Unternehmenszentrale Schweiz
Beckhoff Automation AG
Vorteile durch kompakte und modulare Steuerungstechnik
Cunard Cruise Line, U.K.
Auf Schiffen sind – abhängig vom Typ und von der Nutzung – umfangreiche Automatisierungsaufgaben im Bereich der Steuerung, der Betriebsanlagen, der Maschinenkontrolle aber auch der Ladungsumschlagsysteme zu lösen. Bei Yachten und Kreuzfahrtschiffen kommen aus der Gebäudeautomatisierung bekannte Aufgaben, wie z. B. die Einzelraumregelung der Kabine und die Beleuchtungssteuerung, hinzu. Hierbei stehen effiziente und nachhaltige Energielösungen sowie die Senkung der CO2-Emissionen im Fokus. Aber auch die Digitalisierung spielt eine zunehmend größere Rolle, wenn es darum geht, Prozesse und Systeme in der Schifffahrt wirtschaftlicher und nachhaltiger zu gestalten. Die Herausforderung für Schiffsbauzulieferer liegt darin, diese verschiedenen Automatisierungsaufgaben mit möglichst wenig unterschiedlichen Systemen zu realisieren.
Aufgrund ihrer Skalierbarkeit, ihrer Modularität, der offenen Schnittstellen und der Nutzung von Kommunikationsstandards, wie MQTT, OPC UA, Modbus TCP, EtherCAT und PROFINET, lässt sich die PC-basierte Automatisierungsplattform von Beckhoff flexibel auf die jeweilige Anwendung anpassen. Neben der SPS integriert sie Visualisierung, Messtechnik, Motorüberwachung sowie Condition Monitoring und ist sowohl als zentrale als auch dezentrale Steuerung einsetzbar. Dank intelligenter Vernetzung und IoT-Funktionen werden alle Steuerungs- und Überwachungsdaten in einem schiffsweiten HMI gesammelt und visualisiert und können auch mit Cloud-Diensten verbunden werden.
Die Dimensionen moderner Kreuzfahrtschiffe mit aufwendiger Infrastruktur machen sie zu einer Art „schwimmender Stadt“, welche hohe Anforderungen in Bezug an die Automatisierung stellt. Die umfangreichen Steuerungsaufgaben reichen von der Schiffsbewegung über Energieerzeugung und -verteilung, Wasser- und Abwassermanagement, Abfallbehandlung, Ballasttankreinigung bis hin zu HLK, Beleuchtung und Entertainment. Aber auch unabhängig vom Schiffstyp oder -zweck spielt die Automatisierung eine wesentliche Rolle, wenn es um effiziente und nachhaltige Energielösungen und die Digitalisierung von Schiffen geht.
Unsere PC-basierte Steuerung ist aufgrund ihrer Modularität und ihrer offenen Schnittstellen als durchgängige Automatisierungsplattform für die verschiedensten Steuerungs-, Überwachungs- und Digitalisierungsaufgaben optimal geeignet. Für jede Anforderung steht Ihnen eine hinsichtlich Leistung, Bauform und Preis skalierbare Auswahl an Industrie-PCs, Embedded-Controllern und I/O-Modulen zur Verfügung. Die Visualisierung von Prozessen ist mit TwinCAT HMI einfach zu realisieren; basierend auf HTML5 unterstützt die Software alle aktuellen Webbrowser. Für das Monitoring und die Analyse bietet unser Produktportfolio die entsprechende Software, um Daten über IoT-Protokolle z. B. an cloudbasierte Datenspeicher zu übermitteln und mit der TwinCAT Analytics Workbench auszuwerten.
Moderne Automationssysteme für Schiffssuiten- und -kabinen auf Yachten und Kreuzfahrtschiffen spielen eine Schlüsselrolle, wenn es darum geht, Energieeinsparungen mit einem maximalen Komfort für die Gäste in Einklang zu bringen. Neben einer perfekten Raumatmosphäre in Bezug auf Temperatur, Luftqualität und Beleuchtung erwarten die Gäste eine intuitive Interaktion mit der Kabine. Hier bietet PC-based Control die geeignete Plattform, um die Steuerung aller beteiligten Gewerke zu integrieren: von der energieeffizienten Lüftersteuerung über die dimmbare Beleuchtungssteuerung bis hin zur Steuerung der AV-Geräte. Auch das Zusammenwirken der Kabinensteuerung mit Housekeeping- und Hotelbuchungssystemen ist gewährleistet.
Die Temperaturregelung in einer Schiffskabine kann mit Beckhoff Technologie auf unterschiedliche Weise erfolgen: So kann die Kabinensteuerung direkt mit der Steuerung des Fancoils kommunizieren; alternativ kommt unser modulares I/O-System zur energieeffizienten Steuerung der Lüfter und Ventile zum Einsatz. Durch die Verknüpfung von Kabinensteuerung und Lüftungssystem auf einer durchgängigen PC-Plattform lässt sich die Temperatur präzise und bedarfsgerecht regeln und der Energieverbrauch senken. Gleichzeitig wird die Anzahl der Systeme und Hardwarekomponenten reduziert. Intelligente Ventilantriebe liefern darüber hinaus Statusinformationen an die Kabinensteuerung und übermitteln gegebenenfalls Alarm- und Servicefunktionen für die Crew.
Für die Sicherheit der Passagiere, aber auch zur Erzeugung einer Wohlfühlatmosphäre, ist die Beleuchtungssteuerung auf einem Kreuzfahrtschiff von großer Bedeutung. Personalisierte Lichtverhältnisse in der Kabine oder Suite in Bezug auf die Lichtintensität und -farbe sind Qualitäten, welche die Passagiere als selbstverständlich erachten. Mit PC-based Control verfügen Sie immer über die passende Beleuchtungssteuerung: Entweder werden die LED-Leuchten direkt über Digital- und Analog-Ausgangsklemmen angesteuert; alternativ dazu stehen Feldbusinterfaces für DALI-2 oder DMX zur Verfügung. Als erfahrener Partner der Gebäudeautomatisierung haben wir die richtigen Schnittstellen in unserem Portfolio, um jeden Beleuchtungskörper anzusteuern! Die Integration von Geräten und Systemen von Drittanbietern ist sowohl für die Crew als auch für die Gäste wichtig. Die Crew benötigt alle Daten über den Betrieb und die Belegung der Kabine, um den Passagieren einen optimalen Aufenthalt und Service bieten zu können. Über Apps kann der Reiseveranstalter den Passagieren alle aktuellen Informationen über das Schiff, laufende Veranstaltungen oder Angebote für Landgänge auf dem Smartphone bereitstellen. Unser PC-basiertes Steuerungssystem unterstützt alle standardisierten IT- und IoT-Technologien, um die Integration und Interaktion mit anderer Software zu ermöglichen. So können die Gäste über ihr Smartphone oder Tablet mit dem Kabinensteuerungssystem interagieren.
PC-based Control ist auch für verschiedene Steuerungsaufgaben im Yachtbau optimal geeignet: von der Steuerung der Pumpen, Ventile, Winden und Azipod über die Energieerzeugung und -überwachung bis hin zu HLK, Lichtsteuerung, AV-Integration, Visualisierung und Sprachsteuerung. Für alle Steuerungsfunktionen stehen passende I/O-Klemmen und SPS-Funktionen zur Verfügung, welche die Programmierung effizient und zuverlässig gestalten. Mit TwinCAT HMI lassen sich alle Steuerungsfunktionen einer Yacht auf einer Plattform visualisieren. Dank der Modularität und Skalierbarkeit unserer Komponenten kann das Automatisierungssystem der Yacht individuell an die spezifischen Anforderungen angepasst werden. Zur Kommunikation mit anderen Systemen sind entsprechende Protokolle integriert. Das Integrated Automation System auf Yachten ist mit dem auf großen Kreuzfahrtschiffen vergleichbar. Auch auf Yachten spielt derKomfort der Passagiere, wie die personalisierte Beleuchtungs- und Temperaturregelung oder die Möglichkeit, AV-Systeme zu steuern und mit der Crew zu interagieren, eine wichtige Rolle.
Die modularen Beckhoff I/O-Klemmen eignen sich zum Anschluss von Sensoren, Aktoren oder Feldbusschnittstellen. Sie werden entweder direkt an die Embedded-Controller angereiht oder über einen Buskoppler mit einem Panel-PC zur dezentralen Steuerung verbunden. Es werden alle im Schiffbau gängigen Feldbusse, wie EtherCAT, CANopen, DeviceNet, EtherNet/IP, Modbus TCP/RTU, PROFIBUS, PROFINET und verschiedene seriell basierte Kommunikationssysteme wie RS232/RS422/RS485, unterstützt. Mit über 100 Signaltypen lassen sich alle gängigen Sensoren, Lüfter, Pumpen, Ventile und Motoren nahtlos in die PC-Steuerung integrieren. Alle Anwendungsbereiche, von der Antriebssteuerung bis hin zu Messgeräten, werden abgedeckt.
Da der Platz für Schaltschränke auf Schiffen in der Regel begrenzt ist, ermöglicht der feingranulare Aufbau mit 1 bis 16 Kanälen pro Klemme, das Steuerungssystem exakt auf die jeweilige Anforderung zuzuschneiden. Die Verwendung von Standardkomponenten sorgt für eine kostengünstige Gesamtlösung sowie für eine nahtlose Integration in bestehende Systeme.
Die PC-basierte Steuerung integriert umfangreiche Mess- und Regeltechnik und ermöglicht die dezentrale Erfassung und Speicherung aller Prozessdaten, wie z. B. Füllstände, Temperaturen, Druck, Volumenstrom, Spannung, Leistung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehzahl, Drehmoment und Drehrichtung. Diese Daten werden von den Busklemmen erfasst und im Embedded-PC oder dem übergeordneten Prozessleitsystem verarbeitet. Die integrierte Beckhoff-Steuerungslösung hat nicht nur den Vorteil einer kompakten Bauform, sondern besticht auch durch vergleichsweise niedrige Systemkosten, vereinfachtes Engineering und Flexibilität. Die dezentralen I/O-Stationen können über Ethernet, Feldbus oder Funk angebunden werden, und erlauben den Fernzugriff.
1995 hat Beckhoff die Busklemme auf den Markt gebracht, die sich seitdem zu einem der wichtigsten Technologiestandards der Automatisierungstechnik entwickelt hat. Im Jahr 2003 folgte die Entwicklung von EtherCAT, dem extrem schnellen Feldbus. Von Beckhoff als offenes System auf den Markt gebracht, wurde es innerhalb weniger Jahre zu einem Weltstandard in der Automatisierung.
Mit dem umfangreichen EtherCAT-I/O-Klemmen-Portfolio, das den Schiffsbauern zur Verfügung steht, lässt sich jede Funktionalität im Marinebereich einfach realisieren. Neben dem Anschluss von Standardsignalen, Sensoren und Aktoren ermöglichen die EtherCAT-Klemmen die Integration weiterer Bussysteme, wie PROFINET, PROFIBUS, DALI-2, DMX und BACnet MS/TP, in die Steuerung. Damit sind Kompatibilität und Kontinuität zu etablierten Systemen gewährleistet. Bestehende und zukünftige Investitionen werden geschützt und auch ein schneller Return-of-Investment kann erzielt werden.
Eines der Hauptmerkmale von EtherCAT und den EtherCAT-I/O-Klemmen ist die Unterstützung einer redundanten Ringtopologie. Auf diese Weise können Schiffbauer ein Steuerungssystem erstellen, das sich durch hohe Zuverlässigkeit der Feldbuskommunikation sowie durch einwandfreie Funktion und Bedienung auszeichnet. Durch die Unterstützung umfangreicher Diagnosefunktionen ermöglicht es EtherCAT, Fehler oder Störungen schnell zu identifizieren, exakt zu lokalisieren und zu beheben.
Mit seinen vielfältigen Kommunikationsmöglichkeiten ist der Embedded-PC CX9020 hervorragend für den Einsatz in der HLK-Regelung, der Energierzeugung, der Automatisierung von Schiffskabinen und Konferenzräumen oder der Anbindung medientechnischer Systeme geeignet. Durch die Unterstützung von BACnet, OPC UA, MQTT und Modbus TCP/IP sowie die Anbindung vielfältiger Subsysteme auf Busklemmenebene, wie BACnet MSTP, KNX/EIB, LON, DALI/DALI-2, DMX, MP-Bus, M-Bus, SMI, EnOcean und Modbus, eignet sich der CX9020 für viele Bereiche der Schiffsautomatisierung. In Verbindung mit der Lichtlösungssoftware TF8050 kann mit der leistungsfähigen Kleinsteuerung die Beleuchtung ganzer Hallen betrieben werden.
Der leistungsstarke Embedded-PC CX51xx − in Verbindung mit der Software TwinCAT 3 Building Automation (TF8040) − ist die optimale Steuerungsplattform, um Gebäude mit vielen Datenpunkten zu automatisieren. Mit der CX51xx-Serie erhalten Sie eine sehr performante BACnet-Steuerung, mit der Sie problemlos mehr als 2000 BACnet-Objekte bearbeiten können. Natürlich bietet der CX auch alle anderen Möglichkeiten der Anbindung, wie OPC UA, MQTT und Modbus TCP auf der IP-Ebene. Darüber hinaus stehen vielfältige Schnittstellen zur Integration von Subsystemen, wie BACnet MSTP, KNX/EIB, LON, DALI/DALI-2, DMX, MP-Bus, M-Bus, SMI, EnOcean und Modbus auf der Busklemmenebene zur Verfügung
Eine DVI-I-Schnittstelle ermöglicht den Anschluss des CX51xx an ein Beckhoff Panel zum Bedienen und Beobachten. Dabei gestattet die Leistungsklasse des CX51xx, neben der SPS auch eine HMI laufen zu lassen. Über TwinCAT 3 lässt sich auch die Medienwelt wunderbar mit den gängigen Protokollen integrieren. Somit erhalten Sie eine Steuerung, welche das gesamte Spektrum im Gebäude, von der Heizung, Lüftung, Klimasteuerung über die Raumautomation und Energiemessung bis hin zur Cloud-Anbindung, abdeckt.
Der Raum-Controller BC9191 integriert verschiedene Automatisierungsfunktionen in einem Modul und stellt damit eine kompakte und effiziente Lösung im preissensiblen Bereich der Raumregelung dar. Die vorinstallierten Standardfunktionalitäten decken alle notwendigen Funktionen ab und vereinfachen so die Inbetriebnahme. Neben integrierten I/O-Signalen und einer Subbus-Anbindung für Raumbediengeräte verfügt der BC9191 über ein K-Bus-Interface zur modularen Funktionserweiterung durch das Anreihen weiterer Busklemmen. Änderungen der Raumautomatisierungsfunktionen sind in der TwinCAT-Entwicklungsumgebung möglich und ersparen ein aufwändiges Umverdrahten, wie es bei konventionellen Reglern üblich wäre. Als frei programmierbarer Ethernet-Controller kann der BC9191 auch als dezentrale Intelligenz eingesetzt werden und bietet dem Anwender damit eine größtmögliche Flexibilität beim Aufbau einer gewerkeübergreifenden, energieeffizienten Raumautomation.
