Steuerung

Die Steuerung wird unter anderem mit der DIN 56950 7.6.2.2 Befehlseinrichtung für maschinentechnische Einrichtungen geregelt.
Dazu gehört:
Die Bewegungsrichtung muß von einem Hubbefehlsgeber eindeutig angezeigt werden.
Ein kurzes Aufflackern einer Leuchte die aufgrund von Wegfall der Versorgungsspannung entsprechend der vorhin beschriebenen Maßnahme, nicht mehr anzeigt, erfüllt diese Funktion nicht.
Bei Gegenläufigen Bewegungen sind diese eindeutig anzuzeigen.
Die Bewegung muß zum Stillstand kommen, wenn der Hubbefehlsgeber losgelassen wird (Totmanschaltung).
Die Hubbefehlsgeber müssen gegen unbeabsichtigter und unbefugter Betätigung gesichert sein.
Bei mehreren Steuerstellen muss der Fahrtbefehl gegen die anderen steuerungen verriegelt sein.

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.1.1 Asynchrone Gruppenfahrt ohne Gruppenabschaltung

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.1.2 Asynchrone Gruppenfahrt mit Gruppenabschaltung

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.2 Synchrone Gruppenfahrt

DIN 56950 Abschnitt 7.7 Sicherheitsbezogene Funktionen und Steuerfunktionen im Fehlerfall

Für elektrische, elektronische und programmierbare Funktionen ist eine Gefahrenanalyse durchzuführen.
Für das System folgt eine Gesammtgefahreneinschätzung nach DIN EN 61508.
Die allgemeinen Anforderungen an Steuerfunktionen im Fehlerfall sind in der DIN EN 60204-32 (VDE 0113 Teil 32) beschrieben.

DIN 56950 Abschnitt 7.7.2 Vorsehen von Redundanz

Schützsteuerung
Typische Schützsteuerung innerhalb eines Zuges
Schützsteuerung
Ebenfalls ein Beispiel einer Schützsteuerung im Zug

Schütze und Relais in Schutzeinrichtungen sind grundsätzlich redundant auszuführen und zusätzlich zu überwachen. Man spricht hier auch von zwangsgeführten Relais, deren weiteres Kontaktpaar mechanisch mit dem ersten verbunden ist, um ein Aneinanderkleben der Arbeitskreise durch Schaltabbrand, signalisieren zu können. Redundant bedeutet einen zweiten unabhängigen Weg wie z.B. zeitverzögertes Abschalten der Versorgungsspannung, oder Sicherheitsschaltungen gemäß der nach dem Risiko geforderten Klasse und dementsprechender Ausführung.

DIN 56950Abschnitt 7.9.3 Programmierbare Steuerung bei sicherheitsrelevanten Funktionen

Einkanalige programmierbare Steuerungen dürfen nicht für sicherheitsrelevante Funktionen verwendet werden.
Zweikanalige programmierbare Steuerungen können für sicherheitsrelevante Funktionen verwendet werden und müssen mindesten SIL 3 Aufweisen.

DIN 56950Abschnitt 7.10 Programmierbare Steuerungen ohne sicherheitsrelevanten Funktionen

Keine Besonderen Anforderungen um z.B. Gruppen zu bilden. Keinen Einfluss auf sicherheitsrelevante Funktionen. Die Anwahlrückmeldung muss rechnerunabhängig angezeigt werden.
Geschwindigkeits und Positionswerte dürfen vom Rechner weiterverarbeitet werden, wenn Sie nicht für das sicherheitsrelevante Erreichen von Zielpunkten genutzt werden.

Steuerung mit Schütze im Steuerrack
Beispiel einer Steuerung mit Schütze im Steuerrack

Schütze im Steuerrack (Schützsteuerung)

Dieses System das nur die Pasengewendete Stromversorgung dem Kettenzug zuliefert, erlaubt nur eine Gruppenbildung ohne Gruppenabschaltung, da eine Rückmeldung der Signale zur Steuerung fehlt und damit keine gesamte Gruppe beim Auftritt eines Fehlers angehalten werden kann.

Schütze im Kettenzug

Steuerung des Zuges über Datenprotokoll
Steuerung des Zuges über Datenprotokoll, der Zug beinhaltet alle Leistungsschalter und sind in sich autark.

Sehr deutlich sind zwei Wendeschütze die verriegelt die Antriebsrichtung schalten, sowie ein in reihe geschaltetes Hauptschütz als redundantes Schaltelement zur Not-Abschaltung zu erkennen. Tritt hier ein Kontaktkleben an einem Schütz auf, so muß der Service am Kettenzug erfolgen der dann oft schwer erreichbar in der Decke hängt, im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen System. Vorteil bei einer Verkabelung wie nebenstehend gezeigt ist bei diesem System das Fehlermeldungen an die Steuerung gesendet werden können. Eine Gruppenabschaltung wird hierbei möglich.

Fehler in der elektronischen Steuerung dürfen ein Stillsetzen nicht verhindern. Wird ein Fahrtsignal allein durch ein Halbleiter geschaltet, so kann ein Schluß des Halbleiters erfolgen. Diese Steuerung beinhaltet Gefahrenpotential.

Steuerungssystem über bidirektionale Digitale Bus Steuerung.

DMX ist Unidirektional und damit für eine Ansteuerung nicht geeignet, da eine Fehlermeldung zur Steuerung nicht erfolgt. Weiterhin ist ein DMX Signal bei Störungen ohne Fehlererkennung und erfüllt somit keine Anforderungsklasse. Ethernetsignale weisen den Nachteil auf das je mehr Teilnehmer sich das Netz teilen die Datenkollision das Netz immer stärker ausbremst. Ein Echtzeitverhalten ist damit nicht mehr zu gewährleisten. Folglich ist eine Störfalltolleranz nicht vorhersehbar und damit scheidet das Ethernetsystem für Sybchronfahrten aus. Bleiben die bewährten Industriebussysteme wie CAN-Bus, Interbus … die der Anforderung gerecht werden.

Sternförmige Vernetzung

Steuerung über Sternförmige Vernetzung
Sternförmige Vernetzung

Nachteil: höherer Verkabelungsaufwand
Vorteil: Der Ausfall eines Motors beeinträchtigt die Funktionsweise der anderen Motoren nicht.
Sind die Treiber galvanisch getrennt, so kann selbst ein Schlußauf der Leitung die Funktionsweise der anderen Züge nicht beeinträchtigen.

Ring Vernetzung

Ring Vernetzung
Beispiel eines Ringverkabelung

Vorteil:einfacher Verkabelungsaufwand
Nachteil: Der Ausfall eines Motors beeinträchtigt die Funktionsweise der folgenden Motoren.
Ein Havariertes Prerig, bei dem nur ein Motor ausgefallen ist, lässt sich leichter handhaben als wenn eine gesamte Motorengruppe ausgefallen ist.
Dieses Beispiel ist als Ring aufgebeut, so das ein zweiter Fehler erst ein Kreissegment lahm legt.

Vergleichsliste der Bussysteme

 ProfibusInterbusCANLONASIEthernet 100Base
TopologieLinieRingLinie, SternBeliebigLinie,Stern, BaumSternförmig ab Multiport-Repeater
BusleitungslängeCu: 100m bei 12Mbit/s 200m bei 1.5Mbit/s
400m bei 500kbit/s 1000m bei 187.5kbit/s 1200 bei < 93.5kbit/s LWL: mehrere km
400m max. 13km auf Cu Basis40m bei 1Mbit/s 620m bei 100kbit/s 10km bei 5kbit/s1200m bei 39kbit/s
130m bei 1.25Mbit/s Powerline:
50m-5km bei 5kbit/s Cenelec Band A 9-95kHz
100m Erweiterbar mit Repeater bis max. 300mMinimal: 2.5m Cu: 100m bei 100BaseTX LWL: 412m bei 100BaseFX
Übertragungsrate9.6kbit/s
19.2kbit/s
93.75kbit/s
187.5kbit/s
500kbit/s (FMS)
1.5Mbit/s (DP)
12Mbit/s (DP)
500kbit/s konstant 5kbit/s
100kbit/s
10kbit/s
9,8kbit/s
19.5kbit/s
39.1kbit/s
78.1kbit/s
156.3kbit/s
312.5kbit/s
625kbit/s
1.25Mbit/s
167kbit/s100Mbit/s
Je nach Übertragungs-rate und Datenmenge1ms 1E/A bis 7.8 ms bei 1096 E/AJe nach Übertragungs-rate und DatenmengeJe nach Übertragungs-rate und DatenmengeMinimal 500µs 5ms bei 31Slaves 10ms bei 62 SlavesMinimal 500µs 5ms bei 31Slaves 10ms bei 62 SlavesUndefiniert
ÜbertragungsmediumZweileiter Cu RS 485 Zweileiter CU mit Hilfsenergie (IEC1158-2) Lichtwellen-leiterTwisted Pair Glasfaser Funk InfrarotZweileiter Cu OptischVerdrillte 2-Drahtleitung (Powerline 230VAC oder DC) LWL Funk Infrarot Koax. Tf. LeitungSpez. Zweileiter CU (Daten und Hilfsenergie)Twisted Pair LWL
Anzahl Teilnehmer32 pro Segment 126 maximal (mit Repeater)256 Stationen maximal 4096 E/ATheoretisch unbegrenzt Abhängig vom Pysical LayerJe nach Übertragungs-typ bis 128 pro Segment31(je 4E, 4A: Total 124E, 124A) 62 (je 4E, 3A: Total 248E, 186A)100 Stationen pro Segment 1024 Stationen pro Netzwerk
Telegramm-Länge256 WorteTypische Grösse 128 ByteMinimal 72 Byte
Nutzdaten-Länge244 Byte8 Byte1-228 Byte1 Byte1 . . . 1500 Byte
Steuerung von Punktzuganlagen und die gängigen Bussysteme in der Übersicht

 

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