Beeld, geluid en besturing over één ethernet ringleiding

Geïntegreerde veiligheid voor bruggen en sluizen

In de Julianasluis te Gouda rondde Pilz onlangs een bijzonder project af. Zowel de bediening van de sluisdeuren als de brug werden gerealiseerd middels een geïntegreerd veilige besturing. Hierbij konden zowel de veiligheidsfuncties als de reguliere besturing, inclusief beeld en geluid, middels één glasvezel ringleiding worden gerealiseerd.

Met de bouw van een nieuwe overslagterminal in Alphen aan den Rijn is het druk bij de Julianasluis te Gouda. Het knooppunt dat het Gouwe kanaal en de Hollandse IJssel met elkaar verbindt, geldt met het jaarlijks schutten van zo’n 9.000 vrachtschepen en 17.000 plezierschepen zo mogelijk als de drukste sluis van Nederland. Arjen Verhoeven van Pilz Nederland is nauw betrokken geweest bij een project om deze grote verkeersstroom in veiligere banen te leiden, en de besturing weer helemaal aan de laatste stand der techniek te laten voldoen. Hierbij was een hoofdrol weggelegd voor SafetyNet en een negental PSS 4000 PLC’s.

Specificaties

“We hebben al jaren een goede relatie met de provincie Zuid-Holland als het om de waterwegen gaat”, steekt Verhoeven zijn uitleg over de totstandkoming van het project van wal. “In het verleden hebben we voor hen namelijk een standaard ontwikkeld voor het bedienen van bruggen op afstand. En hoewel in Nederland in de NEN 6787 het nodige te vinden is over veilige brugbediening, zijn er voor sluizen geen algemene normen voorhanden. Nu hebben we daarom ook voor de bediening van sluizencomplexen zelf een norm ontwikkeld.” Verhoeven geeft aan dat er voldoende handvatten waren om deze standaard op te baseren. Op de eerste plaats is een sluis gewoon een machine en dient hij te voldoen aan de Machinerichtlijn. Dat betekent dus ook een gedegen risicoanalyse en het in kaart brengen van de veiligheidsketens. Je wilt bijvoorbeeld niet dat een sluisdeur open kan wanneer het water aan beide zijden niet op hetzelfde niveau is. Daarnaast was er de wens vanuit de klant om de functionele veiligheid volgens EN 62061 uit te voeren. Dit werd voor andere objecten immers ook al gedaan. Een voordeel, aangezien de in aantocht zijnde uitfasering van EN 954 geen parten speelde. Verhoeven: “We kwamen uit op een classificatie van SIL3. In combinatie met de benodigde IO was de keuze voor het hart van de besturing hiermee snel gemaakt: PSS4000 in combinatie met SafetyNet.”

Ringleiding

Gevraagd naar de toegepaste componenten, schetst Verhoeven eerst een overzicht van de diverse onderdelen waaruit een sluizencomplex bestaat. “Elke sluis heeft twee zogenoemde ‘landhoofden’. Dit zijn de uitgebouwde delen van de oever, waaraan de sluisdeuren zijn bevestigd. Dit kunnen twee puntdeuren per kant zijn, maar in het geval van de Julianasluis is aan beide zijden één roldeur toegepast. Daarnaast is er een beweegbare brug, die in combinatie met het schutten van de sluis wordt bediend. Tot slot zijn er seinen op het water en seinen en afsluitbomen voor het wegverkeer.” Verhoeven legt uit dat er ook een glasvezel ringleiding is aangelegd, waarover alle communicatie middels ethernet verloopt. Voor wat betreft de lay-out heeft dit als voordeel dat de PSS 4000 PLC’s ter plekke van elk landhoofd als remote I/O kunnen worden toegepast. “We hebben aan elke zijde van elk landhoofd twee PSS4000 PLC’s toegepast. Daarnaast was er één centrale PLC voor de bediening en coördinatie tussen de besturingen. Voordeel van de ringleiding hierbij was dat er geen kabels naar de andere kant van het water getrokken hoeven te worden. We konden rechtstreeks op de ringleiding inprikken.”

Veilige functies

Welke functies zijn nodig om een sluis en brug veilig te bedienen, en hoe hangen deze samen? Verhoeven telt een zevental cruciale stappen. Hij begint met een schutting die zojuist heeft plaatsgevonden. “Op de eerste plaats is er de controle op een goede nivellering. Is het waterniveau aan beide zijden van de sluis wel gelijk, zodat men de deuren veilig kan opendoen? Aan twee kanten is er hiertoe een dubbele niveaumeting, waarbij metingen vergeleken worden en er tevens in redundantie is voorzien. Is dit in orde, dan zijn de seinen voor het wegverkeer aan de beurt. Deze worden gecontroleerd door de aansturing en de terugmelding te vergelijken. Als blijkt dat van alle sets vijftig procent goed functioneert, dan mogen de afsluitbomen na een ingestelde tijd dicht. Pas als alle afsluitbomen gesloten zijn, mag de brug worden geopend. En aangezien bij de Julianasluis de sluisdeuren en brug dusdanig dicht bij elkaar liggen, gebeurt dit gelijktijdig met het openen van de sluisdeuren. Zodra de brug en sluisdeuren open zijn, gaan automatisch de seinen voor de scheepvaart op groen. En is het schip gepasseerd, dan gaan deze eerst weer op rood, waarbij ook hier op defecten wordt gecontroleerd. De bomen gaan uiteraard pas weer open als de brug weer dicht is. De sluisdeuren echter mogen gewoon open blijven, tenzij men de tegenoverliggende deur wil openen.” Tot zover de voorwaardelijke stappen. Verhoeven benadrukt dat er ook vele beveiligingen zijn opgenomen die meer met het proces te maken hebben. Zo wordt gecontroleerd of een afsluitboom wel volledig geopend is, maar zit er ook een snelheidsmeting op de brug en op de sluisdeur. Op alle aandrijvingen van brug, sluisdeuren en afsluitboom zitten SIL3 eindschakelaars die de volgende processtappen vrijgeven, en spil-eindschakelaars geven de posities aan waar met een bepaalde snelheid mag worden gedraaid. Tot slot is ook een handbediening mogelijk. Hierbij worden alle relaties tussen brug, deuren, afsluitbomen en seinen behouden. Maar door het vervallen van de extra controles voldoet het geheel niet meer aan SIL 3. “De handbediening is puur bedoeld om in een noodsituatie alles weer in een veilige eindstand te brengen. De brug gaat dicht en blijft dicht, zodat het landverkeer weer verder kan.”

Standaard componenten

Dat de geïntegreerde oplossing middels één glasvezel ringleiding zorgt voor een eenvoudigere lay-out is bekend. Maar waarom zouden zowel audio, video als besturing via dezelfde ethernet verbinding verlopen? Is dit niet gevaarlijk? “Het integreren van de veiligheid middels SafetyNet heeft enkele aantrekkelijke voordelen”, legt Verhoeven uit. “Op de eerste plaats kan er gebruik gemaakt worden van standaard netwerkcomponenten, en zijn er geen specifiek aangepaste switches en routers nodig. Dit is natuurlijk goedkoper, maar maakt de installatie ook stukken sneller. Het is ‘off the shelf’ technologie en er zijn vele marktpartijen die er goed mee overweg kunnen. Daarnaast is deze geïntegreerde oplossing ook echt veilig. Ondanks het feit dat alle intercom functies, marifoon functies, maar vooral video behoorlijk wat bandbreedte vergen, is er voor de veilige besturing een gegarandeerd deel gereserveerd. Daarnaast zijn er binnen het protocol diverse controles zoals ontvangstbevestiging en CRC-controles, en is alle hardware redundant uitgevoerd.” Vooralsnog is de provincie Zuid Holland erg tevreden. Maar op termijn wil ze de lat toch een stukje hoger leggen. Verhoeven: “Gezien de drukte zijn er plannen om het sluizencomplex uit te breiden. En ook zal over een jaar of twee de bediening op afstand gedaan worden. Voor wat SafetyNet en PSS4000 betreft geen enkel probleem is. De technologie is schaalbaar en veilig, ook over grote afstand.”