen der Schiff- und Offshore-Anwendungen. In außerordentlichem Maße werden hier Ansprüche an die Sicherheit und Verfügbarkeit der Produkte gestellt; im Betrieb und während der Entwicklungsphase sind die Wirtschaftlichkeit und der Handhabungskomfort entscheidende Faktoren. Wir haben uns dieser Herausforderung gestellt und konnten ein leistungsstarkes Portfolio für einen global wachsenden Schiff-/Offshore-Markt schaffen, welches sich durch Qualität und technische Innovationen auszeichnet. Die Eignungen hinsichtlich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften werden durch umfangreiche internationale Schiffbauzulassungen und Referenzen dokumentiert. Unsere Kunden profitieren somit von durchgängigen Lösungen, die Applikationen von der Brücke bis in den Maschinenraum ermöglichen und dabei alle wichtigen Protokollschnittstellen einbeziehen. Das schließt sogar fehlersichere Anwendungen (SIL3) und eigensichere Bereiche (Ex i) mit ein. Mit dem WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR für extreme Umgebungsbedingungen (GL Kat. H ) werden Sonderanforderungen bedient, die den Standard nochmals weit übertreffen. Durch konsequente Nutzung des Industrial ETHERNET konnten darüber hinaus grundlegend neue Steuerungsarchitekturen geschaffen werden, welche die Forderungen nach gesteigerter Modularität und Flexibilität in einer völlig neuen Qualität erfüllen. In einem starken, globalen Wettbewerbsumfeld werden so Aufgaben noch schneller und wirtschaftlicher umgesetzt und an die individuellen Bedürfnisse angepasst. Wie das in der Praxis aussieht, das erfahren Sie in der vorliegenden Ausgabe der WAGOdirect industry. Viel Spaß dabei! Herzlichst, Ihr Marc-Andree Paul Manager Business Development Automation direct industry 3

4 HIGH-SPEED-ÜBERWACHUNG AUF LUXUSYACHT besecke entwickelte das komplexe Automatisierungskonzept für eine Luxusyacht der Bremer Lürssen Werft. Mit an Bord sind die leistungsstarken ETHERNET-Controller von WAGO. Konstruiert und zu Wasser gelassen wurde das über 100 m lange und zehntausende PS starke Schiff von der Bremer Lürssen-Werft, dem Weltmarktführer im Bau von Megayachten ab 60 Meter Länge. Das Automatisierungssystem entwickelte, plante und realisierte besecke, ein Tochterunternehmen der Lürssen-Werft. Dabei setzte der langjährige Spezialist für Schiffsautomation insgesamt 125 ETHERNET-Controller ( /882) von WAGO ein. Bei der Luxusyacht lag die Messlatte in Sachen Innovation, Individualität und technischer Vollkommenheit extrem hoch, sodass deren Automatisierung selbst für einen Spezialisten wie besecke eine große Herausforderung darstellte. Das mittelständische Unternehmen beschäftigt etwa 175 Mitarbeiter und unterhält Standorte in Bremen, Emden und Riga. Wegen der Nähe zur Lürssen-Werft ist der Geschäftsbereich Ship Automation vornehmlich am Bremer Hauptsitz angesiedelt. Im Bereich Schiffsautomatisierung umfasst das Leistungsspektrum das Design und den Bau von Schaltanlagen und zentralen Leitsystemen, die Entwicklung anwendungsspezifischer Software für Steuerungen, das firmeneigene zentrale Monitoring Control System (MCS), die Steuerung der Energieverteilung, die Sicherheitsüberwachung an Bord sowie den technischen Support über die gesamte Lebensdauer eines Schiffes. Vorstoß in neue Dimensionen Auf der Megayacht muss eine große Anzahl an Signalen erfasst, verarbeitet und visualisiert werden. Die überwachten und zu steuernden Bereiche auf dem Schiff umfassen unter anderem den Schiffsmotor, Generatoren, Türstellungen, Feuerlöschventile, Feuermelder, NMEA-Daten, Security, Füllstande, Betriebsstunden, Alarmdienste, Schmutzwasser, Helikopterpad, Ankerwinde, Power-Management (EPMS), HVAC, Videoüberwachung (CCTV), Maintenance-System und Entertainment. Alle Prozesse zusammengenommen, kommt die Megayacht auf mehr als zu verarbeitende Rohsignale. Davon sammeln die WAGO-Controller etwa Signale direkt ein. Die übrigen werden über spezielle Kommunikationsmodule erfasst. An den Hauptmaschinen und Generatoren liegt das höchste Datenaufkommen mit bis zu 700 zu erfassenden Signalen pro Controller. Aus einem Rohsignal entstehen dann, beispielsweise aus einem Druck-/ Temperatursensor, im MCS rund 10 Variablen wie Warnungen, Farbumschläge oder Service-Mitteilungen. Aus den erfassten Messwerten werden so insgesamt rund Variablen, die in das zentrale Monitoring Control System (MCS) von besecke einfließen und dort verarbeitet werden. Um diese große Menge an Daten ständig abrufbar zu machen, benötigen die Controller besonders leistungsfähige CPUs. Generell geht der Trend bei der Automatisierung von Luxusyachten hin zu einer stetig wachsenden Anzahl an zu verarbeitenden Signalen. Außerdem erwarten die Kunden, dass immer mehr Informationen über ein zentrales Monitoring-System visualisiert werden. Das erfordert wiederum eine immer höhere Rechenleistung, ohne dass die Steuerungen dabei größer werden dürfen. Viel kompakter als die eingesetzten WAGO-Controller geht es jedenfalls kaum mehr, meint Henry Fischer, Vertriebsleiter bei besecke in Bremen. Leistungsstarke Controller bändigen Datenflut Was Henry Fischer genau meint, sind die 125 programmierbaren ETHERNET-Controller ( /882), die als dezentrale Steuerungen die Grundlage für das Automatisierungskonzept der Yacht bilden. Da sie nah an den Messpunkten installiert sind, reduziert sich die Einzelverdrahtung zwischen den I/O-Klemmen auf der Automatisierungsebene und den Sensoren und Aktoren im Feld auf ein Minimum. Die SPS-Funktionalität und der integrierte Web-Server lassen die Controller völlig autark arbeiten. So entstehen modulare Einheiten, die Projektierung, Inbetriebnahme, Betrieb, Service und spätere Erweiterungen vereinfachen. Außerdem erhöhen die Geräte die Sicherheit und Anlagenverfügbarkeit, da der etwaige Ausfall eines Controllers keine Auswirkungen auf das Gesamtsystem hat. Auf eine aufwändige redundante Serverstruktur kann somit verzichtet werden. Die Automatisierungsstruktur an Bord der Yacht basiert auf einem 1Gbit-ETHERNET-Ring aus Glasfaser. Vom Ring-Switch aus gehen dann 100Mbit-Kupferkabel zu den einzelnen Controllern, sodass eine durchgängige ETHERNET-Struktur von der Feld- bis in die Leitebene entsteht. Da die WAGO-Steuerungen ( /882) über einen 2-Port-Switch bzw. 2 getrennte ETHERNET- 4

5 Technologie von WAGO kommt sowohl auf kleinen als auch auf großen Lürssen-Yachten zum Einsatz, hier beispielhaft die M.Y. Topaz. Die 125 ETHERNET-Controller ( ) von WAGO sammeln auf dem Schiff insgesamt rund Signale ein. direct industry 5

6 Im zentralen Montoring-System MCS von besecke werden alle erfassten Messdaten zusammengeführt und visualisiert. Bis zu vier Unteransichten hier die Überwachung der Feuerlöschpumpen und der Feuerlöschventile lassen sich gleichzeitig auf einem Bildschirm darstellen. Ports verfügen, ist der Aufbau von Linientopologien problemlos möglich. Die zahlreichen Gewerke und Schnittstellen werden in das zentrale MCS eingebunden. Die Controller stellen der Visualisierung auf den Monitoring-Stationen die gesammelten Messdaten und Alarmmeldungen über einen von besecke entwickelten OPC-Server zur Verfügung, der sechsmal so schnell arbeitet wie marktübliche Produkte. Die Querkommunikation unter den Controllern erfolgt über Modbus/UDP, wobei jedes Gerät sowohl als Master als auch als Slave fungieren kann. besecke hat ein eigenes Programm entwickelt, das aus einer Excel-Parameterliste automatisch CODESYS-Codes erzeugt. Auf diese Weise laufen Alarmierungen über die Controller standardisiert ab und sind weniger fehleranfällig. Die WAGO-Komponenten sind extrem robust und ausfallsicher. Die Modularität des I/O-Systems erlaubt außerdem ein leichtes und schnelles Nachrüsten einzelner Module. Das ist wichtig für uns, da sich bei einer Projektlaufzeit von etwa 1,5 Jahren von Auftragseingang bis Ablieferung natürlich die Bedürfnisse spontan ändern können. Aufgrund der Vielzahl an Signalen haben wir uns für die schnellen ETHERNET-Controller entschieden, da sie trotz ihrer Kompaktheit eine hohe Rechenleistung aufweisen und über zwei ETHERNET-Ports verfügen. Die leistungsfähigen CPUs waren e i n e wichtige Grundvoraussetzung zur Umsetzung unseres Monitoring- Systems, sagt Fischer. Volle Kontrolle von der Brücke bis zum Maschinenraum Das modulare und feldbusunabhängige WAGO-I/O-SYSTEM stellt eine optimale Automatisierungslösung für den Schiffbau dar. Es hat im jahrelangen Dauereinsatz auf verschiedenen Lürssen- Yachten über tausende Seemeilen hinweg seine besondere Eignung für die maritime Anwendung bewiesen. Entsprechend verfügen die Komponenten über alle notwendigen internationalen Schiffbauzulassungen, darunter GL, LR, DNV, BV, RINA, KR, NK und BSH. Unter diesen Voraussetzungen ist der direkte Betrieb an Verbrennungsmaschinen und Kompressoren ebenso erlaubt wie in Kompassnähe. Mit dem WAGO-I/O-SYSTEM lassen sich demnach durchgehende Automatisierungslösungen vom Maschinenraum bis zur Brücke umsetzen. Neben den technischen Eigenschaften des WAGO-I/O-SYSTEMs sind es vor allem die gute Zusammenarbeit und der aktive Austausch, die WAGO und besecke seit Jahren zu engen Partnern machen. Wir stellen fest, dass sich ETHERNET in der Automatisierung von Yachten gegen andere Feldbussysteme durchgesetzt hat. Offenen, nicht proprietären Lösungen, wie sie WAGO und besecke gemeinsam anbieten, gehört daher die Zukunft, erklärt Fischer abschließend. Text: Jörg Schomacker, WAGO Foto: Lürssen Yachts, besecke 125 programmierbaren ETHERNET-Controller von WAGO verarbeiten mehr als Rohsignale. Einfacher Aufbau von Linientopologien dank zwei getrennter ETHERNET-Ports. Das WAGO-I/O-SYSTEM erlaubt das leichte und schnelle Nachrüsten einzelner Module. 6

7 INDIVIDUALITÄT AUS DEM BAUKASTEN WAGO-Steckverbinder unterstützen hohe Effizienz in der HanseYachts-Fertigung. Als einer der größten deutschen Hersteller von Segelyachten ist die HanseYachts AG bekannt für hochwertige Schiffe mit guten Segeleigenschaften, einfachem Handling, individuellem Komfort zu vergleichbar günstigen Preisen. Diese Kombination ist nur dank stark optimierter Fertigungsprozesse möglich. Hinsichtlich der Verbindungstechnik in der Bordelektrik haben sich die Greifswalder für eine standardisierte Lösung entschieden, die auf Komponenten von WAGO basiert. Das Erlebnis, auf dem Wasser zu sein, hat immer eine emotionale Komponente. Der Kauf einer Segel- oder Motoryacht ist daher meist eine sehr persönliche Angelegenheit, denn jeder hat für die Zeit auf seinem Schiff unterschiedliche Pläne und Bestrebungen. Ein Schiffsbauer muss daher die Flexibilität mitbringen, sich auf viele individuelle Wünsche seiner Kunden einstellen zu können. Dies ist aber in der Regel mit hohen Kosten verbunden. HanseYachts, zu der heute die sechs Marken Hanse, Dehler, Moody, Varianta, Fjord und Sealine gehören, hat sich daher für ein ähnliches Modell entschieden, wie es in der Automobilindustrie etabliert ist: die Mehrmarken- und Gleichteilstrategie. Dieser Ansatz erlaubt es, unterschiedliche Bootstypen in ein und derselben Fertigungsstraße zu produzieren und damit die Kosten zu senken. Das Resultat: Jeder Käufer kann sich seine HanseYacht aus rund Kombinationsmöglichkeiten kundenspezifisch zusammenstellen, von Ausbauvarianten, Holzarten, Stoffen und Farben bis hin zur Bordelektrik und gleichzeitig bleibt der Traum erschwinglich. direct industry 7

8 Umsetzung der Mehrmarken- und Gleichteilstrategie Die Umsetzung in der Praxis erfolgt über zwei Fertigungsstraßen in Greifswald, eine für die kleineren und eine für die größeren Yachten alle zwischen 10 und 20 m Länge. Rumpf und Deck des Schiffes werden vom Werk in Polen als separate Einheiten angeliefert. Der komplette Aus- und Zusammenbau geschieht über 18 Stationen im Fließbandsystem. Zur Optimierung der Fertigungsprozesse hat HanseYachts auch das Thema Bordelektrik unter die Lupe genommen. Dieses wird zunehmend komplexer und anspruchsvoller, denn viele Kunden möchten nicht nur die innovativsten Technologien zu Navigation und Bootsführung, sondern vermehrt auch elektrische Verbraucher, die den Komfort an Bord erhöhen von Geschirrspüler, Waschmaschine und Weinkühler über Klimaanlage bis hin zur elektrischen Toilette. Unser Ziel war es, eine möglichst standardisierte Lösung für die Stromversorgung und -verteilung zu entwickeln, die unseren hohen Qualitätsansprüchen entspricht und sich einfach in unsere Fertigungsprozesse integrieren lässt, erinnert sich Thorsten Stein, Development HanseYachts und verantwortlich für die Elektrotechnik. In der Vergangenheit kamen hochpolige Stecker mit Crimp-Kontakten zum Einsatz. Die Verlegung war unübersichtlich und Änderungen am Kabelbaum aufwendig. Flexibel, schnell und sicher dank X-COM-SYSTEM Nach eingehender Prüfung überzeugte WAGOs steckbares Reihenklemmensystem X-COM-SYSTEM. Hierbei handelt es sich um einen Baukasten für die universelle Systemverdrahtung für Nennströme von bis zu 32 A und Spannungen bis 500 V. Aus diesem können Anwender sich je nach Anforderung ihre kundenspezifische Lösung zusammenstellen. Die elektrische Verbindung basiert auf der bewährten Federklemmtechnik CAGE CLAMP, sodass alle Kontakte rüttelsicher, schnell und wartungsfrei verbunden sind. Außerdem bietet das System selbst im getrennten Zustand vollen Berührungsschutz sowie dank Kodiermöglichkeit der Steckplätze einen Fehlsteckschutz. Die X-COM -Steckverbinder sind für uns ideal, da wir jeden einzelnen DC-Verbraucher einfach mit ein- und demselben zweipoligen Stecker ausrüsten und somit unsere Montagezeit verkürzen können, sagt Stein. Typischerweise werden etwa 80 % der Verbraucher an Bord über das 12V-Gleichstromnetz versorgt. Hierzu gehören Geräte wie Lampen, Pumpen, Kühlschrank, Navigationsinstrumente, Funkgerät oder Radio. Der Elektrotechniker erklärt: Dadurch, dass alle diese Verbraucher jetzt über einen separaten Stecker verfügen, sind wir sehr flexibel und können im Laufe des Fertigungsprozesses die Verkabelung für jedes Gerät dann vornehmen, wenn es am besten passt. Dies erleichtert HanseYachts nicht nur beim Standardkabelbaum, sondern auch bei allen Optionskabelbäumen die Arbeit. Effizient durch Vorkonfektionierung Um die Installation weiter zu vereinfachen, entschied sich HanseYachts, ein sogenanntes Power-Board zu entwickeln: eine Leiterplatte, auf der die X-COM -Stiftleisten zur Versorgung der Gleich- Dank Vorkonfektionierung wird eine einfache und schnelle Installation der Power-Boards in der Yachtmontage möglich. 8 Rumpf und Deck einer Yacht werden jeweils mit Kabelbaum inklusive Steckverbindern angeliefert. Der komplette Aus- und Zusammenbau der Segelyachten geschieht über 18 Stationen im Fließbandsystem in Greifswald.

9 stromverbraucher einfach eingepresst werden und auch die Anschlüsse für das 230V-Wechselstromnetz bereits integriert sind. Der 12V-Minuspol wird auf der Leiterplatte direkt durchgeschleift. Die Pluspole sind alle eindeutig nummeriert, sodass der Elektroinstallateur in Greifswald die richtige Position für den passenden Gegenstecker leicht finden kann. Rumpf und Deck einer Yacht werden jeweils mit Kabelbaum angeliefert. Der Hersteller des Kabelbaums rüstet im Vorfeld die Kabel für die 12V-Verbraucher mit den standardisierten zweipoligen X-COM - Steckern aus. Dabei sind alle Enden eindeutig markiert, hinsichtlich Funktion und Steckplatz auf der Leiterplatte. So werden Fehler in der Endmontage minimiert. Von dem HanseYachts- Power Board gibt es heute nur zwei Varianten, eine kleine und eine große, je nach Schiffsgröße und das über alle Marken und Bootstypen hinweg. Dies ist möglich, da die Leiterplatten über eine großzügig bemessene Reserve verfügen, sodass je nach Kundenanforderung auch die umfangreichste Ausstattung versorgt werden kann. Kompetenter Partner für die Schifffahrt Zudem gibt es ein Panel-Board für die Bedien- und Steuertafel. Auch dieses basiert auf dem gleichen Prinzip und den gleichen Komponenten. Neben dem X-COM-SYSTEM setzt HanseYachts noch auf weitere Komponenten aus dem Hause WAGO, darunter das in der Gebäudetechnik bewährte WINSTA -Steckverbindersystem für die 230V-Verbraucher an Bord oder den MCS-MAXI-Stecker für die Verbindung zum Landstrom. Für uns ist es wichtig, mit Partnern zusammenzuarbeiten, die den Schiffbau kennen und mit den speziellen Anforderungen, die hier herrschen, vertraut sind. Da ist es von Vorteil, dass rund 90 % des WAGO-Produktportfolios bereits über entsprechende Zertifizierungen verfügen, betont Stein. Text: Frank Sellke, WAGO Foto: HanseYachts, Hendrik Roggemann/vor-ort-foto.de Das X-COM-SYSTEM schafft standardisierte Lösung für die Stromversorgung und -verteilung. Alle Kontakte rüttelsicher, schnell und wartungsfrei verbunden. Das X-COM-SYSTEM bietet neben Fehlsteckschutz selbst im getrennten Zustand vollen Berührungsschutz. Der Kabelbaumhersteller rüstet im Vorfeld die Kabel, die hinsichtlich Funktion und Steckplatz auf der Leiterplatte eindeutig markiert sind, für alle DC-Verbraucher mit den standardisierten zweipoligen X-COM -Steckern aus. Die Bedien- und Steuertafeln der Yachten basieren auf dem gleichen Prinzip wie das Power-Board. direct industry 9

10 Kreuzfahrtschiff Seabourn Odyssey TRANSPARENZ FÜR DEN ANTRIEB Von der Brücke bis in den Maschinenraum Das WAGO-I/O-SYSTEM im maritimen Einsatz. Ob Luxusyacht, Kreuzfahrt- oder Spezialschiff dieselelektrische Antriebssysteme bringen überall dort große Vorteile, wo der elektrische Energieverbrauch hoch ist. Dies ist eine der Kernkompetenzen von SAM Electronics. Das Unternehmen ist spezialisiert auf Schiffselektrik und -elektronik. Bei der Gestaltung seiner innovativen Antriebslösungen setzen die Hamburger auf die Flexibilität und Verlässlichkeit des I/O-Systems von WAGO. SAM Electronics, ein Tochterunternehmen von L-3 Communications, gehört zu den weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Schiffselektrik und -elektronik. Seit über 100 Jahren entwickelt das Unternehmen Produkte und Systeme für die zivile Schifffahrt und Marine. Mit mehr als 600 Mitarbeitern am Stammsitz in Hamburg und rund weltweit bietet SAM Electronics innovative und kundenorientierte Lösungen für die Energieerzeugung und -verteilung, Schiffskommunikation und -navigation, maritime Automation, Sicherheits- 10

11 und Überwachungssysteme, Unterhaltungstechnik sowie für die Antriebstechnik. Das Leistungsspektrum umfasst kleinere Pakete bis hin zu integrierten Systemen und Turnkey-Lösungen inklusive Planung, Engineering, Produktion und Installation an Bord. Mit Daten mehr Zuverlässigkeit realisieren Dieselelektrische Antriebe bieten insbesondere für Kreuzfahrtschiffe, Yachten und Spezialschiffe große Vorteile: Sie laufen leise, sind vibrationsarm, können als redundante Systeme mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit ausgelegt werden, bieten Möglichkeiten für höchste Manövrierbarkeit und lassen sich zu einem hohen Grad automatisieren. Um Störungen vorzubeugen und Fehlbedienungen zu verhindern, ist es entscheidend, alle Funktionen und wichtigen Kenngrößen zu überwachen und entsprechend zu steuern. Dafür müssen verschiedenste prozessrelevante Daten innerhalb des Schiffes an dezentralen Knotenpunkten erhoben werden: Wie hoch ist die Auslastung der verschiedenen Propeller- und Thrustermotoren? Wie viele Betriebsstunden laufen sie? Sind die Motorwellen ausreichend geschmiert? Wie verhält sich die Temperatur der Transformatoren und der Kühlflüssigkeiten? Mit Antworten zu Fragen wie diesen lässt sich die Antriebssteuerung optimieren und die Zuverlässigkeit des Systems steigern. Um einem Komplettausfall vorzubeugen, wird bei SAM Electronics auf ein redundantes dieselelektrisches Antriebskonzept gesetzt: Konventionelle dieselmechanische Anlagen arbeiten in der Regel mit Dieselmotoren, die auf einen Propeller gekuppelt sind; dieselelektrische Fahranlagen hingegen bieten den Vorteil, dass alle Dieselmotoren jeden Propeller speisen können. Die Motoren treiben Generatoren an, die elektrische Energie auf eine gemeinsame Sammelschiene einspeisen, von der aus die elektrischen Antriebe und alle anderen Verbraucher versorgt werden. Die Verfügbarkeit eines Antriebes ist damit unabhängig von der Verfügbarkeit eines einzelnen Dieselmotors. So wird auch in schwierigen Situationen eine maximale Manövrierfähigkeit des Schiffes gewährleistet. Gleichzeitig sind immer nur so viele Dieselaggregate am Bordnetz, wie es der aktuelle Energiebedarf notwendig macht. Somit können die Dieselmotoren immer optimal ausgenutzt und im Bereich des höchsten Wirkungsgrades betrieben werden. Dabei findet dasselbe Konzept in einer breiten Varianz an Motorklassen Anwendung: von 1 bis 21 MW. In der Regel ist jeder Antrieb mit einem eigenen Frequenzumrichter und oft auch mit entsprechenden Transformatoren ausgestattet und arbeitet unabhängig. Umso wichtiger ist der Datenaustausch zwischen diesen Einheiten und zur Zentrale. Auf einheitliche Standards setzen Um alle relevanten Daten aus dem Antriebssystem einzusammeln und es aus dem Engine Control Room (ECR) oder von der Brücke fernzusteuern, setzt SAM Electronics auf das WAGO-I/O-SYSTEM 750. Mit diesem System kann SAM Electronics jeden Knoten bedarfsgerecht individuell konfigurieren. Zur Auswahl stehen Klemmen für vielfältige Potentiale und analoge Signalformen. Mit 1-, 2-, 4-, 8- und 16-kanaligen Digitaleingangs-/-ausgangsmodulen, die sich beliebig kombinieren lassen, erlauben sie eine hohe Granularität und Flexibilität. Dank dieser feinmodularen Struktur ist es möglich, die Einheiten extrem kompakt aufzubauen. Bis zu 16 Kanäle sind auf einer Modulbreite von 12 mm untergebracht. Der modulare Gedanke zeigt sich auch in der Tatsache, dass das System für alle gängigen Protokolle entsprechende Feldbuscontroller und -koppler bietet. So kommen im Schiffbau je nach Schiffsebene in der Regel verschiedene Feldbusse zum Einsatz. Während im Bereich der Brücke in erster Linie via ETHERNET kommuniziert wird, werden Daten aus dem ECR überwiegend über MODBUS oder CAN ausgetauscht. An vielen Stellen findet zudem die RS-485-Schnittstelle Verwendung. SAM Electronics kann auf diese Weise das WAGO-I/O-SYSTEM als skalierbare Standardkomponente vom Maschinenraum bis zur Brücke einsetzen. Teil unserer Strategie ist es, wo möglich, auf Standardkomponenten zu setzen, erklärt Rainer Genilke, Project-Manager Drive Systems bei SAM Electronics. Für uns ist es von großem Vorteil, dass wir mit dem WAGO-I/O-SYSTEM und einer überschaubaren Anzahl an Komponenten flexibel alle wichtigen Daten im kompletten Antriebssystem abgreifen können und dies über alle Schiffstypen und Antriebsleistungen hinweg. Dieser Aspekt spielt für unsere Planung und unser Ersatzteilmanagement eine wichtige Rolle, aber auch für das Reserveteilpaket, das an Bord mitgeführt wird. Das WAGO-I/O-SYSTEM kommt vom Maschinenraum bis zur Brücke zum Einsatz. direct industry 11

12 Die Motor Control Center (MCC) des Antriebssystems steuern zahlreiche Lüfter- und Pumpenmotoren. Dank der bewährten CAGE CLAMP -Technologie ist die Verdrahtung des WAGO-I/O-SYSTEMs einfach, zuverlässig und rüttelsicher. Flexibilität bis zur Inbetriebnahme wahren Während der ein- bis zweijährigen Bauphase eines Schiffes kommt es zudem häufig zu Anpassungs- und Änderungswünschen. Ist eine andere Art der Schnittstelle zu Bordsystemen gefordert oder werden Komponenten hinzugefügt, so muss auch die Elektrik angepasst oder erweitert werden. Das ist dank des modularen Aufbaus des WAGO- I/O-SYSTEMs einfach möglich und erfordert lediglich dahingehend eine vorausschauende Planung, dass entsprechender Platz im Schaltschrank vorhanden ist. Rainer Genilke schätzt an dem Remote-I/O-Konzept zudem die Tatsache, dass sich die dezentralen Einheiten sehr einfach vorkonfigurieren lassen. Hier verwendet er das Inbetriebnahmetool WAGO- I/O-CHECK, mit dem sich die komplette Verdrahtung und Funktion des Systems prüfen lässt, ohne dass die Steuerung der Anlage schon aufgebaut sein muss. Dann gilt es nur noch Stromversorgung und Feldbuskabel anzuschließen und schon ist das System einsatzbereit. Unser neuestes Konzept erlaubt es uns auch, über Satelliten nach Freigabe durch die Besatzung einen Einblick in alle wichtigen Daten des Antriebssystems zu erhalten, erläutert Rainer Genilke. Kommt es beispielsweise während einer Überfahrt zu Störungen, kann ein Spezialist aus dem Büro bereits die Fehlerdiagnose über Remote Diagnostic anstoßen und feststellen, ob der Einsatz eines Service- Teams notwendig ist oder gezielt Ersatzeile zum nächstliegenden Hafen versendet werden sollen. Zum einen hat uns die Technik überzeugt, denn das WAGO-I/O-SYSTEM trägt dazu bei, dass wir hinsichtlich der Antriebstechnik unseren Kunden nahezu alle Wünsche erfüllen können, resümiert der Antriebsexperte. Zum anderen schätzen wir die Zusammenarbeit aufgrund der Nähe zu unserem Geschäftsfeld. Wie so viele Komponenten bei WAGO verfügt das eingesetzte I/O-System über alle gängigen internationalen Schiffbauzulassungen und eignet sich selbst für den Einsatz in Kompassnähe auf der Brücke. WAGO hat sich in einem Spezialfall sogar erfolgreich um die Zertifizierung von bisher nicht zugelassenen Komponenten bemüht. Text: Jörg Schomacker, WAGO Foto: SAM Electronics, Hauke Hass/vor-ort-foto.de Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 sammelt alle relevanten Daten aus dem Antriebssystem ein. Mit WAGO-I/O-CHECK lässt sich das System im Vorfeld prüfen. Im Service-Fall kann bereits aus der Ferne eine Diagnose angestoßen werden. 12 Im zentralen Steuerschrank (Main Propulsion Control, hier in der Fertigung) eines Antriebsstrangs laufen die Daten des jeweiligen MCCs über MODBUS oder CAN auf, und es werden weitere Informationen vom Propeller- bzw. Thrustermotor, Transformator und sonstigen Geräten eingesammelt

13 SYSTEMVERDRAHTUNG BIS IN DEN EX-BEREICH X-COM S-SYSTEM ist das erste steckbare Reihenklemmensystem in der Zündschutzart na, das in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 eingesetzt werden darf. Im Schienenverkehr, Schiffsbau oder im Maschinen- und Anlagenbau: Das X-COM S-SYSTEM spielt seit Jahren überall dort seine Stärken aus, wo eine zeit- und kostensparende Systemverdrahtung gefordert wird. Mit der Zulassung für den Ex-Bereich der Zone 2 haben sich die möglichen Einsatzgebiete des steckbaren Reihenklemmensystems X-COM S-SYSTEM deutlich erweitert. X gute Gründe Für den Anwender gibt es X gute Gründe, die steckbaren Reihenklemmensysteme von WAGO einzusetzen: Durch die Möglichkeit der Vorkonfektionierung und Steckbarkeit lassen sich die Steckverbinder unabhängig von der Endmontage vorbereiten und vorkonfektionierte Teilgruppen vor der Montage prüfen. Baugruppen sind schnell und fehlerfrei durch den 100-prozentigen Fehlsteck- und Berührungsschutz austauschbar. Durch diese Modularisierung kann der Service jetzt auch im Ex-Bereich, zum Beispiel auf Offshore-Plattformen, deutlich optimiert werden. Das spart nicht nur Kosten und Zeit, sondern ermöglicht auch eine Montage durch externe Dienstleister oder Subunternehmen. von 4 mm² sind sie für einen Nennstrom bis 20 A ausgelegt. Die im Vergleich zu den klassischen X-COM S-Komponenten verkürzte Verriegelungsklinke, die ab Werk bereits an der Federleiste montiert ist, erschwert das unbeabsichtigte Trennen der Verbindung. Das Herausziehen der Federleisten ist nur mit einem Betätigungswerkzeug möglich, was insbesondere in sensiblen explosionsgefährdeten Anwendungen zusätzliche Sicherheit schafft. Vorbereitung und Prüfung X-COM S-Federleisten für Ex-Anwendungen wird es in 1- bis 15-poliger Ausführung geben. Die Steckverbinder lassen sich unabhängig von der Endmontage vorbereiten und vorkonfektionierte Teilgruppen vor der Montage prüfen. Die mechanische Kodierung polgleicher Gruppen schließt etwaige Fehlsteckungen von vornherein aus. Die Basisklemmen und Federleisten sind in den Farben Grau, Blau und Grün-Gelb, erhältlich. Jedes Ex-Modul wird während des Fertigungsprozesses einer Hochspannungsprüfung unterzogen. Zusätzliche Sicherheit Alle X-COM S-Basisklemmen und -Federleisten, die für Ex-Anwendungen zugelassen sind, sind an der erweiterten Artikelnummer / erkennbar. Mit einem maximalen Leiterquerschnitt Erweiterte Einsatzmöglichkeiten: Das X-COM S-SYSTEM für Ex-Anwendungen ist für einen maximalen Leiterquerschnitt von 4 mm² und einen Nennstrom bis 20 A ausgelegt. Zusätzliche Sicherheit: Die verkürzte Verriegelungsklinke erschwert das unbeabsichtigte Trennen der Verbindung, das Herausziehen der Federleisten ist nur mit einem Betätigungswerkzeug möglich. direct industry 13

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15 UNTERSTÜTZUNG FÜR DIE THOR Die sichere Handhabung von Flüssigkeitssystemen erfordert innovative Steuerungstechnik mit Schiffsapprobationen. Ob Diesel, Ballast- oder Bilgewasser für die Sicherheit an Bord eines Schiffes ist es entscheidend, dass diese wichtigen Flüssigkeiten korrekt überwacht und kontrolliert gesteuert werden. Spezialist für das Thema Flow- und Tank-Management ist die Firma BESI Marine Systems GmbH & Co. KG in Bremen. Sie rüstet nicht nur Containerschiffe, Schüttgutfrachter, Tanker, Flusskreuzfahrtschiffe und Luxusyachten mit entsprechenden Systemen aus, sondern hat auch Projekte wie die Hubinsel Thor realisiert. WAGO ist seit mehr als 15 Jahren BESIs strategischer Partner in Sachen intelligenter Automatisierungsund Verbindungstechnik. Der Bau von Offshore-Windparks ist in vollem Gang. Seit 2009 speist das erste Testfeld in das Stromnetz ein, viele Anlagen werden derzeit errichtet, neue Gebiete stecken im Genehmigungsverfahren. Technisch und logistisch stellt die Installation der Windkraftanlagen extreme Anforderungen: Wie transportiert man eine 360 t schwere Generatorgondel und 61 m lange Rotorenblätter hinaus auf See? Hierzu werden heute spezielle Hubinseln und Hubschiffe für die Nordsee entwickelt. Einer der ersten Hubinseln war die nach dem Donnergott benannte Thor, die 2010 den Betrieb aufnahm. Einer der zwei Kräne an Bord kann bei einer Auslage von 51 m bis zu 500 t heben. Mit Abmessungen von 70 m x 40 m ähnelt die Thor eher einem Fußballfeld als einem Schiff. Um diese schwimmende Fläche zu be- und entladen, werden die vier 82 m langen Standbeine abgesenkt. Durch die kontrollierte Aufnahme von Ballastwasser und durch Anheben der Plattform über den Meeresspiegel baut sich Druck auf die Beine auf, sodass eine fest mit dem Meeresboden verbundene Einheit entsteht. Über 260 fernbetätigte Armaturen sicher steuern BESI Marine Systems ist auf das Thema Flow-Management spezialisiert, was unter anderem den Bereich Anti-Heeling-Systeme (AHS) beinhaltet. Dieses System steuert aktiv die Krängung eines Schiffes. BESI entwickelt, produziert und vertreibt Regel- und Absperrventilsysteme, basierend auf hydraulischen, pneumatischen, elektrischen und elektrohydraulischen Antrieben sowie die entsprechende Automatisierung und Visualisierung. Die Steuerung der Komponenten übernehmen Steuerschränke, die im ECR (Engine Control Room) oder Ship Office stehen. Hier kommen alle Signale von den Ventilen, Tankfüllstands-, Temperatur-, Neigungs- und Schiffstiefgangsmessung zusammen. Über eine ETHERNET-Verbindung kann der Bediener per Computer oder Touch-Panel das System zentral oder dezentral steuern und überwachen. Das Unternehmen hat auch bei der Thor die Steuerung des Ballastwassers für den Be- und Entladevorgang übernommen und damit zum erfolgreichen Einsatz der Hubinsel beigetragen. Wo für die Thor noch zwei dieser Steuerschränke ausreichten, erfordert das aktuelle Hubschiff insgesamt sechs Schränke, die zur Optimierung der Rohr- und Leitungsführung über das Schiff verteilt sind. Davon ist ein Steuerschrank alleine für das AHS vorgesehen. Im Gegensatz zur Thor, die aktuell über keinen eigenen Antrieb verfügt, ist das neue Schiff mit einem Dieselantrieb ausgestattet. Insgesamt sind über 260 fernbetätigte Armaturen anzusteuern normal für ein mittelgroßes Containerschiff sind etwa 80. Sicherheit hat Priorität Automatisierung gewinnt an Bedeutung Gerade für solch komplexe Anwendungen geht für uns der Trend klar weg von der klassischen Relaistechnik hin zu anspruchsvollen Automatisierungssystemen und hier zu dezentralen Konzepten, erklärt Michael Borchers, Chief Technical Officer bei BESI. Immer mehr Funktionalität ist gefragt, die aber keinen zusätzlichen Platz einnehmen sollte. Gleichzeitig darf es keine Abstriche beim Thema Sicherheit geben. BESIs Flow-Management-Anlagen fallen in den Bereich der sicherheitsrelevanten Systeme und müssen daher höchsten Anforderungen entsprechen. Redundanz ist Standard für alle Komponenten und Funktionalitäten, vom Computer bis zur Handhabung der Ventile. Versagt zum Beispiel bei einem hydraulischen System die Stromversorgung, so lassen sich am Schaltschrank direkt über ein hydraulisches Notsystem mit Hilfe von Magnetventilen eine definierte Anzahl an sicherheitsrelevanten Ventilen bedienen. Sollten auch diese ausfallen, dann kann der zuständige Ingenieur den Antrieb immer noch direkt am Ventil mit einer Nothandpumpe betätigen. Sicherheit und Qualität sind Werte, die wir leben, sagt Malte Konken, Managing Director bei BESI. Unsere Systeme sind 25 bis 30 Jahre bei unseren Kunden auf allen Weltmeeren im Einsatz und müssen funktionieren. direct industry 15

16 Gerade haben wir eine Anfrage bedient, bei der ein Kunde für unsere allererste Anlage ein Ersatzteil angefragt hat. Man bedenke, dass wir seit unserer Gründung über Systeme geliefert haben. BESI und WAGO: über 15 Jahre Zusammenarbeit Seit 1997 besteht eine enge Zusammenarbeit zwischen BESI und WAGO. Schon damals standen Zeitersparnis und Fehlerminimierung in der Anschlusstechnik im Vordergrund. Heute setzt BESI durchweg auf das umfangreiche Portfolio von WAGO, auch deshalb, weil das Mindener Familienunternehmen für eine Vielzahl seiner Komponenten die notwendigen Schifffahrtszertifizierungen wie ABS, DNV, GL, LR und NKK vorweisen kann. Neben den TOPJOB S-Reihenklemmen, den Interface-Bausteinen und Optokopplern sowie den eigensicheren Ex-i-Busklemmen ist WAGOs feldbusunabhängiges und dezentrales I/O-System der Serie 750 das wichtigste Element in BESIs Steuerschränken. Mit ein-, zwei-, vier-, acht- und 16-kanaligen Modulen, die sich beliebig kombinieren lassen, erlauben sie eine hohe Granularität. Die Serie 750 bietet Feldbuskoppler für alle gängigen Protokolle, wobei programmierbare Steuerungen das System um SPS-Funktionalität erweitern. Bei BESI sind ETHERNET und MODBUS die meist verwendeten Bussysteme, programmiert wird hauptsächlich mit CODESYS. Mit der Ethernet-TCP/IP-Steuerung lassen sich selbst die für BESI so wichtigen redundanten Systeme kostengünstig realisieren. Es gibt zwei Dinge, die für uns bei der Auswahl des richtigen Lieferanten eine Rolle spielen, stellt Michael Borchers fest. Zum einen muss die Qualität und Haltbarkeit der Produkte stimmen, was wir durch extreme Belastungstests sicherstellen. Zweitens brauchen wir einen Partner, der über Erfahrung im Schiffbau verfügt. Denn in unserem Geschäft ist es entscheidend, nicht nur einen Lieferanten zu haben, sondern jemanden, mit dem wir gemeinsam innovativ sein können. So fanden in den letzten Jahren Technologiemeetings statt, bei denen beide Teams gemeinsam Konzepte zur Schaltschrankoptimierung erarbeitet haben. Ein Ergebnis von vielen ist ein universeller Übergabebaustein, der bei BESI heute in allen Anlagen verwendet werden kann und immensen Verdrahtungsaufwand spart. Dieser Übergabebaustein mit WAGOs 16-Kanal-Leiterplattenklemmtechnik verbindet Leitungen, die Rückmeldungen von den Ventilen geben wie geöffnet, geschlossen und Füllstände, mit dem I/O-Steuerungssystem. Redundante Systeme kostengünstig mit ETHERNET-Controller umgesetzt Text: Jörg Schomacker, WAGO Foto: HOCHTIEF, BESI Automatisierungstechnik von WAGO verfügt über alle notwendigen Schifftszertifizierungen 12 mm breite 16-Kanal-Baugruppen sparen Platz im Schaltschrank Neben WAGOs TOPJOB S-Reihenklemmen, Interface-Bausteinen und Optokopplern sowie den eigensicheren Ex-i-Busklemmen ist das feldbusunabhängige und dezentrale I/O-System der Serie 750 das wichtigste Element in BESIs Steuerschränken. 16

17 Seetüchtig: GL für das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR Verbriefte Sicherheit und Zuverlässigkeit: Mit den Zulassungen GL, UL508 und KC ist das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR auch für den maritimen Einsatz bestens gerüstet. Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR ist das Automatisierungssystem für extreme Anforderungen. Zu den besonders belastenden Umgebungen zählen zweifelsohne die Schifffahrt und der gesamte Offshore-Bereich. Kein Zufall also, dass die Serie 750 XTR bereits jetzt die Zulassungen des Germanischen Lloyd, der Underwriters Laboratories und der National Radio Research Agency (RRA, Korea) erhalten hat. Temperaturen zwischen -40 C und +70 C, Vibrationen bis 5g, Spannungsfestigkeit gemäß EN das WAGO-I/O-SYS- TEM 750 XTR ist gemacht für solche schwierigen Herausforderungen. Kostspielige Sonderlösungen bleiben dadurch ebenso erspart wie zusätzliche Klimatisierungen und Schutzbeschaltungen. Extrem beständig gegen Witterungseinflüsse Das störungsfreie Anlaufen des Automatisierungssystems, etwa nach einem Stromausfall, kann bei sehr niedrigen Temperaturen durchaus kritisch sein. Dem WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR gelingt das sogar bei frostigen -40 C und zwar ohne jegliche Vorerwärmung. Auf der anderen Seite der Temperaturskala wiederum sind schnell +70 C erreicht, wenn beispielsweise ein Schaltkasten direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Die XTR-Variante des I/O-Systems zeigt sich auch hier unbeeindruckt. Extrem spannungsfest und störsicher Mit einer erhöhten Spannungsfestigkeit gemäß EN bis 1 kv (Module < 60 V: Klasse VW1) und 5 kv (Module 60 V: Klasse VW3) sorgt das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR für einen dauerhaft reibungslosen Betrieb, weil die Elektronik vor Funktionsstörungen geschützt ist. Das optimierte EMV-Verhalten vermeidet zudem negative Störaussendungen und ermöglicht so sogar den Einsatz in direkter Nähe zu sehr empfindlichen Fremdsystemen. Damit werden die Anforderungen bezüglich Spannungsfestigkeit und EMV unter anderem für Fernwirkeinrichtungen ebenso wie für den Einsatz auf Schiffsbrücken in Kompassnähe voll erfüllt ( Kompass - Zertifikat des BSH). Extrem vibrationsfest bis 5g Beschleunigung Erhöhte Vibrations- und Schockfestigkeiten werden insbesondere dort gefordert, wo Module in unmittelbarer Nähe zu beispielsweise leistungsstarken Schiffsdieselmotoren oder Leistungsschutzschaltern untergebracht sind. Mit einer Vibrationsfestigkeit von 5g, was einer Beschleunigung von 50 m/s² entspricht, und einer Dauerschockfestigkeit von 25g setzt das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR auch hier Maßstäbe. Extrem flexibel einsetzbar Das Automatisierungssystem basiert auf dem bewährten WAGO- I/O-SYSTEM und profitiert damit von all seinen positiven Eigenschaften: der besonders kompakten Bauweise, dem feinmodularen und feldbusunabhängigen Design sowie den äußerst flexiblen Einsatzmöglichkeiten. Mit den Zulassungen KC, UL508 und insbesondere GL ist das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR auch für Applikationen im maritimen Bereich bestens gerüstet. Weitere Zulassungen werden folgen. direct industry 17

18 SAFETY, EX UND GL Die kompakten I/O-Module mit Schiffszulassungen integrieren gleichzeitig die funktionale Sicherheit und den Explosionsschutz in das WAGO-I/O-SYSTEM 750. Wenn es um Anlagen und Anwendungen geht, gelten klare Regeln: Normen zur funktionalen Sicherheit (EN IEC 62061), zur Sicherheit von Steuerungen (EN ISO 13849) und insbesondere die Maschinenrichtlinie haben die Safety-Anforderungen erhöht. Sie gelten in gleicher Weise auch für die Software-Komponenten. Alle diesbezüglichen Bereiche, darunter Zugänge, Schotten- oder Ladeklappensteuerungen, aber auch die Fördertechnik, Krane und Baggerschiffe, müssen diesen erhöhten Maßstäben entsprechen. Insbesondere im Offshore-Bereich mit Bohr- und Förderplattformen gelten höchste Anforderungen an den Schutz von Mensch, Maschine und Umwelt. So muss beispielsweise im Gefahrenbereich von hydraulischen Greifarmen (Pipe Handler) eine Gefährdung von Menschen ausgeschlossen werden. In vielen Bereichen bleiben dennoch selbst erstellte Eigenanwendungen im Einsatz, obwohl sie höchst gefährlich und teuer werden können. Ein völlig unnötiges Risiko, denn qualifizierte Safety-Komponenten sind nicht nur nachweislich sicherer, sondern auch einfacher einsetzbar und oft gesamtheitlich kostengünstiger. Safety-Module von WAGO für funktionale Sicherheit basieren auf PROFIsafe, ein für PROFIBUS und PROFINET gemäß IEC zertifiziertes Protokoll für die sichere Kommunikation. Sicher und zusätzlich GL-zertifiziert Vibrationen, Schockbelastungen, wechselnde Temperaturen, schwankende Versorgungsspannungen oder elektromagnetische Störungen gehören im Schiffbau sowie in der On-/Offshore-Industrie zu den Herausforderungen. Für diese Bereiche verfügen Safety-Module für das WAGO-I/O-SYSTEM 750 über eine Schiffzulassung des Germanischen Lloyds (GL-Zertifizierung). Sie erfüllen die Anforderungen der funktionalen Sicherheit (SIL, Safety Integrity Level) und des Explosionsschutzes (ATEx, IECEx). Die Module sind mit einer Baubreite von nur 24 mm außerdem sehr kompakt, besonders robust und durch die werkzeugfreie Montage einfach in der Handhabung. Zu den Besonderheiten gehört, dass die Sicherheitsklemmen gemeinsam mit den 400 anderen nicht sicherheitsgerichteten Busklem- 18

19 IN EINEM SYSTEM WAGO-Safety-Module sind bis zu KAT. 4, PLe und SIL 3 einsetzbar. Mit einer Baubreite von nur 24 mm sind die Safety-Module besonders kompakt. Das Digitaleingangsmodul vereint Funktionale Sicherheit und den Explosionsschutz. men im gemischten Betrieb kombiniert werden können. Zu den I/O-Safety-Modulen gehören unter anderem: Das Digitaleingangs-/-ausgangsmodul ( ) mit vier Eingängen und vier flexibel konfigurierbaren 2A-Ausgängen. Das Besondere ist die 1:1-Beziehung, mit der je Eingang eine sichere Zuordnung für Rückmeldungen möglich ist. Das 10A-Modul ( ) mit vier Eingängen und zwei Leistungsausgängen, die auch getrennt genutzt werden können. Mit dem Modul kann für eine ganze Gruppe von Ausgängen gleichzeitig die Stromversorgung unterbrochen werden (Sicherheitsschalteinrichtung), sodass alle Aktoren hinter einem Schalter nicht mehr aktiv sind. Insbesondere für den Offshore-Bereich geeignet ist das F-EX- Modul ( ), ein Digitaleingangsmodul für Sensoren in der Ex-Zone 0/20 und 1/21. Die gemäß IEC SIL3 entwickelten PROFIsafe-Klemmen des WAGO-I/O-SYSTEMs 750 sind in Sicherheitsanwendungen bis zu KAT. 4 und PLe gemäß EN ISO beziehungsweise SIL 3 entsprechend EN IEC einsetzbar. Text: Helmut Börjes, WAGO Fotos: WAGO direct industry 19

20 CAN VÖLLIG FLEXIBEL INTEGRIEREN Unabhängigkeit auf Feld- und Automatisierungsebene: Mit dem CAN- Modul ( ) lassen sich flexible Protokoll-Gateway-Lösungen in das WAGO-I/O-SYSTEM 750 integrieren. Das CAN-Modul unterstützt den CAN-Layer 2 und ist damit auf der Feldebene besonders flexibel: Es kann in ein CANopen-, ein SAE- J1939-, NMEA2000- oder ein DeviceNet-Netzwerk integriert werden; protokollspezifische Funktionen sind mittels Applikationsprogramm realisierbar. Der SAE-J1939-Standard wird unter anderem von zahlreichen Motorenherstellern genutzt, um Maschinenparameter der elektronischen Motorsteuereinheit (ECU), welche für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb von Bedeutung sind, zu übermitteln. Die ISO und das maritime Derivat NMEA2000 basieren auf dem gleichen Protokollstandard; hier steht allerdings die Vernetzung von Navigationsgeräten oder Voyage-Data-Recordern (VDR) mit Daten der Schiffsführung im Vordergrund. Das CAN-Modul kann in drei Betriebsarten genutzt werden: Während der Sniffer-Modus durch passives Mitlesen eine detaillierte Analyse des unbeeinflussten CAN-Busses erlaubt, wird das I/O-Modul im Transparent-Modus zu einem aktiven CAN-Teilnehmer, der sowohl beliebige CAN-Telegramme versenden als auch empfangen kann. Der Mapped- Modus als dritte Betriebsart ermöglicht es, direkt aus dem Prozessabbild CAN-Telegramme zu generieren oder aus empfangenen Telegrammen selektiv Prozesswerte in das Eingangsprozessabbild zu kopieren. Das Senden erfolgt dabei wahlweise zyklisch, manuell oder bei Änderung des Prozesswertes. Schnittstelle mit 12 mm Baubreite: Das CAN- Modul ( ) bindet CANopen, SAE J1939, NMEA2000 und Devicenet an einen beliebigen Feldbus an. PROPORTIONALVENTILE KOMPAKT UND KOMFORTABEL ANSTEUERN Das neue Proportionalventilmodul bindet hydraulische oder pneumatische Ventile besonders einfach in das WAGO-I/O-SYSTEM 750 ein. Großer Strombereich, viele Features: Das Proportionalventilmodul ( ) ist mit einer Baubreite von nur 12 mm eine ebenso kompakte wie leistungsfähige Lösung, um hydraulische oder pneumatische Ventile an das WAGO-I/O-SYSTEM 750 anzubinden. Zwei einspulige Ventile oder ein zweispuliges Ventil können unidirektional oder bidirektional angesteuert werden. Der Ausgangsstrom beträgt im 1-Kanalbetrieb 2 A und im 2-Kanalbetrieb 1,6 A pro Kanal beziehungsweise Spule. In Verbindung mit einer geringen Soll-/Istwertabweichung lassen sich kleine ebenso wie größere Ventile zuverlässig und mit großer Wiederholgenauigkeit ansteuern. Das Proportionalventilmodul verfügt über zwei stromgeregelte PWM- Ausgänge (24 V) mit einstellbarem Dithering. Das separate Einstellen der Dither-Frequenz ermöglicht eine an das Ventil angepasste minimale Bewegung um die Ruhelage herum. Das hat den Vorteil, dass der Sollwert festgelegt werden kann, ohne die Haftreibung berücksichtigen zu müssen. Zudem wird das Festkleben des Ventils aufgrund von Rückständen aus dem Medium verhindert. Die Sollwertvorgabe lässt sich über eine Skalierung sowie über parametrierbare Anstiegs- und Abfallrampen an die Anwendung anpassen. Kennlinienanpassungen wie die Nullpunktverschiebung, Knickkompensation oder Bereichsbegrenzungen sind über Parameter einstellbar. Zwei zusätzliche, konfigurierbare Digitaleingänge ermöglichen die direkte Einbindung von Sensoren oder Schaltern, zum Beispiel zur Endlagenüberwachung. Die Inbetriebnahme und alle Anpassungen der Ventilparameter werden komfortabel über die Software WAGO-I/O-CHECK durchgeführt. Alternativ lassen sich diese Einstellungen auch direkt über die Steuerung vornehmen. Proportionalventilmodul mit einstellbarem Dithering: Das neue Modul ( ) bindet hydraulische oder pneumatische Ventile entweder über einen oder über zwei Kanäle an das WAGO-I/O- SYSTEM an. 20

21 HOHE SEE, HOHE ANFORDERUNGEN Zertifiziert von der Brücke bis in den Maschinenraum: Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 ist seit Jahren fester Bestandteil in der Schifffahrttechnik und der Offshore-Industrie. Load- und Ballast-Management, Energieversorgung, Antriebssteuerung und Monitoringsysteme: Die Steuerungsund Regelungsaufgaben an Bord eines Schiffes sind ebenso komplex wie vielfältig. Auf Yachten und Tankern ebenso wie auf Container- und Kreuzfahrtschiffen übernehmen die Controller und Industrie-PCs nahezu jede Automatisierungsaufgabe. Die neueste Steuerungsgeneration knüpft genau daran an: Der PFC200 ist in Sachen Schnittstellenvielfalt, Performance und Kompaktheit gerade für die hohen Anforderungen auf hoher See geeignet. Load- und Ballast-Management, Energieversorgung, Antriebssteuerung und Monitoringsysteme: Die Steuerungs- und Überwachungsaufgaben an Bord eines Schiffes sind ebenso komplex wie vielfältig. In der Schiffsautomation ist deshalb vor Jahren schon der Trend dahin gegangen, zentralen Automatisierungssystemen zunehmend den Nachrang gegenüber intelligenten Netzwerken mit dezentralen Konzepten zu geben. Auf diese Weise kann vielfach auf zentrale Steuerungsrechner verzichtet werden. Durch den stetigen Ausbau der dezentralen Strukturen und durch die vermehrte Verlagerung der Aufgaben ins Feld wachsen die Anforderungen an die verteilten, autarken Steuerungen. direct industry 21

22 Je nach Ausbaustufe verfügt der PFC200 neben zwei standardmäßigen ETHERNET-Anschlüssen über weitere Onboard-Schnittstellen: RS-232/RS- 485, CAN, CANopen oder PROFIBUS-DP-Slave. Automatisierungs- und Kommunikationsaufgaben wachsen In einer solchen Multi-Client-Server-Netzwerkarchitektur, die von den eingesetzten Komponenten per se ein höheres Kommunikationsvermögen fordert, gilt es, immer anspruchsvollere Prozesse in harter Echtzeit auszuführen. Entsprechende Daten und Ereignisse werden vor Ort in Textdateien oder Datenbanken gespeichert. Das Laden umfangreicher Parameterlisten für das Last- und Ballastmanagement, sogenannter Rezepte, erfordert zudem eine hohe Rechenleistung. Parallel dazu sollen die Anwender einen stets sicheren Remote-Zugriff haben, samt Visualisierung und Eingriffsmöglichkeiten in die Konfiguration. Prozesssteuerung und ETHERNET-Kommunikation stellen jedoch längst nicht die alleinige Herausforderung dar: Zusätzlich gilt es, eine Vielzahl von seriellen Kommunikationsgateways zu Aggregaten, elektrischen Einrichtungen und Navigationsequipment synchron zu bedienen. Diese in der Praxis vielfach gefragte Kombination aus Performance und Applikationsvielfalt erfüllt der PFC200 von WAGO in einer kompakten Bauweise und für die Installation auf der Tragschiene DIN 35. Die neue Controllergeneration ergänzt bei nahezu gleichbleibendem Formfaktor die Familie der ETHERNET-Controller x im oberen Leistungssegment. Programmierung und Engineering Der PFC200 mit Cortex-A8-Prozessorarchitektur basiert auf einem echtzeitfähigen Linux -Betriebssystem und ist kompatibel zu allen Steuerungen und Modulen des WAGO-I/O-SYSTEMs 750. Aufgrund dieser Kompatibilität können aus einer Auswahl von mehr als 400 Busklemmen auch mit dem neuen Controller maßgeschneiderte Knoten in skalierbarer Leistung aufgebaut werden. Dazu gehören diverse technische Sonderfunktionen wie Condition-Monitoring und Energiemess- Kompakt und leistungsstark: Der PFC200 ist für den Einsatz auf hoher See prädestiniert. Neben zwei ETHERNET-Ports verfügt der PFC200 über weitere Schnittstellen. Immer passend: Der PFC200 bietet unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten. klemmen sowie für die Schifffahrttechnik und die Offshore-Industrie relevante Standards wie SIL und Ex i. Die Möglichkeit, bestehende CODESYS-Projekte ohne Einschränkungen zu migrieren, schafft einerseits ein unverändertes Look & Feel bei der Entwicklungsarbeit und trägt andererseits zu langfristiger Investitionssicherheit bei. Die Entscheidung für Linux als Plattform gibt den Anwendern maximale Gestaltungsfreiheit bei der Programmierung. Durch den offenen Ansatz können unter anderem bestehender Quellcode und Algorithmen, zum Beispiel C-Routinen, weiter verwenden werden, ohne sie in eine SPS-Sprache überführen zu müssen. Sichere und vielfältige Verbindungen Je nach Ausbaustufe verfügt der PFC200 neben zwei standardmäßigen ETHERNET-Anschlüssen über weitere Onboard-Schnittstellen: RS- 232/RS-485, CAN, CANopen oder PROFIBUS-DP-Slave. Die CODE- SYS-Konfigurationswerkzeuge, ein WAGO-spezifischer Modbus-RTU/ TCP/UDP-Konfigurator und zahlreiche kostenlose Funktionsbibliotheken bilden dabei eine Vielzahl auch schiffspezifischer Protokolle ab. So kann ein Teil der wichtigsten Verbindungen ohne zusätzliche Busklemmen direkt über den Controller vorgenommen werden: Mit dem CAN-Interface lassen sich über Protokolle wie J1939 oder NMEA200 zum Beispiel diverse Maschinenaggregate anbinden. Zur Kommunikation mit Voyage- Data-Recordern, übergeordneten Leitsystemen oder Navigationsgeräten kann die serielle RS-232-/RS-485-Schnittstelle frei parametriert werden: Hier stehen unter anderem Modbus RTU (Master/Slave), NMEA0183, RK512, 3964R und viele weitere Protokolle zur Verfügung. Für den Datenaustausch an Bord eines Schiffnetzwerks ebenso wie für den Fernzugriff über LAN/WAN unterstützt der PFC200 darüber hinaus alle relevanten Protokolle der TCP/IP-Familie: DHCP, DNS, SNTP, FTP, TELNET, HTTP sowie Modbus TCP/UDP. Um bei Webzugriffen und Datentransfers die Sicherheit und Integrität der Informationen zu gewährleisten, sind für den Aufbau sicherer HTTPS- und FTPS-Verbindungen SSH und SSL/TLS standardmäßig integriert. Optimale Inbetriebnahme, robuster Betrieb Der PFC200 lässt sich über den integrierten Web-Server per Webbased-Management, über die CODESYS-Programmierumgebung gemäß IEC sowie über einen Konfigurationsdialog direkt auf der Linux -Konsole konfigurieren. Spezifische Kenntnisse über das Be- 22