Flexibilisering in de haven door creatief ontwerp

Auma & DWG

Sinds jaar en dag is Rotterdam dé oliehaven van Europa. Ruwe olie wordt in enorme hoeveelheden doorgevoerd, of ter plaatse verwerkt in raffinaderijen. Nu de olieprijzen historisch laag zijn, spinnen de tankopslagbedrijven garen, doordat handelaren veel olie willen opslaan in de hoop op prijsstijgingen.

Met de fluctuerende markt is het altijd spannend wanneer en hoe snel olie verhandeld en dus doorgevoerd moet worden. Een betrouwbaar en snel systeem om de olie te vervoeren is daarbij geen sinecure. Eén van die opslagbedrijven waar geraffineerde olie wordt opgeslagen, Koole Terminals, lijkt op het goede moment op deze ontwikkelingen te hebben geanticipeerd, door haar terminals met behulp van DWG Automation te automatiseren. PROFIBUS speelt een belangrijke rol in het ‘flexibiliseren’ van de terminal. DWG Automation werd een jaar geleden opgericht, toen enkele mannen met jarenlange ervaring in de industriële automatisering besloten op eigen benen te gaan staan. Als hoofdopdrachtgever bood Koole werkruimte op haar terminal aan DWG, letterlijk met uitzicht op de Maas; een toplocatie. Voor zo’n opdrachtgever doe je wel een stapje extra. In eerste instantie werd de terminal die Koole van oudsher in Rotterdam beheerde, voor de overslag van plantaardige oliën, door personeel van DWG geautomatiseerd. Op basis van die samenwerking is nu een nieuw aangekochte terminal aangepakt. In de tanks aldaar worden zware stook- en gasoliën opgeslagen, getransporteerd en gemengd tot het juiste eindproduct, net waar op dat moment vraag naar is. De terminal ligt hemelsbreed op een steenworp afstand van de andere terminal, maar om er te komen moet men om de Shell-raffinaderij heen. Laat dat nou net de grootste olieraffinaderij van Europa zijn, die haar olie graag in de directe nabijheid opslaat.

Snel systeem
De terminal voor stookolie heeft in de loop der jaren diverse eigenaren gehad, voordat hij sinds februari 2014 in handen viel van Koole. De olie werd van en naar de terminal vervoerd middels een verouderd leidingsysteem. “Bij wijze van spreken kon het personeel op een knop drukken, even koffie gaan halen en vervolgens kijken of het systeem had gereageerd. De mensen die er werken waren gewend aan die traagheid. Maar Koole besefte van uit de ervaring die ze hebben met de terminals voor plantaardige mineralen, dat een grote verbeterslag mogelijk was. Traagheid heeft allerlei nadelen, het is economisch nadelig en het kan er voor zorgen dat fouten in het systeem over het hoofd worden gezien, doordat fouten en traagheid met elkaar worden verward.” Aan het woord is Maarten van Dijk, sales manager van DWG. In opdracht van Koole werd dus een geheel nieuw systeem ontworpen en geïnstalleerd. Kelvin Hooft van Huysduynen, die als software engineer van DWG heeft meegewerkt aan de uitwerking van het ontwerp van het nieuwe systeem, weet de precieze verbeterslag die is gemaakt: “Waar voorheen pak beet vijftien seconden reactietijd was tussen controlekamer en het veld, is dat nu maar één of twee seconden. In de setpoint percentages zit realtime één, maximaal twee procent verschil tussen aansturing en het veld. De PROFIBUS-lussen zelf hebben een scantijd van 3 seconden, wat voor trage systemen ruim voldoende is.” In de percentages zit real time één, maximaal twee procent verschil tussen aansturing en het veld. Dat is echt een gigantisch verschil met voorheen.” Deze getallen verrassen zelfs Van Dijk en Theo Bervoets van AUMA, leverancier van de leidingkleppen en de derde aanwezige bij het gesprek. De verbetering is voornamelijk te vinden in het nieuwe manifold systeem, waarvoor DWG het elektrotechnische ontwerp, de software en de besturingsautomatisering ontwierp.

Architect
Koole terminalDe spil in het flexibiliseringsproces is dus het manifold. Een matrixachtig schakelstation, waar in principe elke leiding op een andere kan worden overgezet. Het manifold is één centrale plek geworden voor alle kleppen en flowmeters van de leidingen. Het manifold communiceert met behulp van PROFIBUS met de PLC, die op zijn beurt met behulp van ethernet vanuit de controlekamer wordt bediend. Gevraagd naar het bijzondere van dit project, wijst Kelvin Hooft van Huysduynen op de samenwerking tussen de verschillende componenten, “De PROFIBUS blijft draaien als er één klep uitvalt (zie kadertekst). We kunnen de hele PROFIBUS-lus op afstand monitoren via een webserver applicatie op de Combricks, ook de karakteristieken van de PROFIBUS kan men daar zien; of er voldoende spanning op staat etc. Ook het vinden van storingen gaat goed. Het is uiteindelijk een snel en robuust systeem geworden. DWG ontwierp als een architect eerst het hele systeem. Pas daarna is gekeken welke installateur het beste aanbod had om het ontwerp te realiseren. In de industriële automatisering een ongebruikelijke manier van werken, waar Maarten van Dijk heilig in gelooft. “Dit werkt goed, voor de klant en voor de installateur. De installateur doet gewoon wat het ontwerp hem voorschrijft en loopt geen enkel risico. Voor
ons is het fijn omdat we vrijheid hebben in ons ontwerp en de installateur goed kunnen begeleiden bij de realisatie.”

Flexibilisering
Via het manifold vindt de import plaats van vier olieleidingen naar een tiental tanks. Alle leidingen kunnen aan iedere tank worden gekoppeld. Dat vereist dus een diversiteit aan routeringen. Daarnaast wilde Koole verschillende processen tegelijkertijd kunnen laten plaatsvinden. Het in- en uitpompen en blenden van de olie, schoonmaken van de leidingen, het uitvoeren van lektesten, allemaal vol geautomatiseerd. Het kan nu allemaal en dat is een groot economisch winstpunt. “Tankopslagbedrijven als Koole en hun gebruikers willen zich onderscheiden met het vermogen om snel af te handelen”, weet Van Dijk. Het manifold maakt gebruik van actuators van AUMA die werken met PROFIBUS. Voor Theo Bervoets, managing director van AUMA, een mooi project. “De snelheid van PROFIBUS is inmiddels beproefd. Je hoort vaak in onze wereld, zeker wat betreft grotere leidingen, ‘de looptijd voor het openen en sluiten van de leidingen is een paar minuten, wat doet het er dan toe dat je een paar seconden moet wachten op feedback uit het veld?’. Die vijftien seconden wachttijd die het hier was, is meer regelmaat dan uitzondering. Maar stel je voor dat iemand de verkeerde leiding open zet en de olie loopt zo de haven in. Dan kom je er met geluk na vijftien seconden achter dat de verkeerde open gaat. Vervolgens duurt het weer vijftien seconden nadat je op de knop hebt gedrukt, voordat de klep weer sluit. Nu is dit een extreem voorbeeld, maar het gaat ons in het algemeen om de responssnelheden van de systemen. De snelle schakeling daarvan is voor ons de reden om PROFIBUS te gebruiken.” “En dat PROFIBUS gebruik maakt van een open systeem, dat door iedereen gebruikt kan worden, zorgt ervoor dat we niet in slaap vallen”, voegt Van Dijk eraan toe. Het manifold is slechts de eerste stap in de automatisering van de Koole-terminal. Voorlopig blijft er genoeg te doen. Een tweede manifold voor de export van de olie behoort tot de mogelijkheden. Begin juni bereikte Koole overstemming met BP over de overname van een terminal in Pernis. Ook dat zal waarschijnlijk geen slecht nieuws zijn voor Maarten van Dijk en Theo Bervoets.

Werking
Ontwerp PROFIBUSSoftware engineer Kelvin Hooft van Huysduynen ligt het systeem toe. “De CPU410H is een dedicated PCS7 PLC met integrated SCADA en Safety functionaliteit die de besturing regelt van diverse machines en apparaten zoals de AUMA kleppen. De PLC is doorverbonden met ethernet via een Scalance switch naar het netwerk van de terminal. Zo kunnen
we vanaf het engineering station en de clients alles bekijken; en veranderingen aanbrengen in de software van de controller wanneer nodig. De SCADA (PCS7) servers zijn ook via dit netwerk verbonden met de PLC. Voor de visualisatie van het PROFIBUS-netwerk en het regelen en monitoring daarvan hebben we gekozen voor een Combricks met scope functionaliteit en webserver van PROCENTEC. Op het beeld is te zien dat de Combricks verbonden is aan de PLC door middel van PROFIBUS. PROFIBUS komt vanaf de PLC aan op het hoofdstation van de Combricks en is dan doorverbonden naar een aantal PROFIBUS repeater kaarten. Elke kaart regelt een enkele PROFIBUS-lus met daarop een aantal deelnemers. Op het hoofdstation zit ook een ethernet aansluiting en deze gaat ook naar de Scalance switch. Zo kunnen we op afstand de lussen en de kaarten in de gaten houden. Er is ontzettend veel mogelijk met die kaarten. Combricks controleert zo de PROFIBUS. Voordelen zijn ook dat het systeem heel modulair kan worden opgebouwd en dat je alle lussen in groepen kan indelen en ze beheersbaar houd. Er is ruimte om lussen bij te plaatsen of te vergroten (meer deelnemers per lus). De PROFIBUS gaat uit de kaart naar een overspanningsbeveiliging module. Hierna gaat de lus de kast uit en naar het veld, waar de lus een aantal PROFIBUS deelnemers tegenkomt, zoals een klep of flowmeter. De componenten zelf onderbreken de lus niet. Elke PROFIBUS-stekker heeft een eigen afsluitweerstand. Normaal gesproken wordt de laatste deelnemer afgesloten, maar als nou net die deelnemer uitvalt, is de hele lus niet meer zichtbaar. Dit is opgevangen door een actieve afsluitweerstand in de kast van de PLC, die de lus voor alle deelnemers afsluit. Als een willekeurige deelnemer uitvalt, heeft dat geen effect op de andere deelnemers. Combricks is met een glasvezelring verbonden aan een andere locatie ( Jetty 10) waar ook PROFIBUS deelnemers aan kunnen hangen en ook deze kunnen op afstand worden bekeken. Het engineering station maakt gebruik van onze Siemens PCS7 software waarmee we alles hebben geprogrammeerd en geconfigureerd. We kunnen alles wat we bouwen, downloaden naar de PLC’s en servers en live meekijken wat er gebeurd op de PLC’s.