Simatic WinAC RTX und Simatic Step 7: PC-basierte Steuerungstechnik 20.000 Meilen unter dem Meer

Das Unternehmen Aker MH – Tochtergesellschaft von Aker Solutions mit Sitz in Kristiansand, Norwegen – ist weltweit anerkannt für Innovationen und neue Technologie für Tiefseebohrungen. Zentrales Unternehmensziel ist die Entwicklung leistungsstarker Lösungen, die hochgesteckte Anforderungen an Sicherheit, Effizienz und Einsatzfähigkeit erfüllen. \“Wir beliefern die Offshore-Öl- und -Gasindustrie mit kompletten Systemen und Anlagen für Bohrungen. Da die Arbeitssicherheit in der Bohrindustrie eine hohe Priorität hat, sind automatisierte Leit- und Überwachungssysteme für die Bohrtechnik wichtige Produkte in unserem Angebot. Entscheidend ist dabei, dass die Einrichtungen auf Deck nicht mehr von Hand bedient werden müssen und dass die Mitarbeiter stattdessen in der wesentlich sichereren Umgebung eines Rechnerkontrollraums arbeiten können\“, so Bjarne Larsen, Entwicklungsleiter im Bereich Forschung und Entwicklung von Aker Solutions (Bild 2). Automatisierungskonzept für Echtzeit Zur Handhabung schwerer Lasten, wie des Bohrgestänges und großer Anlagenteile, werden auf den Offshore-Bohrplattformen hydraulische Systeme eingesetzt. Die Automatisierung solcher Abläufe erfordert eine maßgeschneiderte Lösung, basierend auf Hardware mit hoher Rechenleistung und einem Echtzeitbetriebssystem (RTOS). Larsen: \“Standard-Automatisierungssysteme umfassen leichte elektronische Komponenten und normalerweise statische Abläufe. Die Bohrindustrie benötigt ein Automatisierungssystem mit der gleichen Performance, Präzision und Schnelligkeit, das aber auch schwere Lasten, nichtstatische Abläufe und hydraulisch betätigte Komponenten bewältigt.\“ Von der Programmierung zur Projektierung Daher ging es bei den Automatisierungslösungen von Aker Solutions für die Bohrtechnik von Anfang an um die Programmierung und die Kopplung von Standard-Automatisierungsprodukten mit der Robotic-Motion-Control-(RMC)-Software von Aker Solutions. Diese Software baut auf einer RTOS-Plattform auf und ist dafür ausgelegt, die branchenspezifischen Anforderungen von Bohranwendungen zu erfüllen. RMC erfordert extrem viel Rechenleistung und wird daher auf industriellen Rechnern ausgeführt. Mit der Einführung des PC-basierten Controllers Simatic WinAC RTX (Windows Automation Center) von Siemens fand Aker Solutions die Lösung für sein Problem: WinAC RTX schlägt die Brücke von Standard-Automatisierungsprodukten zur Offenheit und Flexibilität der PC-Welt. Sämtliche Rechneranwendungen für Bedien- oder Beobachtungsaufgaben sowie technische Funktionen lassen sich auf einfache Weise zu einer kompletten Automatisierungslösung kombinieren (Bild 3). Eine besondere Rolle kommt dabei der WinAC-Option Open Development Kit (ODK) zu: Es verbindet WinAC und RMC und ermöglicht so den Datenaustausch. \“Diese WinAC-Option Open Development Kit (ODK) bietet im Wesentlichen den Zugang zu allen Hardware- und Softwarekomponenten auf unseren Rechnern und ermöglicht die vertikale und horizontale Integration mit anderen Applikationen\“, erklärte Entwicklungsleiter Larsen. \“Als wir feststellten, dass der Software-Controller WinAC RTX von Siemens wie unsere eigene RMC-Software auf einem Echtzeitbetriebssystem aufbaut, war die Entscheidung einfach. Indem wir unsere alten Steuerungen durch den Software-Controller ersetzten, haben wir die Anzahl der Hardwarekomponenten reduziert und konnten alles in einer Box unterbringen. Dank der Kompatibilität zwischen WinAC und unserer eigenen RMC-Software war die Integration zwischen beiden keine Frage der Programmierung mehr, sondern der Projektierung\“, erläuterte Larsen. Wie die modularen Controller kann auch WinAC mit Simatic Step 7 programmiert werden. Aker nutzt Step 7 Professional wegen der enthaltenen Hochsprachen. Mit der Einführung von WinAC entschied sich der Hersteller dafür, seine Systemprogrammierung auf Structured Control Language (SCL) umzustellen. Die Pascal-ähnliche Sprache SCL bietet zahlreiche Vorteile. \“Die Sprache ermöglicht uns die Programmierung einfacher bis komplexer Applikationen und eignet sich besonders für komplexe Algorithmen und mathematische Funktionen. Sie ist transparent und anpassungsfähig. Sie hat die Programmierung unserer Automatisierungslösungen aufgewertet und als Folge davon auch unser Produkt verbessert\“, sagt Larsen weiter. Neben SCL kommt auch die grafische Programmiersprache S7-Graph (SFC) zum Einsatz. S7-Graph verbessert Lesbarkeit und Nachverfolgbarkeit der Programme. Mechaniker, Hydrauliker und Programmierer verstehen das Programm gleichermaßen und können so leicht zusammen an einer Automatisierungslösung arbeiten. Schulung und reale Automatisierung aus einem Guss Ein wichtiges Geschäftsfeld ist für Aker die Schulung des Bedienpersonals der Bohrplattformen. Im eigenen Schulungszentrum nutzt Aker für die Schulung die gleiche Automatisierungshardware und -software wie auf den realen Bohrplattformen. Minimaler Schulungsaufwand, realistische Schulungen und eine hohe Schulungsqualität sind das Ergebnis. Entwicklungsleiter Larsen: \“Derart realistisches Training wäre ohne diese Siemens-Produkte nicht möglich.\“ Leistungsfähige Automatisierungstechnik für die Zukunft