具备船舶应用认证的创新性控制技术确保流体系统的安全可靠运行
无论是柴油、压舱水还是舱底水——适当的监测和控制这些重要的流体对于船上安全至关重要。位于不莱梅的BESI Marine Systems GmbH & Co.KG是专门致力于流量和液舱管理系统研究的公司。该公司不仅在众多集装箱船、货船、油船、河流轮船和豪华游艇上配备了自己的系统，并且也参与到了“Thor”号自升式风电安装平台的项目中。WAGO是BESI公司在智能自动化和连接技术领域的战略伙伴，双方的合作已超过15年。
现如今，海上风力发电厂的建设正在如火如荼地进行。第一个测试场自2009年起并入电网供电，目前海上正架设许多风力发电设备，一些新区域还处于审批阶段。无论是从技术上还是从逻辑上来看，安装风力涡轮机都是一项具有极高要求的任务：如何运送360吨重的发电机机舱和61米长的转子叶片出海？为此，应用于北海的特殊自升式作业平台和船只正处在开发当中。第一批这样的自升式作业平台之一就是“Thor”号，它是根据北欧雷神命名的，并于2010年开始运营。“Thor”号的两个起重机之一在伸长至 51 米时能提起重达 500 公吨的物体。70m×40m的尺寸使“Thor”号看起来更像是个足球场而不是一艘船。进行装卸时4根82米长的桩腿下伸到海底。通过控制压舱水量，并抬升平台离开海面，就会形成强压到桩腿上的力，从而使桩腿与海床成为紧密相连的单元。
图: HOCHTIE
BESI公司致力于流量管理领域的研究，这其中也包括对抗横倾系统(AHS)的研究。该系统能有效控制船只的倾斜。BESI在液动、气动、电动、电液动以及相应自动化和可视化技术的基础上开发、生产和销售调节阀/隔断阀系统。位于ECR(引擎控制室)或者“船上办公室”的控制箱控制着各个元件。这里汇集了所有关于阀门、油箱液位测量、温度测量、斜度测量和吃水深度测量的信号。通过ETHERNET连接，操作人员可以运用电脑或者触摸屏对系统进行集中或分散化的监控。BESI公司还负责在“Thor”号装卸过程中对压舱水进行控制，从而确保该自升式作业平台安全稳定地运行。
对“Thor”号来说尚且需要两个这样的控制箱，而目前的自升式作业船则需要六个，它们分布在整条船上，以实现排管和布线的优化。其中AHS系统需要有专用的控制箱。与没有自身驱动的“Thor”号相比，新的自升式作业船将配备柴油驱动。船上系统还必须控制260多个远程控制阀——而一艘中等大小的集装箱船只需大约80个这样的阀门，由此可见该作业船的规模之大。
BESI公司的技术总监Michael Borchers解释道：“如今对我们而言，这样复杂的应用已越来越少的依赖于传统的中继技术，而更多的依赖于高性能的自动化系统和分布式方案。越来越多的功能是必要的，但不应该占用额外的空间，而且在涉及安全问题时绝不能作出任何让步。”BESI公司的流量管理系统被列为与安全相关的系统，因此必须满足最严格的要求。
冗余是从计算机到阀门处理的所有组件和功能的标准要求。如果液压系统中电源发生故障，可在控制柜中直接使用电磁阀通过应急液压系统对一部分与安全相关的阀门进行操作。如果这也行不通，那么相应的工程师仍可以用一个应急手动操作泵直接在阀门上操纵驱动。“安全和质量是我们核心的价值观，”BESI公司的总经理Malte Konken说道，“我们的系统将由客户在公海上使用25年至30年，它们必须正常运行。最近我们刚刚处理了一个客户需求，这个客户需要我们生产的最早期系统的备件。仔细想一下，我们自公司成立以来已经提供了5000多套系统。”
自1997年起，BESI公司和WAGO之间就有着密切的合作。从那时起，节约时间和减少误差就成为连接技术的重点。如今，BESI公司一如既往地依赖WAGO产品，这也是因为这个位于明登的家族企业所生产的元件拥有各种必要的船级社认证，如ABS、DNV、GL、LR和NKK。除TOPJOB®S轨装式接线端子、接口模块、光电耦合器以及本安型防爆接线端子外，WAGO独立于现场总线的分布式I/O-System 750系列是BESI控制箱中最重要的元件。拥有1个、2个、4个、8个和16个通道的模块，可以按照实际需求以任意方式组合在一起。750系列针对所有标准协议提供相应的现场总线适配器以及可编程控制器，将PLC功能添加到总线系统中。ETHERNET和MODBUS是在BESI公司应用最广泛的总线系统，编程工作主要是通过CoDeSys进行。对BESI公司来说很重要的冗余系统能使用低成本的ETHERNET TCP/IP控制器750-871实现。
ESI公司的总经理Malte S. Konken(左)和Bernhard S. Konken(右)，技术总监Michael Borchers(中)
除WAGO的TOPJOB®S轨装式接线端子、接口模块、光电耦合器以及本安型防爆接线端子外，独立于现场总线的分布式WAGO-I/O-System 750系列是BESI公司控制箱中最重要的元件。
“在选择合适的供应商时，有两点对我们来说是非常重要的，”Michael Borchers强调说。“首先，产品的质量和耐用性必须是更佳的，这点我们可以通过极端压力测试来确认。其次，我们需要在造船行业有丰富经验的合作伙伴。因为在我们的业务中不是说有个好的供应商就够了，关键是要有可以共同创新的伙伴。”因此，BESI公司和WAGO近年来举行了数次技术会议，并在会议上共同探讨了控制柜的优化方案。会议的众多成果之一就是开发出通用的接口模块，它适用于BESI公司所有的系统并能节省大量的布线费用。这个接口模块拥有WAGO 16个通道的PCB接线端子，它将信号连接到I/O控制系统中，这些信号来自阀门的反馈，例如“打开”、“关闭”和液位等。
运用低成本的ETHERNET控制器750-871就能实现冗余系统
WAGO的自动化技术具备所有必要的船级社认证
拥有16个通道的模块宽度仅有12mm，节省了控制柜中的空间
文：Jörg Schomacker, WAGO
图：HOCHTIEF,WAGO