Genehmigungs-Nr.:
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V - 11 / 05 / 1
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Genehmigungs-Datum:
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20.04.2005
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Hersteller:
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SIEMAG GmbH, D-57250 Netphen
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Bezeichnung:
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STGE + POS
Digitale zweikanalige rechnerunterstützte mit zusätzlichen Funktionen ausrüstbare Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung des Typs STGE für von Hand oder auch automatisch gesteuerte Förderhäspel in Anlagen nach § 1 BVOS, die mit Treibscheiben, Trommeln oder Bobinen sowie mit geregelten oder ungeregelten Antrieben ausgerüstet sein können.
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Unterlagen: 1
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Aktenordner, Bez.-Nr. 1/3, Stand vom 10.10.2003, mit dem Antrag vom 23.03.2001, den Beschreibungen des Aufbaus, der Funktionen, der Prüfung und der eingesetzten elektrischen sowie elektronischen Betriebsmittel (Hardware),
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Aktenordner, Bez.-Nr. 2/3, Stand vom 21.07.2003, mit den Beschreibungen der eingesetzten S7-System-Hardware sowie der zusätzlichen elektrischen und elektronischen Betriebsmittel,
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Aktenordner, Bez.-Nr. 3/3, Stand vom 21.07.2003, der anlagenunabhängigen und anlagenabhängigen Software einer digitalen Geschwindig- keitsüberwachungseinrichtung des Typs STGE mit optional integriertem Bildschirmteufenzeiger des Typs POS.
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Prüfbericht:
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Nr. P04-00523 vom 30.06.2004, AZ: SPS-St 11 KON, der Deutsche Montan Technologie, Fachstelle für Sicherheit - Seilprüfstelle -
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Beschreibung der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung:
Die digitale Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung des Typs STGE ist jeweils von der Erfassung über die Auswertung bis hin zur Ausgabe durchgängig mit aktiver zweikanaliger Redundanz ausgeführt. In jedem Kanal werden Baugruppen des programmierbaren elektronischen Systems der Serie S7-300 sowie systemkonforme Baugruppen und Systemsoftware des Herstellers Siemens AG eingesetzt, so dass jeder Kanal insgesamt auch als eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) betrachtet werden kann.
In den beiden Kanälen sind die redundanten zentralen CPU-Baugruppen hard- und softwaremäßig so konzipiert, dass sie nicht nur die Aufgaben zur Geschwindigkeitsüber- wachung, sondern auch weitere sicherheitlich bedeutsame Aufgaben, z.B. die des Sicherheits-, Fahrbrems- oder Abfahrsperrkreises sowie auch nicht-sicherheits- relevante betriebliche Aufgaben übernehmen können; z.B. die der automatischen Antriebssteuerung.
Beim Einsatz als STGE+POS sind in beiden Kanälen die Zentraleinheiten jeweils über Repeater-Baugruppen und jeweils einen zugeordneten eigenen Feldbus (Processing Field Bus bzw. Profibus) mit einem jeweils zugeordneten Bildschirmgerät verbunden, dessen Bildschirm (Touch-Screen) auch für die Eingabe von Anlagenparametern oder von Testwerten für die Prüfung der Geschwindigkeitsüberwachung verwendet wird. Die Schacht- bzw. Teufenzähler werden in beiden Kanälen programmtechnisch mit Hilfe der S7-Systeme gebildet. Die Synchronisierung der programmierten und von eigenen zugehörigen Impulsgebern versorgten Schachtzähler sollen mit mindestens 2 im Schacht montierten Magnetschaltern realisiert werden, d.h. mit mindestens einem Magnetschalter je Trum.
Die beiden Kanäle 1 und 2 bzw. die beiden SPS-Systeme SPS 1 und SPS 2 sind ggf. durch einen MPI-Bus miteinander verbunden, der den nicht-sicherheitsrelevanten Datenaustausch, z.B. Teufenwerte, Fehlermeldungen o.ä., zwischen der Geschwindigkeitsüberwachung und der SPS einer Maschinensteuerung bewerkstelligt.
Die Ausführung der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung ist in mehreren Varianten möglich und zwar im Wesentlichen
- in integrierter Bauweise, d.h. die S7-Systeme sind mehr oder weniger funktionstechnisch
bei der Steuerung und Überwachung, z.B. als Sicherheits-, Fahrbrems- oder Abfahrsperrkreis, der Antriebsmaschine wirksam,
- in separater Bauweise, d.h. die S7-Systeme sind unabhängig von der Steuerung und
Überwachung der Antriebsmaschine und auch nicht im Rahmen der automatischen Antriebssteuer- oder -reglung wirksam.
Für den Einsatz in Anlagen gemäß § 1 BVOS sind weiterhin folgende Ausführungen zu unterscheiden:
- Einrichtungen die für eine Höchstgeschwindigkeit von 4 m/s ausgelegt sind und
Einfahrüberwachungen (50 %-vmax) beinhalten, d.h. mit mindestens 2 Schachtmagnetschaltern , ausgeführt sind, sowie
- Einrichtungen die für eine Höchstgeschwindigkeit von 2 m/s zugelassen sind und
ohne Einfahrüberwachungen, d.h. ohne Schachtmagnetschalter, ausgeführt werden können.
Beim Einsatz an von Hand oder auch automatisch gesteuerten Trommel- oder Bobinenförderanlagen mit geregelten oder ungeregelten Antriebshäspeln sind die für Trommel- und Bobinenförderanlagen spezifischen zusätzlichen Anforderungen der TAS zu beachten.
Wirkungsweise:
In jedem Überwachungskanal werden die Geschwindigkeits-Istwerte der Fördermittel mit einem elektronischen Impulsgeber erfasst, der formschlüssig von dem Seilträger angetrieben wird. Die Impulse der Geber sowie die Meldungen der Magnetschalter im Schacht, der Einfahrüberwachungsschalter, werden von dem o.g. SPS-System erfasst und sowohl hinsichtlich der Höchst- und der Einfahrgeschwindigkeit als auch hinsichtlich der Wegerfassung programmtechnisch ausgewertet. Beim Überschreiten der programmierten Grenzwerte wird zweikanalig durch Auslösung des Sicherheitskreises die Sicherheitsbremse ausgelöst. Die Auslösung erfolgt in jedem der beiden Kanäle über zugeordnete Relais, die hard- und softwaremäßig auch auf Redundanzverlust überwacht werden. Mit den Trumen zugeordneten programmierten synchronisierbaren Schacht- bzw. Teufenzählern werden unabhängig von der optionalen Teufenausgabe die Fahrwege der Fördermittel erfasst.
In beiden Kanälen werden jeweils voneinander verschiedene zentrale Rechnereinheiten (Zentraleinheiten oder Central Processing Units bzw. CPU’s) eingesetzt und zwar im Kanal 1 (SPS 1) die CPU S7-315-2DP sowie in dem Kanal 2 (SPS 2) die CPU S7-314. Jeder der beiden Kanäle, d.h. die SPS 1 und SPS 2, kommuniziert über zugeordnete kanalinterne Baugruppen (Kommunikationsprozessoren) und nachgeschaltete dem jeweiligen Kanal zugeordnete eigene Busleitungen (serielle Datenübertragungen) mit der jeweils redundanten kanalexternen zentralen Rechnereinheit (CPU) des jeweils anderen Kanals. Insgesamt betrachtet erfolgt somit ein redundanter Daten- und Signalaustausch zwischen den beiden Kanälen.
Kanalinterne Überwachungen:
Für die Erkennung und gegen die Wirksamkeit von gefährlichen, aktiven und auch passivsystem- bzw. kanalinternen Fehlern sind unter anderem bereits bewährte Sicherheitsmaßnahmen ergriffen worden und zwar:
- Überwachung der Systemtakte, der Programmabläufe in den beiden SPS-Systemen
sowie der Systemtakte der Datenübertragungssysteme durch hardwaremäßig realisierte Watch-Dogs.
- Die Überwachung der Abarbeitungsreihenfolge der sicherheitsrelevanten Programm-
sowie Funktionsbausteine erfolgt in Anlehnung an das Staffelholzprinzip.
- Die sicherheitsrelevanten Kabel und Leitungen werden auf Kurzschluss und Unter-
brechung überwacht.
- Die sicherheitsrelevanten Verknüpfungsergebnisse in den beiden SPS-Systemen
sowie die Redundanz der sicherheitsrelevanten beiden Ein- und Ausgangsebenen sowie der Prozessabbild- und -ausgabespeicher werden mit Wirkung auf den Sicherheitskreis überwacht.
- Die sicherheitlich bedeutsamen Merkerbereiche werden durch Speichertests und
durch asynchrone bzw. zeitlich unterschiedliche Verarbeitungszyklen auf ihre Wechselfähigkeit bzw. Hängenbleiben (Stuck-at-Fehler) und sporadische zufällig auftretende Fehler überwacht.
- Die Sicherung und Überwachung der Profibus-Datenübertragung erfolgt durch
standardisierte und mit Prüfroutinen überwachte Telegramme, die mit einer Hammingdistanz < 4 übertragen werden.
- Ferner sind zur Vermeidung von wirksamen gleichartigen zufälligen Fehlern in
beiden Kanälen unterschiedliche Programmorganisationen realisiert worden, so dass - identische sicherheitsrelevante Funktionsbausteine nicht in gleichen Speicherbereichen abgelegt sind, und - durch unterschiedliche Programmlängen sich unterschiedliche und nicht synchronisierte Programmlaufzeiten ergeben, so dass zum gleichen Zeitpunkt nicht gleiche Programmteile bearbeitet werden.
- Die mit Programmen realisierten Schacht- bzw. Teufenzähler werden in jedem
Kanal programmtechnisch auf unzulässige Zählersprünge und damit beim Synchronisieren der Zähler jeweils auch auf Überschreitung der maximalen Abweichung von +/- 5 m ebenfalls mit Wirkung auf den Sicherheitskreis überwacht.
Hinweise:
Im Rahmen der beantragten Bauartvarianten ist eine integriert und mit zwei Bildschirmgeräten ausgeführte Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung des Typs STGE +POS (Baumuster) geprüft worden. Der Einsatz einer nicht integrierten bzw. separaten Ausführung erfordert zwar keinen neuen Antrag, jedoch eine Ergänzung dieser Bauartgenehmigung. Diese kann jedoch erst erteilt werden, wenn ein entsprechendes Baumuster errichtet, geprüft und mit Erfolg in Betrieb genommen worden ist.
Im Laufe der Nutzung der Geschwindigkeitsüberwachung sind seitens des Betriebes keine Maßnahmen erforderlich, die einen Eingriff des Betriebes in die geprüften Programme erfordern.
Bei geänderten Seillängen oder geänderten Seilträgerdurchmessern erfolgen die Korrekturen der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung und ggf. des Teufenzeigers (Seilrilleneinlaufkorrektur) getrennt in beiden Kanälen mit Hilfe einer Einstellanweisung von Hand durch Justierung von Parametern der Anwendersoftware.
Änderungen und Erweiterungen der Programme sowie der die internen Funktionen, Wirkungs- und Arbeitsweisen bestimmenden Systemparameter der verwendeten programmierbaren elektronischen S7-Systeme der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung dürfen nur nach Rücksprache und mit Zustimmung der prüfenden Abteilung Bergbau und Energie in NRW der Bezirksregierung Arnsberg vorgenommen werden.
Es wird empfohlen, bei der Errichtung und Inbetriebnahme von Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtungen des beantragten Typs STGE+POS die nachfolgend genannten Punkte a) bis l) zu beachten:
a) Bei den regelmäßigen Prüfungen der Geschwindigkeitsüberwachungs- einrichtung gemäß § 13 BVOS ist die Prüfanweisung des Herstellers (s. Antragsunterlagen) zu beachten.
b) Vom Hersteller ist für den jeweiligen Anwendungsfall eine Prüfanweisung beizuliefern, die ggf. gesonderte, speziell auf die Förderanlage bezogene Prüfhinweise beinhaltet.
c) Bei der Errichtung und auch beim Betrieb einer Geschwindigkeitsüber- wachungseinrichtung in einer Förderanlage sind die einschlägigen EMV-Richtlinien zu beachten, z.B. beim Betrieb der Förderanlage sollten Funkgeräte bzw. Funktelefone nicht in unmittelbarer Nähe der zentralen Rechnerbaugruppen eingesetzt werden.
d) Die Betriebs- und Wartungsanleitung des Herstellers ist zu beachten. Sie ist in der Nähe des Bedienungsstandes auszuhängen oder auszulegen.
e) Werden elektrische Schaltungen eingesetzt, bei denen die Funktionen, aber nicht die technischen Ausführungen durch die Bauartgenehmigung festgelegt sind, so sind bei der Errichtung dieser Schaltungen die Anforderungen gemäß TAS Nr. 3.8.7. zu beachten.
f) Im eingebauten Zustand müssen die zu der Geschwindigkeitsüberwach- ungseinrichtung gehörenden Baugruppen und Komponenten hard- und softwaremäßig eindeutig identifizierbar gekennzeichnet sein, z.b. bei der Hardware auf der Frontseite der Baugruppen.
g) Die in Betrieb befindlichen Baugruppen und Komponenten der Gesch- windigkeitsüberwachungseinrichtung dürfen bei der Instandhaltung oder bei der Wartung nur durch geprüfte Originalteile des Herstellers ersetzt werden.
h) Nach dem Austauschen von Baugruppen oder Komponenten durch identische Bauteile sind mindestens die mit diesen Baugruppen oder Komponenten realisierten sicherheitlichen und ggf. auch betrieblichen Funktionen auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin zu prüfen.
i) Durch organisatorische Maßnahmen ist sicherzustellen, dass die in Betrieb befindlichen anlagenunabhängigen Softwareteile (Programme und zugehörige Dokumente sowie Daten) bei der Wartung, insbesondere bei der Software-Wartung, und bei der Einleitung der Programme ggf. nach dem Austausch von Baugruppen nicht durch ungeprüfte Softwareteile ersetzt werden können.
j) Die ggf. an eine Busverbindung der Geschwindigkeitsüberwachungs- einrichtung angeschlossenen zum S7-System konformen Baugruppen müssen zum einen in Richtung der Geschwindigkeitsüberwachungs- einrichtung rückwirkungsfrei sein und zum anderen dürfen diese Baugruppen die systeminternen und -externen Funktions- und Wirkungsweisen der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung sowie die implementierten Anlagenparameter nicht verändern oder beeinflussen können.
k) Die anlagenunabhängigen sowie die anlagenabhängigen Programme in den angeschlossenen rechnergesteuerten Baugruppen oder deren Anlagenparameter dürfen nicht so verändert bzw. parametriert werden, dass sie die dem Antrag zugrundeliegenden systeminternen und -externen Wirkungs- und Funktionsweisen der Geschwindigkeitsüberwachungs- einrichtung verändern oder erweitern.
l) Die anlagenabhängigen Programme in den rechnergesteuerten Baugruppen der Geschwindigkeitsüberwachung oder deren Parameter dürfen nicht so verändert bzw. parametriert werden, dass sie systemintern den Multitasking- betrieb des Rechnersystems einschalten bzw. auslösen.
Der vorliegende Prüfbericht Nr. P04-00523, SPS-St 11 KON vom 30.06.2004 darf ohne schriftliche Genehmigung der DMT GmbH, Fachstelle für Sicherheit - Seilprüfstelle, nicht auszugsweise vervielfältigt werden.
Diese Genehmigung ist jederzeit widerruflich; sie kann entschädigungslos zurückgezogen werden, wenn die in den Verkehr gebrachten Betriebsmittel nicht den der Genehmigung zugrunde liegenden Ausführungen entsprechen.
Hinweis:
Die ursprüngliche Bauartzulassung behält nach Übergang der bestehenden Rechte der SIEMAG GmbH 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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