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Bezirksregierung Arnsberg
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Genehmigungs-Nr.:

V - 11 / 05 / 1

Genehmigungs-Datum:

20.04.2005

Hersteller:

SIEMAG GmbH, D-57250 Netphen

Bezeichnung:

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.

Unterlagen:             1

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),

                               1

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,

                               1

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.

Prüfbericht:

Nr. P04-00523 vom 30.06.2004,
AZ: SPS-St 11 KON, der Deutsche
Montan Technologie, Fachstelle für
Sicherheit - Seilprüfstelle -


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.