abaandrijven & besturen

vierentwintigste jaargang | januari/februari 2019 | nummer 1/2

Razendsnelle lineaire racebaan

Aggregaten op mierenzuur

Big Carl gaat de lucht in

001-001_AB01_CVR.indd 1 31-01-19 11:56

24 | WWW.AANDRIJVENENBESTUREN.NL | NR. 1-2 | JANUARI/FEBRUARI 2019

MACHINEBOUW

De superlatieven van deze kraan manifesteren zich op verschillende manieren. Alleen al de hoogte waardoor de kraan op grote afstand te zien is valt enorm op. De ‘Big Carl’ wordt opgebouwd uit een hoofdmast, in lengte variërend van 96, 118, 130 tot 160 meter. Daarnaast kan de hoofdmast ook nog eens verlengd worden met een jib met afmetingen tot 100 meter. De kraan kan daarmee een hoogte halen van 250 meter. Ter vergelijking: de Zalmhaventoren in Rotterdam komt tot 215 meter en de Eifeltoren tot 324 meter. Ook

BART DRIESSEN

In november dit jaar doopte de Belgische kranenbouwer Sarens de ‘Big Carl’, ofwel SGC-250 (‘Sarens Giant Crane 250’). Eén groot mechatronisch systeem, waarin naast mechanica, elektra ook elektronica, hydraulica en veel besturingssoftware en netwerk-technologie actief zijn. Relaties uit binnen- en buitenland kwamen af op de megakraan in de haven van Gent. Logisch, het gaat namelijk om de grootste ringkraan ter wereld.

‘ Niets is te zwaar, niets is te hoog’

GROOTSTE HIJSKRAAN TER WERELD MODULAIR OPGEBOUWD

wat betreft hijscapaciteit breekt de kraan alle records. Het maximale lastvermogen van de kraan is 250.000 tonmeter. Wordt de hoofdmast gehesen tot een hoogte van 160 meter en een horizontale afstand van het midden van de ring tot de hijspositie van 40 meter, dan kan de kraan een last van 5000 ton hijsen. Wordt de kraan met zijn last afgetopt, dan neemt ook de hijscapaciteit af. Maar ook dan biedt de ‘Big Carl’ nog altijd een bijzondere hijscapaciteit. Op een horizon-tale afstand van 100 meter tussen kraan en last

Het SWL 3.200T haakblok (eigen gewicht 105T) met van links naar rechts: Kris Colman van Sarens, Maarten Koort van Felten Wire & Cable Solutions en Michael Brockhans van ZSystems. (Foto’s: Bart Driessen)

024-027_AB01_ART4P2_Sarens.indd 24 31-01-19 12:00

| 25

>

MAC

HIN

EBO

UW

‘Big Carl’ is klaar om de wereld te veroveren.

bedraagt de hijscapaciteit 2000 ton, oftewel het gewicht van 567 olifanten. Bij 165 meter is dit nog altijd 775 ton: evenveel als het gewicht van drie Airbussen A380’s. Het gebruik van de hoofdmast van 160 meter kan natuurlijk ook zonder de 100 meter lange giek. Gaat het om grote lasten en afstanden, dan ligt de combinatie van hoofdmast en giek voor de hand. Aan beide gieken kunnen dan passende haakblokken worden gehangen.

Waarom zo grootHet besluit om de ‘Big Carl’ zo groot en mobiel te maken, heeft te maken met de bouw van Hinkley Point C. Dit is een nieuwe kerncentrale die momenteel in het Engelse Somerset wordt gebouwd. De aannemer daarvan is een combinatie van Bouygues Travaux Publics (Frankrijk) en Laing O’Rourke Construction (UK). Deze twee hebben dit project voor een slordige 22,7 miljard euro aangenomen. Sarens mag het grote hijswerk doen, omdat het aan alle eisen voldoet die rondom de bouw van deze centrale worden gesteld. Met de ‘Big Carl’ levert Sarens voldoende capaciteit voor het verplaatsen van erg grote onderdelen, zoals de vijf belangrijkste delen van de ‘steel containment liner’ en de koepel. Bovendien is de kraan zo mobiel dat hij zich ook snel over een groot gebied kan verplaatsen. Het werkgebied is namelijk 6 kilometer lang en bestaat uit twee reactoren plus diverse installaties. Omdat de ‘Big Carl’ dit aankan heeft de aannemer de kraan alvast voor een periode van 4 jaar gehuurd. De verwachting is dat Hinkley Point C na vier jaar verder kan zonder de Belgische megakraan.

Mobiliteit voor megakranenEen uitdaging voor alle megakranen is de mobiliteit. Immers met het vergroten van het vermogen neemt ook de massa van de kraan zelf toe. Met als gevolg dat de

mobiliteit van de kraan achteruitgaat. Megakranen met een grootte die in de buurt komen van ‘Big Carl’ kunnen daardoor vaak alleen ronddraaien. Het grootste deel van de kraanconstructie draait dan op een ringvormige rail. In het geval van de ‘Big Carl’ wordt echter gebruikgemaakt van een lange rechtlijnige rail en ook nog eens drie van elkaar gescheiden ringen. De keuze van Sarens voor de combinatie van lange rechtlijnige rail en drie ringen heeft te maken met de locatie waar de ‘Big Carl’ binnenkort gaat werken: het terrein van Hinkley Point C. Daar komt een 600 meter lange rail, speciaal gebouwd voor de kraan. Op die rail komen ook nog eens drie locaties met ringvormige hijsplaatsen. Op deze ringen kan de kraan draaien. Dat gebeurt op een diameter van 48,5 meter. Maar liefst 128 stalen wielen, hydraulisch aangedreven, zorgen voor de draaiende beweging. Moet de kraan verplaatst

Maar liefst 128 stalen wielen, hydraulisch aangedreven, zorgen voor de draaiende beweging.

024-027_AB01_ART4P2_Sarens.indd 25 31-01-19 12:00

26 | WWW.AANDRIJVENENBESTUREN.NL | NR. 1-2 | JANUARI/FEBRUARI 2019

MACHINEBOUW

Onderdelen in het netwerk- 19 PLC/Motion-controllers (1 x Bosch-Rexroth VPB40.4 masterbestu-

ring en 18 x Bosch-Rexroth XM22 sturing voor locale machine-onder-delen)

- 6 PLC-controllers (Bosch-Rexroth XM22 voor de powerpacks)- 25 Veiligheids-PLC’s (voor elk machine-onderdeel een SLC van

Bosch-Rexroth)- 14 Bosch-Rexroth HNC100-3X-SEK hydrauliek regelaars voor de

hydraulische motoren (secundair-eenheden)- 12 Bosch-Rexroth VT-HPC pompenregelaars voor de powerpacks- MLPI software van Bosch-Rexroth voor de HMI-applicaties

worden naar een andere hijsplaats, dan komen er 96 andere wielen in actie. Ook deze worden hydraulisch aangedreven en zorgen ervoor dat de kraan rechtuit rijdt. Belangrijk is wel dat de kraan omhoog wordt gebracht van de hijsplaats. Deze actie gebeurt weer door 24 hydraulische lifting cilinders.

Modulaire opbouwEen ander belangrijk onderdeel van de constructie is de modulaire opbouw van de ‘Big Carl’. De engineers van Sarens hebben ervoor gezorgd dat elk onderdeel van de kraan zo opgebouwd is dat deze gemakkelijk uit elkaar gehaald kan worden. Als het hijskarwij uitge-voerd is en de kraan gedemonteerd wordt, worden alle onderdelen in containers opgeslagen. Een groot deel daarvan zijn standaard zeecontainers. Daarnaast zijn er 52 speciaal gebouwde ballastcontainers, waarvan een deel machineonderdelen vervoert. Al deze ballastcontainers worden echter lokaal gevuld met zand of kiezel en gestapeld op de achterkant van de kraan. Op die manier wordt de kraan verzekerd van een contragewicht van 5200 ton.

Samenwerking voor kabels en netwerkenDe modulaire opbouw van de ‘Big Carl’ gaat echter verder dan de stalen onderdelen. De ‘Big Carl’ is in

feite een groot mechatronisch systeem, waarin naast mechanica, elektra ook elektronica, hydraulica en veel besturingssoftware en netwerktechnologie actief zijn. We hebben het over powerpacks met aggregaten, hydraulische motoren en pompen, besturingen met PLC’s en HMI’s voor bediening van verschillende mastonderdelen, wielen en lieren. Zaken die direct en indirect met elkaar verbonden zijn. De engineering van alle besturingen is in vier maanden uitgevoerd door Peter de Ras en Michael Brockhans van ZSystems in samenwerking met Maarten Koort van Felten Wire & Cable Solutions. Beide partijen hebben al eerder samengewerkt aan projecten van Sarens: de ‘Big Benny’ (of SGC-120) en de ‘Big Benny XL’ (of SGC-140). Brockhans: “Omdat we al eerder ervaringen hebben opgedaan met de bouw van de ‘Big Benny’, hebben we ook dit project als opdracht gekregen. We zorgen voor de complete besturing van de kraan, plus alle netwerken, tot en met bekabeling en connecties. Met de kennis van Maarten over bekabeling zijn wij een goed team voor het project van de ‘Big Carl’. Door het modulaire concept hebben wij veel te maken met stekkerverbindingen. Besturingen, schakelkasten, sensoren, motoren en pompen zijn afgescheiden in verschillende subsystemen, maar worden wel in één groot netwerk geïntegreerd. Omdat alle machine-onderdelen bij een verhuizing gescheiden worden, moeten wij wel zorgen voor de juiste stekkerverbin-dingen. De onderdelen van de netwerken zijn daarom heel snel los te koppelen en aan elkaar te verbinden. Maarten heeft daar met zijn collega’s voor gezorgd. Met als resultaat dat ook onze systemen op de ‘Big Carl’ echt modulair zijn.”

Hybride kabels in plaats van slangenDe nauwe samenwerking tussen Koort van Felten Wire & Cable Solutions en Brockhans van ZSystems is een bijzonder onderdeel van het project. Brockhans zocht een goede en betrouwbare bekabeling. Naast Profi net moest die ook Ethernet en onderdelen met CanBus kunnen bedienen. Profi net nam daarbij met twee aparte netwerken wel het grootste deel van het netwerk in beslag. Koort over de samenwerking: “De ‘Big Carl’ is ook voor ons een heel prestigieus project. We hebben hier 700 meter klantspecifi eke kabel voor geleverd. Het gaat om hybride kabel, dat wil zeggen samengesteld uit verschillende elementen. Alle elementen - twee maal Profi net, een Ethernet Cat6a, CANbus en twee reserve-aders - zijn bijeengebracht en geëxtrudeerd met één FRNC buitenmantel. Daarbij voldoet de kabel aan normen als IEC 60332-3-24, LS IEC 61034 (UK), verhoogde oliebestendigheid IEC 60811-404 en offshore condities volgens 60092-360 SHF2 (ozon- en UV-bestendigheid). Design en productie van deze hybride kabel heeft Leoni Special Cables uit Friesoythe voor haar rekening genomen. De afdeling Systems 2.0 binnen Felten WCS heeft de complete assemblage geëngineerd. Belangrijk aspect in dit design was de selectie van metalen IP68

De hybride netwerkkabel, geassembleerd met modulaire inzet-stukken.

024-027_AB01_ART4P2_Sarens.indd 26 31-01-19 12:00

| 27

ADVERTENTIE

Elektrische schakelkasten voorzien van Systems 2.0 interne kabelsets.

MAC

HIN

EBO

UWindustriële behuizingen, vanwege de verhoogde EMC

en resistentie tegen water en corrosiviteit. Voor de inzetstukken is gekozen voor een modulaire opbouw, bestaande uit vier circulaire MIXO connectoren. Daardoor konden we de verschillende dataelementen van de hybride kabel gescheiden verbinden. Je kunt het je eigenlijk nauwelijks voorstellen, maar ’s werelds grootste kraan communiceert over vergulde 1.6 mm contactjes. Daarnaast hebben we voor de verbindin-gen van de elektrische kasten naar de liftingcilinders 25 hybride kabelsets en junction-boxen gemaakt. Deze kabelverbindingen van in totaal circa 550 meter zijn wel in slangvorm uitgevoerd. De kabelset is onderver-deeld in acht standaard Leoni kabels en wordt vooral gebruikt voor datatransport van 4-20 mA druksenso-ren, SSI-encoders, feedback logics, propventielen, schakelventielen en een spare kabel. Verder zijn alle veldkabels door ons in zogenaamde kitting packs samengesteld. Het gaat hier om 540 standaard M12 sensorkabeltjes die we via onze partner Weidmuller hebben betrokken. En tenslotte hebben we 35 stuks CEE-kabels voor 16 amp en 32 amp geleverd voor de voedingsspanning van de verdeelkasten voor de PowerPacks en lieren.”

Communicatie op de grootste kraan In de schakelkasten van de ‘Big Carl’ vallen al gauw de aanwezigheid op van de besturingen van Bosch-Rexroth. Bij de ‘Big Benny’ was Bosch-Rexroth ook al aanwezig. Alleen is dat al een jaar of 7 geleden. Hoe zit het inmiddels met de automatisering en netwerken? Peter de Ras, ZSystems: “Er is veel veranderd. Denk bijvoorbeeld aan power over ethernet (PoE): voeding in een kabel met besturingsdata. Een enorme vooruitgang voor de machinebouw. Een andere techniek die nu veel gemakkelijker geïntegreerd wordt is video. We hebben voor het Sarens-project 24 camera’s verspreid over de kraan geplaatst. Alle beelden zijn nu tegelijk probleemloos en real-time zichtbaar via Ethernet. Vroeger was dit niet mogelijk. De capaciteit van de Ethernet was daarvoor te klein. De data van 24 camera’s nemen nu wel veel ruimte in beslag. Maar desondanks hou ik nog minstens de helft van mijn besturing vrij. We kunnen ons systeem ook nog uitbreiden met GPS. Ook dat zal wel hoge eisen stellen. Maar ik denk dat we dat ook in de toekomst zullen gebruiken, met name voor handheld PC’s.”

Protocollen voor machinebesturingBrockhans: “Sinds 2012 passen we Profi net toe als protocol voor machinebesturingen in onze projecten. Een van de voordelen hiervan is de gemakkelijke scheiding van motioncontrol en langzamer dataver-keer. Voor de hoofdbesturing van alle processen door de kraan van Sarens gebruiken we de VPB40.4, een industriële Box-PC van Bosch-Rexroth met geïntegreer-de PLC- en Motion-functionaliteit. Deze PC is uitgerust met twee Profi net/Profi bus-masterkaarten die op dezelfde interfacekaart zijn ondergebracht. De PLC motion controller kan overweg met Profi net en verzorgt zowel de realtime motion drive als de langzamere dataoverdracht. Het is dan ook geen probleem voor deze besturing om vier lieren syn-chroon aan te sturen. Een ander groot voordeel is dat we nu alles op locatie of decentraal kunnen volgen. Alle informatie over het proces van de kraan, inclusief safety-informatie, is nu overal op de kraan te zien. Omdat we kiezen voor PLe, de hoogste veilig-heidsnorm, hebben we in onze besturing Safe Logic Compact-veiligheidscomponenten van Bosch-Rexroth opgenomen. Daarmee voldoet de kraan aan de hoogste veiligheidsnormen.” <

van trilling tot scheefstand

ae sensors for heavy duty electronics

vragen of advies nodig? Bel 078 6213152 of ga naar www.aesensors.nlAl méér dan 25 jaar hét adres voor advies en levering van sensoren.

024-027_AB01_ART4P2_Sarens.indd 27 31-01-19 12:00