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Bezirksregierung Arnsberg
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Zulassungs- Nr. :

B-21/94/1 (N3)

Zulassungs-Datum:

26.09.2003

Hersteller:

Siemag GmbH, Netphen

Bauart:

Elektrohydraulischer Bremsapparat mit regelbarer Bremskraft bei
Sicherheitsbremsung

Kennzeichen:

Ausführung der mehrkanaligen Scheibenbremseinrichtung  mit einer
digitalen elektrischen Steuerung und Regelung

Unterlagen:

Dokumentation der elektrischen Steuerung und Hydraulikplan
1. Inhaltsverzeichnis (2 Seiten)
2. Beschreibung der elektrischen Steuerung (21 Seiten)
3. Softwarebeschreibung der elektrischen Steuerung (49 Seiten)
4. Kontroll- und Prüfanweisung (25 Seiten)
5. Stromlaufpläne Zeichnungsnummer 0601 1272/4 (131 Seiten)
    entsprechend der Auflistung im Blatt „Gruppenübersicht +0 Blatt 2“
6. Stückliste zur elektrischen Bremsensteuerung Stand 12.06.2003 (16 Seiten)
7. Hydraulikplan 0248399/1 Stand 09.08.02 (1 Blatt)

 

Softwaredokumentation Stand 11.09.2003 für die Master-SPS CPU 315 Teil 1
1. Visualisierung
2. Symbolik (16 Seiten)
3. Listings der Organisationsbausteine
4. Listings der FB´s
5. Listings der FC´s

 

Softwaredokumentation Stand 11.09.2003 für die Master-SPS CPU 315 Teil 2
1. Listing der DB´s
2. Belegung
3. Programmstruktur
4. Querverweise
5. Netz-Konfiguration
6. Hardware-Konfiguration

 

Softwaredokumentation Stand 26.06.2003 für die Slave-SPS CPU 314 (Regelkanäle 1 bis 4)
Bremse 1-4 Symbolik
1. Bremse 1-4 FC´s
2. Bremse 1-4 DB´s
3. Bremse 1-4 Belegung
4. Bremse 1-4 Programmstruktur
5. Bremse 1-4 Querverweise
6. Bremse 1-4 Hardwarekonfiguration

Prüfbericht:

DMT-Fachstelle für Sicherheit – Seilprüfstelle –
Nr. P03 – 00768 – vom 16.09.2003

Aufbau und Wirkungsweise:

Die Bremseinrichtung kann an Fördermaschinen, Förderhäspeln oder anderen Antriebsmaschinen
von Anlagen nach § 1 der BVOS eingesetzt werden. Die Bremseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie bei Fahrbremsung mit kontinuierlich veränderbarer Fahrbremskraft und bei Sicherheits-
bremsung mit geregelter Sicherheitsbremskraft wirkt. Wird von Hand oder nach dem Ansprechen
von Sicherheitseinrichtungen die Sicherheitsbremse ausgelöst, erfolgt das Stillsetzen der Fördermittel
durch eine auf einen konstanten Verzögerungswert hin geregelte Bremskraft.

Der Nachtrag bezieht sich nur auf die neue, in Digitaltechnik ausgeführte mehrkanalige elektrische
Steuerung und Regelung der Bremseinrichtung. Die hydraulischen Teile der Bremseinrichtung
bleiben unverändert.

Die mehrkanalige digitale Bremsensteuerung besteht aus Komponenten des Simatic S7-300-Systems
des Herstellers Siemens. Sie ist als Master-Slave-System auf der Basis von insgesamt 5 speicher-
programmierbaren Steuergeräten konzipiert. Der interne Datenverkehr zwischen den CPU und
der externe Datenverkehr mit der dezentralen Peripherie läuft über einen seriellen L2DP-Bus
(Profibus), ergänzt um parallelen Datenaustausch. Die gesamte elektrische Bremsensteuerung
ist einschließlich der Stromversorgung über 5 unterbrechungsfreie Spannungsversorgungen (USV)
in eigenen Schaltschränken untergebracht. Sie stellt ein eigenständiges System dar, das unabhängig
von den Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen der Antriebsmaschine ist. Der Signal-
austausch mit der übergeordneten Steuerung der Antriebsmaschine erfolgt über definierte
Schnittstellen in Gestalt von Koppelrelais. Signale, an die die Anforderungen an Sicherheits-
stromkreise nach TAS 3.8.7 gestellt werden müssen, werden zweikanalig über getrennte Relais
und über unterschiedliche Ein- und Ausgabebaugruppen der SPS gebildet und auf Redundanz-
verlust überwacht.

Die wesentlichen Funktionsgruppen der digitalen Bremsensteuerung sind:

  1. 1   Master CPU Simatic S7 Typ 315-2DP für die Steuerung des Hydrauliksystems und
         für übergeordnete Überwachungsaufgaben

  2. 4   Slave CPU Simatic S7 Typ CP 342-5  für die Bildung der Regelkanäle 1 bis 4

  3. 4   Busanschaltungen IM 151 mit ET200S-Schnittstellenbaugruppen für die Anbindung
         der vier Bremsenständer als dezentrale Peripherie.

  4. 1 Visualisierungssystem OP170B

Dieses in eine der Schaltschranktüren eingebaute Operator-Panel besteht aus einem Bildschirm
mit Tastatur. Es dient der Störungsanzeige, der Diagnose, der Visualisierung und der Unterstützung
von Test- und Prüffunktionen.

Jeder Regelkanal verfügt über einen eigenen Tachogenerator, mit dem die aktuelle Fahrgeschwindigkeit
gemessen wird. Bei Auslösung der Sicherheitsbremse wird, ausgehend vom aktuellen Signalwert, der
Geschwindigkeitssollwert in Gestalt einer abnehmenden Rampe bis auf Null heruntergeführt. Der
digitalen Geschwindigkeitsregelung ist ein ebenfalls digitaler Druckregelkreis unterlagert. Über den
Lüftdruck innerhalb der dem Kanal zugeordneten Bremskrafterzeuger wird die Bremskraft so
beeinflusst, dass sich eine konstante Verzögerung ergibt.

Die wesentlichen Funktionen der Master-SPS sind:

  • Überwachung der Spannungsversorgung

  • Stellungsüberwachung der Bremselemente

  • Bremsscheibentemperaturüberwachung

  • Antivalenzüberwachung

  • Bildung der Automatikfunktionen „Vorfluten“, „Nachsetzen“ und „Lüften“

  • Ersatzdruckregelung

  • Tachoüberwachung

  • Bremsdrucküberwachung

  • Speicherdrucküberwachung

  • Programmablaufüberwachung

  • Überwachungen der Datenschnittstellen

Die wesentlichen Funktionen der vier identischen Slave-SPS sind:

  • Überwachung der Spannungsversorgung

  • Antivalenzüberwachung

  • Sendefehler

  • Tachoüberwachung

  • Bremsdrucküberwachung

  • Fahrbremsventil Soll-Istwertvergleich

  • Programmablaufüberwachung

  • Slave-Hüllkurvenüberwachung

  • Slave Drehzahlregler

  • Slave-Druckregler

Das gesamte sicherheitstechnische Konzept der mehrkanaligen Steuerung setzt voraus, dass
das gleichzeitige Versagen zweier oder mehrerer Kanäle ausgeschlossen werden kann. Eine
Fehlfunktion in einem der vier Kanäle kann dazu führen, dass in diesem Kanal keine oder die
volle Bremskraft aufgebracht wird. Der Nachweis, dass sich in beiden Fällen keine unzulässigen
Bremsverzögerungen einstellen, muss vor der Errichtung einer Förderanlage und bei der
Abnahmeprüfung erbracht werden. Hierzu sind Bremsberechnungen nach TAS 3.11 bzw.
TAS 3.12 für folgende Fälle aufzustellen:

  1. Infolge eines Fehlers wird von den Bremskrafterzeugern eines Kanals die volle Bremskraft
    aufgebaut.

  2. Infolge eines Fehlers wird von den Bremskrafterzeugern eines Kanals keine Bremskraft
    aufgebaut.

Es dürfen sich durch die Addition der Bremskräfte des fehlerhaften Kanals mit den Bremskräften
der intakten Kanäle keine unzulässigen Verzögerungswirkungen einstellen. Bei der Abnahmeprüfung
sind diese Fehler zu simulieren, und die sich einstellende Verzögerung ist zu messen.

Wenn durch die digitale Bremsensteuerung fehlerhafte Zustände erkannt werden, die die Fähigkeit
eines Kanals, die Sicherheitsbremskraft ordnungsgemäß zu regeln, in Frage stellen, kann der
einzelne Regelkanal durch die übergeordnete Master-SPS auf die sogenannte „Ersatzdruckregelung“
umgeschaltet werden. Der Kanal wirkt dann durch das Aufrechterhalten eines Restdrucks mit
konstanter Teilbremskraft.

Zu jeder nach dieser Bauartzulassung ausgeführten Bremseinrichtung ist vom Hersteller dem
Betreiber eine Bedienungs- und Wartungsanweisung mitzuliefern. Darin sind Art, Umfang,
Häufigkeit und der zuständige Personenkreis für alle an der Bremseinrichtung vorzunehmenden
Wartungsarbeiten und Prüfungen einschließlich der Prüfungen durch Sachverständige in Form
von Tabellen angegeben und beschrieben.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der Steuerung ist durch die Nachtragsunterlagen festgelegt.
Die verwendeten elektrischen Betriebsmittel und deren schaltungstechnische Verbindung sind
in den Schaltplänen und in den „Stücklisten zur elektrischen Bremensteuerung“ genau spezifiziert.
Bei der jeweiligen Errichtung der Bremsensteuerung muss deren Ausführung entsprechend auf
Übereinstimmung mit den Bauartzulassungsunterlagen geprüft werden.

Die hydraulischen und  elektro-hydraulischen Bauteile der Bremsensteuerung sind im
Hydraulikschema 0248399 und in den Gerätelisten der Dokumentationsunterlagen zur
Ursprungs-Bauartzulassung hinsichtlich Fabrikat und Typ festgelegt und spezifiziert. Bei
jeder Ausführung einer Bremseinrichtung ist dem Betreiber vom Hersteller eine detaillierte
Stückliste und die erforderlichen technischen Unterlagen einschließlich einer Wartungsanweisung
für die hydraulischen Teile der Bremsensteuerung zur Verfügung zu stellen. Als Ersatz für
elektrische und hydraulische Bauteile und Baugruppen der Bremsensteuerung dürfen nur
Originalersatzteile verwendet werden.

Die Programme aller 5 SPS sind vollständig auf maschinenlesbaren Datenträgern (CD-ROM)
und als Programmausdruck archiviert. Jeweils ein Exemplar der CD wird bei der DMT-Fachstelle
für Sicherheit - Seilprüfstelle und bei der Bezirksregierung Arnsberg, Abteilung 8 Bergbau und
Energie in NRW als zulassende Behörde hinterlegt.

Hinweise

  1. Zu jeder ausgeführten Bremsensteuerung sind vom Hersteller alle Dokumente, die Teil
    der geprüften Unterlagen sind, und zusätzlich eine vollständige Dokumentation des
    Hydraulikaggregates einschließlich detaillierter Stücklisten und Wartungs- und
    Bedienungsanweisungen beizuliefern. Diese Unterlagen sind erforderlichenfalls noch
    um anlagenspezifische Festlegungen zu ergänzen. Die Betriebs- und Wartungsanweisungen
    des Herstellers sind vom Betreiber zu beachten. Sie sind in der Nähe des Bedienungsstandes
    auszuhängen oder auszulegen.

  2. Die Wahl der Bauteile, die Ausführung der elektrischen Schaltungen innerhalb der
    Bremsensteuerung und die Software sind durch den vorliegenden Nachtrag zu den
    Bauartzulassungsunterlagen festgelegt, die hydraulischen Komponenten sind in den
    Ursprungsunterlagen der Bauartzulassung spezifiziert. Bei der jeweiligen Errichtung der
    Bremsensteuerung müssen sie entsprechend auf Übereinstimmung mit den genannten
    Bauartzulassungsunterlagen geprüft werden. Funktionale Änderungen in der Software
    sind nach erfolgter Abnahmeprüfung im Rahmen der Inbetriebnahme nur in Anwesenheit
    eines Sachverständigen erlaubt.

  3. Als Ersatz für defekte Bauteile und Geräte sowohl in der digitalen elektrischen Steuerung
    als auch in der hydraulischen Steuerung dürfen nur Originalersatzteile verwendet werden.

  4. In ausgeführten Bremsensteuerungen müssen alle elektrischen und hydraulischen
    Bauelemente durch dauerhafte Kennzeichnungen und anhand der Stückliste eindeutig
    identifizierbar sein. Elektronische Baugruppen in Einschubtechnik müssen an ihrer
    Frontseite identifizierbar sein.

  5. Jeder Bremsapparat ist mit einem Leistungsschild nach TAS 3.9.1.4. mit mindestens
    folgenden Daten zu versehen: Hersteller, Fabrik-/Fertigungsnummer, Baujahr,
    Zulassungsnummer.

  6. Den jeweiligen Ausführungen der Bremskrafterzeuger sind die Federkennlinien beizufügen.

  7. Das Auswechseln von Bauteilen der Bremsensteuerung durch nicht identische Bauteile ist
    nur zulässig, wenn der Hersteller oder die Prüfstelle die gleichartige Funktion geprüft und
    bescheinigt hat.

  8. Vor der Errichtung von Bremsapparaten entsprechend diesem Bauartzulassungsantrag
    muss aufgrund der Anlagendaten die Anzahl der erforderlichen Bremskrafterzeuger und
    deren Aufteilung auf die vier Kanäle festgelegt werden. Vor der Inbetriebnahme muss
    durch Bremsversuche sowohl für leere Fördermittel als auch für die betriebsübliche
    Überlast in beiden Fahrtrichtungen nachgewiesen werden, dass sich bei treibenden
    Fördermitteln auch bei der Simulation von Fehlern in einem Kanal keine unzulässigen
    Verzögerungswerte ein-stellen. Dabei sind die Fälle „ungewollter Aufbau der vollen
    Bremskraft durch beliebigen Einfachfehler“ und „vollständiges Versagen des Brems-
    kraftaufbaus durch beliebigen Einfachfehler in einem Kanal“ beide theoretisch durch
    entsprechend modifizierte Bremsberechnungen nach TAS 3.11 und durch praktische
    Messungen der Verzögerungswirkung unter Einfluss des jeweils simulierten Fehlers
    zu kontrollieren. 

  9. Die Leitungen zwischen dem Hydraulikaggregat und den Bremskrafterzeugern sind
    so zu verlegen, dass ein Quetschen oder andere Beschädigungen sicher ausgeschlossen
    werden können.

  10. Die mehrkanalige Steuerung, die Gegenstand dieses Nachtrags ist, ist auf 4 aktive Kanäle
    ausgelegt. Zusätzliche weitere Kanäle können im Rahmen dieser Bauartzulassung als
    passive Kanäle zur Erhöhung der Verfügbarkeit im Fehlerfall vorgesehen werden. Die
    Umschalt- und Rangiereinrichtungen müssen im Rahmen des Erlaubnis- bzw. des Betriebs-
    planzulassungsverfahrens geprüft werden.

Ergänzung:

  • Die Zahl der „Kanäle“ des Bremsapparates soll nicht mehr festgelegt, sondern frei wählbar sein.
    Es sollen zukünftig „n“ aktive Kanäle eingesetzt werden können, wobei n eine Zahl größer oder
    gleich 2 ist. Die Zahl der Kanäle soll auf die Größe, die konstruktive Ausführung und die
    Lastverhältnisse der jeweils damit auszurüstenden Fördermaschine abgestimmt werden können.
    Es besteht die Möglichkeit, weitere „passive“ Kanäle zur Erhöhung der Verfügbarkeit im Fehlerfall
    vorzusehen. Eine Ausführung mit 3 aktiven Kanälen und 1 passivem Kanal wird in den Unterlagen
    als „3+1-kanalige Bremse“ bezeichnet.

  • Die Überwachung der Bremskrafterzeuger soll wahlweise mit ohmschen oder induktiven
    analogen Wegaufnehmern oder mit Mikroschaltern erfolgen können.

  • Einige Baugruppen der S7-Systeme und Sensoren sollen durch Nachfolgetypen oder
    alternative Typen mit gleicher Funktion ersetzt werden.

Hinweise:

Die im Zulassungsbescheid zum 3. Nachtrag vom 26.09.2003 der Bezirksregierung Arnsberg
Abteilung 8 Bergbau und Energie in NRW enthaltenen Empfehlungen a) bis j) gelten weiterhin.
Als weitere Empfehlung kommt hinzu:

k) In einer n-kanalig ausgeführten Version dieser mehrkanaligen Bremse sind auch die Sollwert-
    geber des Fahrbremshebels und die Überwachungstachos der Regelkanäle mindestens n-fach
    auszuführen. Eine gemeinsame Nutzung dieser Sensoren für zwei oder mehrere Kanäle ist
    nicht zulässig.

Die ordnungsgemäße Funktion und die Ausführung der schaltungstechnischen Anbindung der
optional verwendbaren Schalter oder Wegaufnehmer an die ET200–Terminal-Module muss im
Rahmen des Genehmigungsverfahrens auf Errichtung geprüft und beurteilt werden.

Diese Zulassung ist jederzeit widerruflich; sie kann entschädigungslos zurückgezogen werden,
wenn die in den Verkehr gebrachten Betriebsmittel nicht den der Bauartprüfung zugrunde
liegenden Ausführungen entsprechen.

Hinweis: 

Die ursprüngliche Bauartzulassung behält nach Übergang der bestehenden Rechte der
Siemag GmbH, Netphen an dieser Zulassung auf die SIEMAG TECBERG GmbH,
35708 Haiger
bei sonst unveränderter Bauart der Betriebsmittel und Anlagenteile ihre
Gültigkeit, wenn die Betriebsmittel und Anlagenteile mit Namen und gegebenenfalls mit
dem Zeichen des letztgenannten Unternehmens gekennzeichnet sind.