Zulassungs- Nr. :
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B-21/94/1 (N3)
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Zulassungs-Datum:
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26.09.2003
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Hersteller:
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Siemag GmbH, Netphen
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Bauart:
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Elektrohydraulischer Bremsapparat mit regelbarer Bremskraft bei Sicherheitsbremsung
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Kennzeichen:
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Ausführung der mehrkanaligen Scheibenbremseinrichtung mit einer digitalen elektrischen Steuerung und Regelung
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Unterlagen:
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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)
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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
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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
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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
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Prüfbericht:
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DMT-Fachstelle für Sicherheit – Seilprüfstelle – Nr. P03 – 00768 – vom 16.09.2003
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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:
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1 Master CPU Simatic S7 Typ 315-2DP für die Steuerung des Hydrauliksystems und für übergeordnete Überwachungsaufgaben
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4 Slave CPU Simatic S7 Typ CP 342-5 für die Bildung der Regelkanäle 1 bis 4
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4 Busanschaltungen IM 151 mit ET200S-Schnittstellenbaugruppen für die Anbindung der vier Bremsenständer als dezentrale Peripherie.
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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:
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Überwachung der Spannungsversorgung
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Stellungsüberwachung der Bremselemente
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Bremsscheibentemperaturüberwachung
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Antivalenzüberwachung
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Bildung der Automatikfunktionen „Vorfluten“, „Nachsetzen“ und „Lüften“
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Ersatzdruckregelung
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Tachoüberwachung
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Bremsdrucküberwachung
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Speicherdrucküberwachung
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Programmablaufüberwachung
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Überwachungen der Datenschnittstellen
Die wesentlichen Funktionen der vier identischen Slave-SPS sind:
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Überwachung der Spannungsversorgung
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Antivalenzüberwachung
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Sendefehler
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Tachoüberwachung
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Bremsdrucküberwachung
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Fahrbremsventil Soll-Istwertvergleich
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Programmablaufüberwachung
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Slave-Hüllkurvenüberwachung
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Slave Drehzahlregler
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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:
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Infolge eines Fehlers wird von den Bremskrafterzeugern eines Kanals die volle Bremskraft aufgebaut.
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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
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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.
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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.
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Als Ersatz für defekte Bauteile und Geräte sowohl in der digitalen elektrischen Steuerung als auch in der hydraulischen Steuerung dürfen nur Originalersatzteile verwendet werden.
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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.
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Jeder Bremsapparat ist mit einem Leistungsschild nach TAS 3.9.1.4. mit mindestens folgenden Daten zu versehen: Hersteller, Fabrik-/Fertigungsnummer, Baujahr, Zulassungsnummer.
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Den jeweiligen Ausführungen der Bremskrafterzeuger sind die Federkennlinien beizufügen.
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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.
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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.
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Die Leitungen zwischen dem Hydraulikaggregat und den Bremskrafterzeugern sind so zu verlegen, dass ein Quetschen oder andere Beschädigungen sicher ausgeschlossen werden können.
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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:
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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.
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Die Überwachung der Bremskrafterzeuger soll wahlweise mit ohmschen oder induktiven analogen Wegaufnehmern oder mit Mikroschaltern erfolgen können.
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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.
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