Besser bedient an Bord Modernisierte HMI-Technik auf dem Mehrzweckschiff „Mellum“

Autor / Redakteur: Horst Friedrich / Reinhard Kluger

Wer unter Deck feststellt, dass Sensoren neu einzustellen sind, muss dazu nicht mehr zurück in den Maschinenraum. Bequem vor Ort geht dies jetzt dank explosionsgeschützter und kommunikativer Panels.

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Ohne die „Mellum“ geht wenig im Gewässerschutz auf der Nordsee. Das Flaggschiff des Wasser- und Schifffahrtsamts Wilhelmshaven ist ein Eckpfeiler des Luft- und See-gestützten Überwachungssystems: Meeresverschmutzungen werden zunächst per Überflug von einer Turboprop-Dornier erfasst, die Daten prompt an die „Mellum“ übermittelt. So können direkt auf See Schutz- und Schadstoffbekämpfungsmaßnahmen geplant und eingeleitet werden. IT-, Netz-werk- und Bedienlösungen für technische Systeme an Bord des Schiffes werden immer wieder auf den neuesten Stand gebracht. Zur Modernisierung gehörte zuletzt auch die Installation explosionsgeschützter Panel-PCs für HMI-Funktionen unter Deck.

Täglich im Einsatz: Bedientechnik

Die „Mellum“ ist ein Mehrzweckschiff, das für sein breites Aufgabenspektrum vielseitig ausgerüstet ist. Während Löschkanonen oder Eisbrechersteven aber nur gelegentlich benötigt werden, ist andere Ausstattung an Bord täglich im Einsatz. Dazu zählt die Netzwerk- und Bedientechnik, die auf dem inzwischen fünf und zwanzig Jahre alten Schiff immer wieder umfassend modernisiert wird. Beim Umstieg auf ein neues HMI-Konzept war es entsprechend wichtig, dass das neue System nicht nur die aktuellen Anforderungen erfüllte. Absehbare und bereits geplante Umrüstungen mussten ebenfalls berücksichtigt werden; auch die kommende Lösung zur Datenübermittlung sollte möglichst ohne zusätzlichen hohen Anpassungsaufwand unterstützt werden.

Bislang noch werden Bedienerinformationen für den Maschinenraum nur per serieller Leitung übertragen und können im Hyper Terminal-Tool auf einem Windows-System angezeigt werden. In Zukunft dagegen ist ein Glasfasernetz vorgesehen, es steht der Umstieg auf ein modernes neues Prozessleitsystem an, und planmäßig wird die Kommunikation dann via Ethernet erfolgen.

HMI-Systeme zur Vor-Ort-Bedienung

Die Anwendungsumgebung im Maschinenraum stellte an das HMI-System spezielle Anforderungen. Benötigt wurde hierfür ein in sich geschlossenes explosionsgeschütztes System, das zudem auch den Umweltbedingungen auf See gewachsen war. Als neue Bedien- und Beobachtungssysteme vor Ort kommen auf dem Schiff nun flexible Panel PC-System aus der Open HMI-Familie von R. STAHL zum Einsatz. Die Baureihe unterstützt dank passender Schnittstellen und Anbindungsmöglichkeiten die derzeitige ebenso wie die zukünftige Kommunikationslösung.

Mit den Geräten lässt sich die Automatisierungstechnik nun außerdem komfortabler handhaben. Wird zum Beispiel unter Deck festgestellt, dass Sensoren im Maschinenraum neu eingestellt werden müssen, kann dies jetzt direkt vor Ort am neuen Bediengerät erledigt werden. Zuvor musste man sich dafür zurück zum Kommandostand begeben. Die zahlreichen überflüssigen Wege, die manchmal mehrfach über Treppen von der Brücke unter Deck und zurück führten, fallen damit weg.

Auf maritimen Einsatz ausgelegt

Sämtliche Open HMI-Modelle sind serienmäßig DNV-zertifiziert. Sowohl den Ex-geschützten Typen als auch den Modellen für den sicheren Bereich attestierte ein unabhängiges Testlabor die Eignung für Bedien- und Beobachtungsaufgaben an Bord von Schiffen. Auch auf Plattformen und in anderen Offshore-Anlagen ist mit der weltweit anerkannten Zulassung ein Einsatz möglich. Dank seewasserresistenter Werkstoffe, vibrationsfestem Design und ausreichender Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Einflüssen gewährleisten die HMI-Systeme in maritimen Anwendungen neben zuverlässigem Betrieb auch eine hohe Lebensdauer. Aufgrund der rauen Bedingungen in diesen Einsatz-umgebungen wird auf die Bestückung mit Festplatten verzichtet. Stattdessen wird mechanisch unempfindlicherer Flash-Speicher verwendet.

Visualisiert komplexe Prozesse

Zulässig ohne besondere Abnahme ist derzeit der Einsatz von Open HMI-Geräten für beliebige Aufgaben an Bord – außer auf der Brücke, wofür die Systeme noch nachzertifiziert werden. Sie eignen sich dank leistungsfähiger PC-Hardware und großen Anzeigen selbst für komplexe Darstellungen zur Prozessvisualisierung. Die Geräte sind mit Bildschirmdiagonalen bis 19 Zoll und mit Touchscreen erhältlich. Softwareseitig bieten sie dank ihrer offenen Plattform höchste Flexibilität. Außer mit Windows XP embedded werden sie wahlweise auch mit Windows XP Professional ausgeliefert. Die Bedienung kann in 25 Sprachen und mit 150 unterschiedlichen Tastaturlayouts erfolgen. Open HMIs sind nicht nur als Stand-Alone-Systeme verwendbar, sondern lassen sich bei Bedarf auch leicht in Schalttafeln einbauen.

Modularer Explosionsschutz

Anders als üblich sind Panel-PCs dieser Baureihe aus separat explosionsgeschützten Modulen aufgebaut, so dass geschulte Anwender durch den gezielten Austausch einzelner Baugruppen die Geräte selbst warten und aufrüsten können. Bisher gängige HMI-Geräte für den Ex-Bereich hingegen müssen bei Defekten oder für Umrüstungen meist entweder komplett ersetzt werden (bei Zündschutzart Ex m) oder können nur unter kontrollierten Bedingungen repariert und wieder verschlossen werden (zum Beispiel bei Ex q). Bei Open HMIs wird für jeden Bestandteil des Systems einzeln die jeweils optimale Zündschutzart implementiert, was die sonst oft umständliche Handhabung explosionsgeschützter Geräte stark erleichtert.

Wenige Module des Systems sind in Ex m ausgeführt (Inverterverguss), einige wie CPU und Netzteil in Ex d, Verbindungsplatinen entweder in Ex e oder Ex i. Ein Klemmkasten in Erhöhter Sicherheit Ex e bietet Anschlussmöglichkeiten für USB 2.0-Flash Drives, die derzeit in Größen bis 16 GB erhältlich sind, und macht einen besonders bequemen Austausch dieser Massenspeicher möglich. Außer zwei USB 2.0-Standardschnittstellen sowie zwei eigensicheren USB 2.0-Schnittstellen verfügen die Geräte über zwei serielle Ports, ein Ethernet-Interface, einen Anschluss für Tastatur und Trackball (Joystick) sowie optionale Schnittstellen für Barcode- und Kartenleser. Die Außenverkleidung der HMIs bleibt leicht und benötigt keine besondere Zulassung.

Benutzerfreundlich und zukunftssicher

R. STAHL liefert bereits seit Beginn der 1990er Jahre Automatisierungstechnik für Schiffe. Als einer von wenigen Anbietern stellt das Unternehmen Anwendern ab Werk DNV-zertifizierte explosionsgeschützte HMI-Systeme zur Verfügung. Mit ihren flexiblen Kommunikationsmöglichkeiten, der leistungsfähigen Hard- und Softwarebasis, dem hohen Bedienkomfort der Touchscreen-Geräte und dem vorteilhaften konstruktiven Aufbau der Systeme stellen Open HMIs für die Bedien- und Visualierungsaufgabe an Bord der „Mellum“ eine ebenso benutzerfreundliche wie zukunftssichere Lösung dar.

Horst Friedrich, Leiter Produktmanagement und SW Entwicklung, R. STAHL, Waldenburg

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