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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.