Mehr Sicherheit im Tunnel- und Bergbau

Mehr Sicherheit
im Tunnel- und Bergbau

Neben höchstmöglicher Sicherheit ist die Verfügbarkeit von unter Tage verwendeten Maschinen besonders wichtig. Ein hoher Integrationsgrad der Automatisierungstechnik bringt in diesem Zusammenhang entscheidende Vorteile. Am Beispiel einer neuen Teilschnittmaschine wird gezeigt, dass nicht nur der Betreiber, sondern auch der Maschinenbauer von hochintegrierter Automatisierungstechnik profitiert.

Teilschnittmaschinen der IBS Industriemaschinen-Bergbau-Service GmbH, einem Unternehmen der Schmitt Werke in Bischofsheim/Rhön, sind weltweit im Tunnel- und Bergbau im Einsatz. Ihren guten Ruf verdanken sie der hohen Innovationskraft, die sich in einer kontinuierlichen Steigerung von Sicherheit und Bedienkomfort niederschlägt. Auch die jüngste Entwicklung, die Teilschnittmaschine SM 150, bringt eine deutliche Erleichterung für den Bediener: Die Bedienkabine ist nicht mehr auf der Maschine selbst untergebracht, sondern kann über ein Spezialkabel bis zu 500m davon abgesetzt werden. Eine mithilfe eines radarbasierten Teleremote-Operator-Assistance-Systems erstellte Computeranimation in der Kabine ersetzt den direkten Blick auf die Ortsbrust, der oft durch Staubentwicklung stark eingeschränkt ist. Von entscheidender Bedeutung ist, dass die Bedienkabine in einem Querschlag aufgestellt werden kann und damit im Falle eines Gasausbruchs aus dem Gefahrenbereich einer etwaigen Druckwelle und den mit giftigen Gasen und Staub angereicherten schlechten Wettern genommen ist.

Erhöhte Anforderungen an die Automatisierungstechnik

Zur Kapselung der Automatisierungstechnik auf der Maschine ist eine schlagwettergeschützte Station vorgeschrieben. Das Panzerglas für das Fenster in der 2cm dicken Stahltür muss Granatenbeschuss widerstehen, um zugelassen zu werden. Grund für diese Sicherheitsvorkehrungen: Im Falle einer Explosion oder eines Brandes innerhalb des Schaltschrankes muss gewährleistet sein, dass hiervon nichts nach außen dringen kann und ein schlagendes Wetter (Grubengasexplosion) auslösen könnte. Das Risiko einer Funkenbildung muss deshalb durch eine geeignete Zündschutzart minimiert werden. Sollte sich ein Funke bilden, muss die Explosion auf den Innenraum des Schaltschranks begrenzt bleiben. Im Außenbereich werden Staub- und Funkenentwicklung im Betrieb u.a. durch Wassernebel- oder Schneidspurbedüsungssysteme minimiert. Die Einbindung von Einrichtungen zum Schutz vor Schlagwetter und mechanischem Verschleiß erfordert fehlersichere Automatisierungstechnik. Die neue Siemens-Automatisierungslösung unterstützt das Sicherheitskonzept und sorgt zudem für erhöhte Verfügbarkeit und damit für einen besonders wirtschaftlichen Betrieb der Hightech-Maschine. Sven Erb, Leiter der Elektrokonstruktion bei IBS: „Der hohe Integrationsgrad von Simatic-Controllern, eigensicherer dezentraler Peripherie, Comfort Panel, Simocode pro Geräten und Sirius-Schalttechnik im TIA-Portal hat den Ausschlag für die gewählte Lösung gegeben.“

Integrierte Sicherheitsfunktionen, erhöhte Verfügbarkeit

Die SM 150 ist mit Drucksensoren und Gaswächtern für die umgebende Atmosphäre ausgerüstet. Die entsprechenden Nothaltkreise sind in die zentrale Steuerung, eine fehlersichere Simatic S7-300 integriert. Diese ersetzt die beiden bisherigen Steuerungen, die Standard- und sicherheitsgerichtete Aufgaben getrennt voneinander bearbeiteten. Step 7 im TIA-Portal als gemeinsames Engineeringwerkzeug ersetzt die beiden bisher benötigten Tools, zusätzliche Kommunikationsverbindungen entfallen. Das erleichtert die Projektierung, erhöht die Flexibilität und macht Fehlersuche und -behebung effizienter. Die Verfügbarkeit nimmt zu, der Betrieb ist sicherer. Für die Visualisierung und Diagnose ist ein Simatic Comfort Panel in den Schaltschrank eingebaut. Darüber wird auch die eigensichere Peripherie ET 200 iSP am Profibus diagnostiziert. Aus dem Portfolio der ET 200 iSP sind fehlersichere Baugruppen, die für Applikationen bis SIL 3 zugelassen sind, im Einsatz. Sven Erb: „Da die ET 200 iSP eine Zulassung für die Gerätegruppe I Kategorie M2 besitzt, ist sie die ideale Anbindung für die eigensicheren Stromkreise auf der Maschine. Vorher wurden Koppler verwendet, die eigensichere Signale zu nicht eigensichern Signalen gewandelt haben. Diese Koppler mussten im Fehlerfall händisch ausgemessen werden: Sensor, Sensorleitung, Koppelkarte, Stationsverkabelung oder SPS-Eingang waren dabei gesondert zu überprüfen. Mit ET 200 iSP ist es möglich, alle Fehler, von der Steuerung bis zum Sensor, mit entsprechender Bausteinauswertung direkt am Panel zu visualisieren. Die Fehlersuche wird dadurch extrem vereinfacht, außerdem können wir etwa die Hälfte der Bauteile für diese Funktionen einsparen.“ Entsprechendes gilt für die Motormanagement- und Steuergeräte Simocode pro. Sie registrieren die erhöhte Stromaufnahme bei mechanischen Blockaden und schützen die zugehörigen Motoren durch sofortiges Abschalten. Gegenüber den bisherigen deutlich trägeren Thermoschutzeinrichtungen kommt es zu wesentlich weniger Verschleiß. Die Motoren erreichen eine deutlich längere Lebensdauer. Zusätzlich sind alle Sirius-Vakuumschütze, die eingesetzt werden, um die Wärmeentwicklung im Schaltschrank zu begrenzen, in die Projektierung integriert und können über das Comfort Panel diagnostiziert werden. Sie können Spannungsschwankungen von 200 bis 277V ausgleichen. Sven Erb: „Von besonderer Bedeutung für die Verfügbarkeit der Maschine ist die Tatsache, dass das komplette TIA-Portal-Projekt inklusive Parametrierung der eingebundenen Geräte auf den fehlersicheren Simatic-Controller geladen wird. Sollte beispielsweise ein Simocode pro Gerät oder eine Anschaltung der dezentralen Peripherie ausfallen, genügt es, eine neue Baugruppe zu stecken – die Parametrierung wird automatisch auf das Ersatzgerät aufgespielt. Spezielles Know-how ist für die Instandsetzung nicht erforderlich. Ein neuerliches Parametrieren und Inbetriebnehmen kann entfallen.“

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Siemens AG
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