Was ist das?

Digitale Schaltsysteme sind bordseitige Stromverteilungs- und Systemsteuerungssysteme. Sie basieren, wie die Hausautomatisierung, auf industriellen Steuerungssystemen.

Ein bisschen Geschichte

Zusammenbau einer Corvette von 1969 in einem GM-Werk

In vielen Branchen werden programmierbare Steuerungen zur Steuerung von Maschinen eingesetzt. Das sind kleine programmierbare Computer mit Ein- und Ausgängen, die auf der Grundlage ihrer Programmierung arbeiten. Anstatt einen Computer für die Steuerung einer Maschine zu entwerfen, wird ein vorgefertigter Computer mit einem maßgeschneiderten Programm hinzugefügt, was die Entwicklungskosten erheblich senkt. Seine Entwicklung geht auf die späten 1960er Jahre zurück, als GM ein flexibleres Maschinensteuerungssystem benötigte. Seitdem werden sie dank ihrer Vielseitigkeit, Flexibilität und der Verbilligung und Verbesserung der Technologie zur Steuerung und Überwachung von Prozessen in der ganzen Welt und in allen Arten von Industrien und Maschinen eingesetzt, einschließlich bestimmter Komponenten auf Handelsschiffen und Luxusjachten, die eine Prozessautomatisierung und -überwachung erfordern. Dieser Ansatz für einen bestimmten Markt hat zu einer Produktspezialisierung geführt, und es gibt eine Reihe von Unternehmen, die spezielle Produkte für den Nautiksektor auf den Markt gebracht haben.

Wie ist das System aufgebaut?

Es basiert auf einem oder mehreren Modulen, die gemeinsam programmiert werden und miteinander kommunizieren. In einigen Systemen gibt es ein Modul, das die Programmierung übernimmt und den Betrieb der übrigen Module steuert, in anderen Systemen haben alle Module eine Kopie des Programms und geben sich gegenseitig Anweisungen. Da es sich um ein verteiltes System handelt, können die Module im gesamten Schiff verteilt werden. Einige Systeme verfügen über eine grafische Schnittstelle und können über einen speziellen Bildschirm, ein Tablet oder ein Multifunktionsdisplay (den Kartenplotter des Schiffes) bedient werden und ermöglichen die Überwachung und Steuerung aller Schiffssysteme über diesen Bildschirm. Einige von ihnen nutzen proprietäre Kommunikationssysteme, andere verwenden Standardsysteme wie nmea2000.

Was sind die Vorteile?

Es ermöglicht eine viel bessere Überwachung, z. B. kann es uns warnen, dass sich die automatische Bilgepumpe eingeschaltet hat, aber die Sicherung der Bilgepumpe durchgebrannt ist. Es gibt uns also mehr Sicherheit und Kontrolle.

Windy 44 SR Instrumentenbrett mit digitaler Schaltung Empirbus

Wenn beispielsweise die automatische Lenzpumpe länger als 3 Sekunden aktiviert wird, schaltet sie sich ein und bleibt mindestens 30 Sekunden lang eingeschaltet. Wenn sie länger als 15 Sekunden eingeschaltet ist, wird ein Alarm ausgelöst, und wenn sie nachts 30 Sekunden lang eingeschaltet ist, wird in der Eignerkabine ein Alarm ausgelöst und alle Lichter in der Kabine werden eingeschaltet. Oder, um ein anderes Beispiel zu nennen, wenn die Motoren mit mehr als 1000 Umdrehungen pro Minute laufen oder die Temperatur im Maschinenraum auf über 45 °C ansteigt, werden die Maschinenraumlüfter/Abluftventilatoren aktiviert. So bleibt das Schiff in optimalem Zustand und verhindert menschliche Unachtsamkeit.

Ermöglicht es Ihnen, jeden Stromkreis von überall auf dem Boot zu steuern, ohne die gesamte Verkabelung mit sich führen zu müssen. Da es sich um ein verteiltes System handelt, ist die Verkabelung viel einfacher. So kann zum Beispiel ein Stromkreis im Maschinenraum, wie die Frischwasserpumpe, vom Steuerstand, der Flybridge, den Toiletten, der Badeplattform und schließlich von einem Tablet aus aktiviert werden, ohne dass die Verkabelung 5 oder 6 Mal wiederholt werden muss. Das spart Kosten für komplexe Schaltkreise und Gewicht bei der Bootsherstellung. Die einfachere Installation vereinfacht auch die Wartung und macht sie robuster.

Es ermöglicht die Anwendung von Sicherheitsprotokollen, z. B. dass die Hebebühne nicht abgesenkt werden kann, wenn die Motoren über 800 U/min laufen, oder dass die Ankerwinde oder das Bugstrahlruder bei mehr als 10 Knoten deaktiviert werden können. Solche einfachen Funktionen können echte Katastrophen verhindern. Auf diese Weise werden menschliche Fehler vermieden.

Sie kann aktualisiert oder geändert werden. Wenn die Werft zu irgendeinem Zeitpunkt beschließt, eine Verbesserung oder Funktionalität einzubauen, oder der Eigner ein bestimmtes Verhalten des Schiffes anpassen möchte, kann das Programm geändert werden, um die Änderungen zu integrieren. Daher kann das Schiff aufgerüstet werden.

Eine sehr interessante Option digitaler Schaltsysteme sind die Modi. Diese ermöglichen die Anpassung des Bootes an die jeweilige Tätigkeit. Es gibt Boote, die eine Taste haben, je nachdem, ob man segelt, vor Anker liegt oder im Hafen ist, und eine andere, je nachdem, ob es Tag oder Nacht ist. Je nachdem, welche Optionen aktiviert wurden, reagiert das System, indem es bestimmte Lichter oder Stromkreise ein- oder ausschaltet oder deren Intensität reguliert. Das vereinfacht die Nutzung des Schiffes.

Und schließlich ist die Möglichkeit, alle angeschlossenen Systeme des Schiffes und die Grafiken, die deren Status anzeigen, über Displays zu steuern, nicht nur sehr nützlich, sondern auch sehr beeindruckend. Wir haben alle interessanten Daten auf einem Bildschirm oder über ein Tablet oder Smartphone in unserer Hand. Es gibt auch welche, die eine Internetverbindung haben und uns alarmieren können, wenn etwas passiert, oder die aus der Ferne bedient werden können, um zum Beispiel die Kühlschränke ein paar Stunden vor der Ankunft auf dem Schiff einzuschalten. Es macht das Schiff also interaktiv, vernetzt und exklusiv.

Ist es sicher? Was passiert, wenn es kaputt geht?

Ja, es ist sehr sicher. Viele digitale Schaltsysteme verfügen über normale Sicherungen ( ), die bei Auslösung wie ein normaler Schalter funktionieren, um eine Redundanz zu bieten, falls etwas schief geht. Bei anderen kann jeder Ausgang manuell auf automatisch/ein/aus eingestellt werden. Bei vielen Systemen kann eines der Module bei Ausfall durch ein identisches ersetzt werden und wird automatisch kalibriert. Außerdem haben viele von ihnen einen oder einige wenige Anschlüsse für Schaltkreise und andere für die Kommunikation, so dass sie sehr leicht ausgetauscht werden können. Viele Module sind wasserfest, und natürlich sind alle resistent gegen die salzhaltige Umgebung. Da diese Systeme bei hochwertigen Markensystemen üblich sind, ist es genauso einfach, einen Ersatz zu finden wie für jedes andere Bauteil des Bootes.

Wie viel kostet es und kann es an meinem Boot angebracht werden?

Das hängt davon ab, was wir tun wollen. Ihre Einführung wird beschleunigt und der Preis sinkt. Die Hersteller produzieren immer mehr Geräte, und neue Modelle sorgen für niedrigere Preise und höhere Leistung. Sie bringen auch neue, einfachere und billigere Bausätze auf den Markt, die für praktisch jedes Boot geeignet sind. Bei neuen Schiffen ist der Preis attraktiver, da die elektrische Installation vereinfacht wird und die Kosten für die Entwicklung der „Software“ des Schiffes auf alle Einheiten verteilt werden, die sie nutzen.

Ja, es kann in fast jedes Boot eingebaut werden, das nicht neu ist, obwohl der Preis oft der begrenzende Faktor ist. Der Preis muss die Systemkomponenten, den Umbau des Stromnetzes und die Entwicklung des Programms umfassen. Wenn aus irgendeinem Grund die elektrische Anlage des Bootes ersetzt werden muss, kann dies eine interessante Option sein. Es ist auch möglich, ein einfaches System zu installieren, das nur einige spezifische Funktionen des Schiffes steuert, was die Kosten erheblich senkt. Die neuen Module, die nur zum Ein- und Ausschalten und zur Überwachung des Status entwickelt wurden, sind kostengünstig und liefern auch Informationen über die Stromkreise und können vom Plotter aus bedient werden.

Welche Marken sind erhältlich oder werden empfohlen?

Es gibt viele verschiedene Marken, die alle ähnliche Eigenschaften haben, sich aber auch in Details unterscheiden. Das Wichtigste ist, dass Sie eine etablierte Qualitätsmarke kaufen, die Qualität und Ersatzteile für viele Jahre garantiert. Heute ist der Markt ausgereift, und die wichtigsten Systeme wurden von Schwergewichten der Schifffahrtsindustrie entwickelt oder gekauft, was eine Garantie darstellt. Im Folgenden werde ich einige von ihnen und ihre Merkmale auflisten.

CZone. Es gehört zu Power Products (Mastervolt, Marinco, Bep Marine…), die wiederum zur Brunswick-Gruppe gehören (Mercury, Mercruiser, Sea Ray, Boston Whaler…). Es ist das am weitesten verbreitete System, da es als erstes die Kompatibilität mit verschiedenen Elektronikmarken bot. Es ist derzeit mit Displays von Raymarine, Simrad, Lowrance, B&G, Garmin und Furuno kompatibel. Es ist einfach zu programmieren und bietet eine breite Palette von Modulen mit unterschiedlichen Funktionen, einschließlich der Herstellung von AC-Modulen auf Anfrage. Die Mastervolt-Geräte werden auf dieses System umgestellt und können von dort aus gesteuert werden, ihre Daten auslesen oder Alarme auslösen. Ermöglicht die Steuerung über ein iPad. Außerdem verfügen sie über eigene Bildschirme zur Bedienung des Systems.

Empirbus. Dieses System wurde kürzlich von Garmin gekauft. Es ist ein sehr leistungsfähiges System, das aus einem industriellen Steuerungssystem entwickelt wurde. Durch die Programmierung von Funktionsblöcken und mehrere Kommunikationsprotokolle kann es hochentwickelte Funktionen ausführen und mit praktisch allen Geräten an Bord kommunizieren. Die Module sind Halbleitermodule und die Pins können als Eingänge oder Ausgänge verwendet werden. Ursprünglich war es das einzige Raymarine-kompatible System, aber jetzt ist es natürlich auch mit den Glascockpit-Anzeigen von Garmin und Volvo kompatibel. Derzeit sind keine AC-Module verfügbar, obwohl AC-Stromkreise durch Relais gesteuert werden können. Er verfügt über einen Webserver, über den der Plotter angeschlossen ist.

Parker Monaco mit Simrad-Panoramadisplay und digitaler Umschaltung Naviop

Naviop. Dieses System wurde von Navico (Simrad, Lowrance, B&G) gekauft. Es ist selbstverständlich mit Simrad-, Lowrance- und B&G-Anzeigen kompatibel. Loop S, Loop M und Loop P. Die ersten beiden werden im Paket verkauft und können bis zu 16 Kanäle steuern. Im Lieferumfang enthalten ist eine einfache Software, mit der jedem Kanal ein Name und ein voreingestelltes Symbol zugewiesen werden kann, sowie eine Anzeige mit einem Bild des Schiffes und den verschiedenen Modi (Loop M) eingerichtet werden kann. Die Module bestehen aus 8 Ausgängen, 8 austauschbaren Relais und 8 Eingängen, die direkt auf die Relaisspulen wirken und so die Verwendung von Schaltern oder Notausgängen ermöglichen. Schleife M zeigt auch die Lage der Relais und Sicherungen. Loop P ist das leistungsstärkste System und ist für Werften reserviert. Viele weitere Module und Funktionen können hinzugefügt werden, und es kann ein individuelles Design erstellt werden.

Octoplex. Dieses System wurde zwischen Carlingswitch und Maretron entwickelt. Carlingswitch ist der weltweit führende Hersteller von Leistungsschaltern und Sicherungen und Maretron von nmea2000-Sensoren und Netzüberwachung. Vor kurzem wurde das neue Octoplex lite-System eingeführt. Dieses System verfügt über Module für DC und AC. Die AC-Module haben die Besonderheit, dass sie rücksetzbare Schutzschalter verwenden, die manuell aktiviert werden können, und das System zeigt an, ob sie ausgeschaltet, eingeschaltet oder ausgelöst sind. Die DC-Module sind Halbleitermodule und haben Eingänge zum direkten Hinzufügen von Schaltern oder Tastern. Es gibt auch nmea2000-Schaltmodule, die den Status der einzelnen Stromkreise mit Hilfe von Leuchten anzeigen. Sie werden mit der nmea2000-Netzwerküberwachungs- und -verwaltungssoftware von Maretron programmiert, und das System ist mit Garmin-Displays kompatibel, auf denen die Schalter angezeigt und manipuliert werden können. Es verfügt über einen Webserver, über den ein Tablet oder PC angeschlossen und aus der Ferne überwacht und bedient werden kann. Sie verfügen über eigene Bildschirme zur Bedienung des Systems.

Powerplex. Dieses System gehört zu E-T-A, dem Weltmarktführer für Stromkreisschutzsysteme. Es verfügt über Module für Wechsel- und Gleichstrom, wobei das AC-Modul magnetothermische, rückstellbare Sicherungen verwendet. Es handelt sich um ein hochgradig konfigurierbares System, das sein eigenes Kommunikationsnetz nutzt, obwohl es über eine nmea2000-Schnittstelle verfügt, um sich mit diesem Netz zu verbinden und Daten auszutauschen. Dieses System ist kompatibel mit Garmin-, Furuno-, Simrad- und B&G-Anzeigen. Darüber hinaus verfügt es über einen Webserver, über den die Multifunktionsbildschirme, ein Tablet oder ein PC angeschlossen werden können. Sie verfügen über eigene Bildschirme zur Bedienung des Systems.

Seastar MDI. Übernahme des Systems durch Seastar, einem weltweit führenden Anbieter von Lenk- und Motorsteuerungssystemen und Joystick-Systemen für den Nachrüstmarkt. Es handelt sich um ein System zur Steuerung von 12-Volt-Stromkreisen. Es verfügt über Sicherungen, mit denen sich die Ausgänge manuell aktivieren lassen. Das System wird über ein Garmin-Display gesteuert, konfiguriert und aktualisiert. Die Module verfügen über 16 Ausgänge und 16 Eingänge für die Verwendung von mechanischen Schaltern sowie über 6 Analogeingänge für Dinge wie Tankfüllstände, Temperaturen… Es verfügt über eine native Unterstützung für eine Fernbedienung, mit der das System ein- und ausgeschaltet sowie die gewünschten Modi oder Schaltkreise aktiviert werden können. Der Hersteller bietet Anpassungen für Werften an und behauptet außerdem, dass er mit iPhone, iPad und Android kompatibel ist. Es handelt sich um ein sehr neues System, und ich gehe davon aus, dass bald weitere Informationen verfügbar sein werden.

Yacht-Geräte. Dieses Unternehmen ist auf die Herstellung sehr spezifischer Produkte für nmea2000-Netze zu sehr wettbewerbsfähigen Preisen spezialisiert. Sein System eignet sich meiner Meinung nach eher für kleine Schaltungen, die Lösungen für wenig Geld bieten, als für die Verkabelung eines kompletten Bootes. Seine Module haben viele besondere Eigenschaften. Das Relaismodul verwendet bistabile Relais, die nur dann Strom verbrauchen, wenn sie ihren Zustand ändern. Andererseits verfügt er über einen Anschluss für 4 Drucktasten mit LEDs zur Anzeige ihres Zustands. Sie sind die einzigen, die sowohl Gleichstrom- (12/24) als auch Wechselstromlasten (230) steuern können. Es gibt ein weiteres Modul für den Anschluss von Fernschaltern, ein Modul zur Kontrolle der Spannung und des Verbrauchs von Stromkreisen und schließlich ein Alarmmodul mit einem Lautsprecher, der eine Sirene oder eine Audiodatei abspielen kann. Eine weitere Besonderheit ist, dass Ihr System von CZone-kompatiblen Plottern aller Marken gesteuert und überwacht werden kann, und dass Ihre Module von Systemen anderer Marken gesteuert werden können, die das standardmäßige nmea2000-Schaltersteuerungssystem verwenden, wie z. B. octoplex oder offshore. Yacht devices bietet einen WiFi-Webserver, der die Steuerung von jedem Smartphone, Tablet oder PC aus ermöglicht. Die Programmierung erfolgt durch Drücken der Tasten oder durch die Software, die sie kostenlos anbieten, obwohl sie durch das Senden von Konfigurationssätzen programmiert wird, die wir nach dem Handbuch schreiben müssen.

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Programmierbare Steuerungen für die Industrie. Natürlich konnten wir die Vorläufer von allem nicht aussparen. Sie werden häufig auf großen Schiffen eingesetzt, für die es maßgeschneiderte Systeme gibt. Für mittlere Sportboote werden sie jedoch aus mehreren Gründen nicht empfohlen. Sie sind für den Betrieb mit Signalen, nicht mit Lasten ausgelegt, so dass wir zur Aktivierung der Lasten Relais verwenden müssen. Sie sind nicht an die Normen angepasst, die von nautischen Sensoren verwendet werden. Sie verwenden keine Kommunikationsprotokolle, wie sie in der Schifffahrt verwendet werden, und kommunizieren daher nicht mit Plottern jeder Marke. Sie sind nicht für die Meeresumwelt konzipiert, sondern für industrielle Umgebungen, aber auf einem Boot benötigen sie möglicherweise zusätzlichen Schutz. Dennoch können sie aufgrund ihres niedrigen Preises, ihrer Robustheit, ihrer einfachen Ersatzteilbeschaffung und ihrer Programmierleistung, die vielen nautischen Systemen weit überlegen ist, eine gute Option für die Steuerung bestimmter Schaltkreise oder Maschinen zu einem sehr günstigen Preis sein. Darüber hinaus gibt es so genannte programmierbare Relais, die einfachere Versionen sind, aber ein beeindruckendes Preis-Leistungs-Verhältnis und mehr Rechenleistung bieten, als in vielen Anwendungen erforderlich ist. Ein Beispiel wäre ein Wechselstromquellenwähler, der mit Hilfe von Drucktasten die gewünschte Quelle (Generator, Anschluss oder Wechselrichter oder zwischen einem Generator und einem anderen) auswählen kann, oder er kann im automatischen Modus arbeiten.