6.10. Zul.-Nr. V-10/04/1 +1. Erg. bis 4. Erg

Beschreibung der Geschwindigkeitsüberwachung

Die mit Standardbaugruppen des Systems SIMATIC S7-300 aufgebaute Geschwindigkeitsüber-
wachungseinrichtung mit der Gruppenbezeichnung SM 1493 der Fa. Siemens soll an von Hand
oder auch an automatisch betriebenen Treibscheiben-, Trommel- oder Bobinenförderanlagen mit
geregelten oder ungeregelten Antriebshäspeln mit einer maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit
von 4 m/s an Anlagen nach § 1 BVOS eingesetzt werden. Sie besteht aus einem zweikanalig
aufgebauten programmierbaren elektronischen Gesamtsystem in teildiversitärer Ausführung, bei
dem Standard-Baugruppen, Standard-Software-Bausteine und serielle Busübertragungssysteme
der Systemfamilie S7-300 der Fa. Siemens eingesetzt werden.

Das S7-300 System soll nicht nur für die Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung, sondern
getrennt davon auch für weitere sicherheitliche und/oder betriebliche Aufgaben an Anlagen nach
§ 1 BVOS eingesetzt werden, z. B. für die Verarbeitung der sicherheitsgerichteten Signale des
Sicherheits-, Fahrbrems- oder Abfahrsperrkreises oder für die einkanalige Umsetzung von
Steuerungs-, Automatisierungs-, Visualisierungs- und Diagnoseaufgaben in Kanal A des
Gesamtsystems. Die entsprechende Konfiguration muss im Rahmen der Genehmigung von
Schachtförderanlagen nach § 4 der BVOS geprüft und beurteilt werden.  

Die Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung besteht aus einem zweikanaligen gekoppelten
S7-300 System, wobei jeder Kanal in einem separaten SIMATIC S7-Baugruppenträger aufgebaut
wird. In jedem Baugruppenträger befindet sich eine Zentralbaugruppe (CPU) des Typs
CPU 3xxC-2DP (xx=13, 14, 15, 16, 17, 18), wobei in beiden Kanälen unterschiedliche
CPU-Typen verwendet werden. Die CPU’s verfügen über eine MPI-Schnittstelle
(MPI: Multi Point Interface), über die eine direkte BUS-Verbindung für den gegenseitigen
Datenaustausch zum gegenseitigen Vergleich zwischen den beiden Kanälen realisiert wird.
Zum Anschluss von dezentraler Peripherie ist auf jeder CPU-Baugruppe eine PROFIBUS
DP-Schnittstelle vorhanden. Die sicherheitsgerichteten Signale der Peripherie werden
entsprechend den beiden Kanälen A und B mit zwei voneinander unabhängigen
PROFIBUS DP-Linien an die CPU’s angeschlossen. Alle Prozesssignale werden mit den
Peripheriemodulen ET 200 eingesammelt bzw. ausgegeben. Diese Module sind alle Slaves
am PROFIBUS-DP. In jedem Baugruppenträger befinden sich weiterhin Peripheriebaugruppen
als digitale Ein- und Ausgabebaugruppen, so dass auch direkte Eingänge oder Ausgänge
möglich sind.

Für die Geschwindigkeitsistwerterfassung von Kanal A und B werden jeweils fest zugeordnete
Istwertgeber eingesetzt, wobei zumindest ein Geber vom Seilträger aus angetrieben wird. Als
Istwertgeber können sowohl optische Winkelschrittgeber des Typs FG 4 der Fa. Hübner/Giessen
eingesetzt werden wie auch Gleichstrom-Tachogeneratoren des Typs TDP, ebenfalls der
Fa. Hübner. Andere Typen sind mit entsprechenden Anpass-Schaltungen zulässig. Werden beide
Geber von einer Welle angetrieben, ist eine anlagenabhängige Wellenbruchüberwachung
erforderlich. Die entsprechende Konfiguration muss im Rahmen der Genehmigung von
Schachtförderanlagen nach § 4 der BVOS geprüft und beurteilt werden.

Die Signale der Winkelschrittgeber werden durch die S7-Zählerbaugruppe FM 350-2 erfasst und
verarbeitet (Schachtzähler); werden Gleichstrom-Tachogeneratoren eingesetzt, wird das analoge
Spannungssignal dem Peripherieeingangswort PEW 128 einer S7-Analogeingabebaugruppe
zugeführt und damit verarbeitet. Mit den Impulsauswertungen (bei Inkrementalgebern) oder den
Analogeingaben (bei Tachogeneratoren) werden in jedem Kanal und unabhängig voneinander die
internen Geschwindigkeitsistwerte gebildet und in die jeweilige CPU übertragen. Die internen
Geschwindigkeitssignale werden zur anderen Steuerung hin übertragen und in beiden Kanälen
auf Ungleichheit überwacht. Ein System mit zwei Winkelschrittgebern stellt die Basisvariante der
Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung dar.

Beim Einsatz eines Inkrementalgebers kann neben der Geschwindigkeit auch die Fördermittel-
position je Trum zur Ansteuerung eines Teufenzeigers ausgewertet und angezeigt werden
(Leuchtbalken zur Grobanzeige und digitale Feinanzeige). Ebenso ist eine wegabhängige
Geschwindigkeitsregelung möglich. Beides wird in Kanal A der Steuerung umgesetzt. Der
Teufenzeiger ist Gegenstand der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung. Über eine
PROFIBUS DP-Busanschaltung wird die Teufenanzeige angesteuert. Die Teufenanzeige
wird realisiert mit einem Personal Computer (Betriebssystem z. B. WINDOWS XP) mit
zugehörigem Monitor und mittels der Visualisierungssoftware (z. B. PROTOOL PRO)
erstellten Anzeige, die in eine Gesamtvisualisierung eingebettet sein kann. Durch Auswertung
der Positionsistwerte in der CPU des Kanals A der Steuerung können Signale wie „Einfahrsignal“
oder „Übertreiben“ ebenso wie Bereichsabfragen (Sohlenbereiche, 20m-Bereich) gebildet werden.

An eintrümigen Anlagen (Trommel- und Bobinenanlagen) sind mindestens zwei ortsfeste
Schachtschalter vorzusehen, ein Schachtschalter für die Einfahrüberwachung (50 %) im oberen
Schachtbereich, ein Schachtschalter für die Einfahrüberwachung (50 %) im unteren Schacht-
bereich. An zweitrümigen Anlagen ist pro Fahrtrum mindestens ein Schachtschalter für die
Einfahrüberwachung vorzusehen. Diese bistabilen Schachtschalter können gleichzeitig zur
Synchronisierung des Schachtzählers verwendet werden. Wenn erforderlich, können bei
Anlagen mit Zwischensohlenbetrieb zusätzliche Schachtschalter für die Synchronisierung des
Schachtzählers vorgesehen werden. Entsprechend TAS 3.7.2 kann an Anlagen mit einer
maximal zulässigen Fahrgeschwindigkeit von 2 m/s auf eine Einfahrüberwachung verzichtet
werden. Als Schachtschalter sollen Magnetschalter des Typs C25315-A39-A... des
Herstellers Siemens eingesetzt werden.

In beiden Kanälen des redundanten SPS-Systems werden zusätzlich zu den eigentlichen
Nutzfunktionen weitere Test- und Überwachungsfunktionen durchgeführt, um ein fehlerhaftes
Arbeiten eines der Kanäle zu erkennen. Durch diese Maßnahmen werden die beiden Kanäle
jeweils auf systeminterne und –externe Fehler überwacht. Diese Funktionen sind größtenteils
softwaremäßig realisiert und sind in ähnlicher Form bereits früher an zweikanaligen
SPS-Systemen vorgesehen worden.

Neben den Test- und Überwachungsfunktionen werden in jedem Kanal der Geschwindigkeits-
überwachungseinrichtung folgende Überwachungen realisiert:

Überwachung der Einfahrgeschwindigkeit (Einfahrüberwachung)
Überwachung der Maximalgeschwindigkeit
-  Überwachung der Schachtschalter (Fensterüberwachung oder Reihenfolge)
-  Gegenseitige Überwachung der Geschwindigkeits-Istwerte
-  Gegenseitige Überwachung der Weg-Istwerte
-  Sprungüberwachung bei der Erfassung des Weg-Istwertes
-  Wellenbruchüberwachung bei Anlagen mit beiden Gebern auf einer Welle
-  Endschalter aus der Wegerfassung (Übertreibschalter). 

Diese Überwachungsfunktionen sind per OP oder PC für Kanal A und Kanal B anlagenspezifisch
prüfbar ausgeführt. Gleichzeitig können Überwachungsfunktionen in Kanal A und/oder Kanal B
gebrückt werden. Dies führt zu einer Reduzierung der Maximalgeschwindigkeit des Förderhaspels.
 

Hinweise:

Es wird empfohlen, bei der Errichtung und Inbetriebnahme der zur Genehmigung beantragten
Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung mit der Gruppenbezeichnung 8SM1493, die
nachfolgend genannten Punkte a) bis i) zu beachten:

1. Bei den regelmäßigen Prüfungen der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
   gemäß § 13 der BVOS vom 04.12.2003 ist die Prüfanweisung des Herstellers
   (s. Antragsunterlagen) zu beachten.
2. Vom Hersteller ist für den jeweiligen Anwendungsfall eine Prüfanweisung beizuliefern,
   die ggf. gesonderte, speziell auf die Förderanlage bezogene Prüfhinweise beinhaltet.
3. Beim Antrag auf Genehmigung einer Schachtförderanlage nach § 4 BVOS ist eine
   vollständige Stückliste beizulegen, in der die verwendeten Baugruppen/Komponenten
   der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung dokumentiert sind.
4. Bei der Errichtung und auch beim Betrieb der Geschwindigkeitsüberwachungs-
   einrichtung in einer Anlage sind die einschlägigen EMV-Richtlinien zu beachten.
5. Werden elektrische Schaltungen eingesetzt, bei denen die Funktionen, aber nicht die
   technischen Ausführungen durch die Bauartzulassung festgelegt sind, so sind bei der
   Errichtung dieser Schaltungen die Anforderungen gemäß TAS 3.8.7. zu beachten.
6. Im eingebauten Zustand müssen die zu der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung
   gehörenden Baugruppen und Komponenten hard- und softwaremäßig eindeutig
   identifizierbar sein, z.B. bei der Hardware auf der Frontseite der Baugruppen.
7. Die in Betrieb befindlichen Baugruppen und Komponenten der Geschwindigkeitsüber-
   wachungseinrichtung dürfen bei der Instandhaltung oder bei der Wartung nur durch
   geprüfte Originalteile des Herstellers ersetzt werden.
8. Nach dem Austauschen von Baugruppen oder Komponenten durch identische Bauteile
   sind mindestens die mit diesen Baugruppen oder Komponenten realisierten Funktionen
   auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin zu prüfen.
9. Durch organisatorische Maßnahmen ist sicherzustellen, dass die in Betrieb befindlichen
   anlagenunabhängigen Softwareteile (Programme und zugehörige Dokumente sowie
   Daten) bei der Wartung und bei der Übertragung der Programme ggf. nach dem
   Austausch von Baugruppen nicht durch ungeprüfte Softwareteile ersetzt werden
   können.

Die beim Einsatz an Anlagen gemäß § 1 BVOS erforderlichen Änderungen und Erweiterungen
der Programme der eingesetzten Prozessorsysteme, die nicht eine Änderung der Bauartzulassung
erfordern, dürfen nur nach Rücksprache und mit Zustimmung der Abteilung 8 Bergbau und
Energie in NRW sowie der die Vorprüfung zur Genehmigung durchführenden Prüfstelle,
der DMT GmbH, Fachstelle für Sicherheit - Seilprüfstelle, vorgenommen werden. Im Rahmen
des Genehmigungsverfahrens nach § 4 der BVOS ist die jeweilige Variante der Geschwindigkeits-
überwachungseinrichtung anzugeben und zu dokumentieren.

Der vorliegende Prüfbericht Nr. P04-00358, DMT-SPS/Br vom 22.06.2004 darf ohne schriftliche
Genehmigung der DMT GmbH, Fachstelle für Sicherheit - Seilprüfstelle, nicht auszugsweise
vervielfältigt werden.

1.Ergänzung der Geschwindigkeitsüberwachung vom 24.01.2005

Bei sonst unveränderter Bauweise der Geschwindigkeitsüberwachungeinrichtung vom Typ
8SM 1493 können wahlweise eigensichere Schachtmagnetschalter zur berührungslosen
Positionserfassung und Endlagenüberwachung verwendet werden.

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

2.Ergänzung der Geschwindigkeitsüberwachung vom 22.09.2005

Bei sonst unveränderter Bauweise der Geschwindigkeitsüberwachungeinrichtung vom Typ
8SM 1493 können wahlweise eigensichere Schachtmagnetschalter zur berührungslosen
Positionserfassung und Endlagenüberwachung verwendet werden.

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

3.Ergänzung der Geschwindigkeitsüberwachung vom 25.10.2011

Zur Berechnung der realen Teufe und der realen Fördermittelgeschwindigkeit (in Abhängigkeit
der Trommel und Seilgeometrie) an Trommelanlagen ohne Seilscheibe darf die implementierte
Software in beiden Steuerungen um die Bausteine FB 47 (Korrektur der Teufe) und FB 48
(Korrektur der Fördergeschwindigkeit) ergänzt werden.

Darüber hinaus dürfen die im Genehmigungsantrag angegebene Software- Bausteine in der
angepassten/ergänzten Version verwendet werden.

4.Ergänzung der Geschwindigkeitsüberwachung vom 23.10.2019

Neben den bisher genehmigten CPU sollen auch die Nachfolgetypen (Register 1 bis 4) eingesetzt
werden.
Zusätzlich zu den bisher genehmigten Ausgabebaugruppen soll auch die Digitalausgabebaugruppe
SM 322, DO 16 x DC 24 V/0,5 A eingesetzt werden. Die 16 potentialgetrennten Ausgänge
(Ausgangstrom: 0,5 A, Lastnennspannung:24 V DC) dieser Baugruppe sind geeignet zur Ansteuerung
von Magnetventilen, Gleichstromschützen und Meldeleuchten.
Die bisher für den Einsatz genehmigten Schachtschalter sollen um die Variante mit der Schutzart
„eigensicher“ ergänzt werden.
Neben der bisher genehmigten alphanumerischen Teufenanzeige mit Profibus- Anschluss sollen
alphanumerische LED- Display (8-stellige 5x7 Dot- Matrix- Anzeigen) mit Profibus- Anschluss des
Typs mitex FI Profibus LED 1x8 der Fa. microSYST Systemelectronic GmbH, 92670 Windischeschenbach
eingesetzt werden.