Baukasten macht Bohranlagenbau effizienter

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In der untersten Ebene bilden vier Container mit jeweils einer Spülpumpe die Basis der Bohranlage. Als Vor-Ort-Steuerung für jeweils zwei Pumpen und die entsprechenden Frequenzumrichter genügt eine Simatic S7-300 mit CPU 315 F. Gewissermaßen als Master überwacht eine S7-300 mit CPU 319 F im so genannten Powerhouse den kompletten Pump-, Spül- und Reinigungsprozess von jeweils zwei Pumpeinheiten. Diese Recheneinheit eignet sich dafür ideal, weil sie mit 0,004 μs Bearbeitungszeit für Binärbefehle die schnellste Steuerung im Siemens-Portfolio ist. Des Weiteren gibt es zwei weitere Powerhouse-Module für die gesamte hydraulische Ausrüstung, die am Bohrturm sowie rund um das automatische Stangenhandling zum Einsatz kommt. Auch diese sind jeweils mit einer CPU 319 F ausgestattet.

Hohe Sicherheit mit geringem Aufwand

Die Sicherheit auf Bohrinseln gehört zu den anspruchsvollsten Aspekten der täglichen Arbeit auf See. Aus diesem Grund gibt es in der modularen Bohranlage für Off-Shore-Plattformen von Streicher ein eigenes Safety-and-Automation-Systems-Control-Center (SAS CC). Darin überwacht eine Simatic S7-300 mit CPU 319 F das automatische Handling des Bohrgestänges am Turm. Rupert Köckeis: „Dabei gibt es enorm viele Parameter bzw. Sensoren, die sicherheitsgerichtet überwacht werden müssen, damit es nicht zu Zwischenfällen kommt, die Mensch oder Material gefährden. Hierbei sind Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit gefragt.“

Bei einer Stangenlänge von etwa 13 Metern, Gewichten von 0,5 bis 3 Tonnen pro Stange und einer maximalen Hochziehgeschwindigkeit des bis zu 360 Tonnen schweren Bohrgestänges von 400 Metern pro Stunde kann man sich die hektische Betriebsamkeit am Bohrturm gut vorstellen. Jeder steuerungstechnische Fehler – nicht nur beim Trippen, also dem Zurückziehen des Bohrgestänges – kann schwerwiegende Unfälle zur Folge haben. Deshalb werden entsprechend viele Signale sicherheitsgerichtet abgefragt und über die hochkanalige S7-300 Peripherie ET 200M zusammengeführt.

„Durch diese einfache Systematik beim Aufbau der Sicherheitstechnik reduzieren wir den Aufwand und behalten den Überblick“, so der Experte weiter. Denn mit Safety-Integrated programmiert der Anlagenbauer die Sicherheitstechnik ebenso im Engineeringsystem Step7, wie die Betriebsautomatisierung. Entsprechend einfach ist der Umgang mit der Technik, dem Trend folgend, dass sich Standardautomatisierung und Sicherheitstechnik zusehends stärker verzahnen.

Ein großer Vorteil dieser Kombination aus S7-Steuerung und Peripheriebaugruppen ET 200M ist auch, dass die Baugruppen dieser Peripherie die ATEX-Richtlinien erfüllen. „Das komplette Programm ist für Zone 2 ausgelegt, was wir in unseren Modulen auf alle Fälle garantieren müssen“, stellt der Abteilungsleiter fest. Auch für die äußerst umfangreiche Brandmeldeanlage mit über 100 Einzelsensoren hat sich die Kombination aus Steuerung und Peripherie von Siemens bewährt. Hier haben sich die Verantwortlichen allerdings für eine hochverfügbare Steuerung Simatic S7-400H mit CPU 416 entschieden, die die Signale per Profinet über 15 ET 200S erhält. Der Grund: Diese Steuerung hat zwei gleiche Prozessoreinheiten, wobei im Fehlerfall nahtlos vom Mastersystem auf die Reservestation umgeschaltet wird. Sie eignet sich deshalb für hochverfügbare Prozesse mit Hot-Standby-Anforderungen, also Prozesse mit Umschaltzeiten kleiner 100 ms.

„Wichtig war für uns aber nicht nur die Leistungsfähigkeit der Hardware, sondern auch der Software“, fügt Rupert Köckeis hinzu. Deshalb entschieden sich er und seine Kollegen für die skalierbare Visualisierungslösung WinCC von Siemens, die es auch in mehreren Sprachen gibt. Mit dieser Software zur Überwachung automatisierter Prozesse lassen sich Unmengen unterschiedlicher Prozessgrößen darstellen.

Profinet und Industrial-Ethernet-Switches für hohe Netzperformance

Für die einfache und sichere Datenkommunikation zwischen den einzelnen Bohranlagenmodulen bot sich Profinet mit Profisafe-Profil geradezu an. Im Vergleich zu Profibus ist die Datenrate höher, das Parametrieren geht einfacher und die Leitungslängen dürfen größer sein. Für die Leitungsverbindungen werden Lichtwellenleiter eingesetzt, weil sie unempfindlich gegen Blitzschlag sind, in explosionsgeschützten Bereichen verwendet werden können und im Gegensatz zu Kupferleitungen mehr Steuerungen miteinander verknüpfbar sind.

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