Sensorik im Aufzug am Sensorik im Aufzug am ... - Henning GmbH
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WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
<strong>Sensorik</strong> <strong>im</strong> <strong>Aufzug</strong> <strong>am</strong><br />
Beispiel einer<br />
Geschwindigkeits- g und<br />
Beschleunigungsüber-<br />
wachungseinheit<br />
h i h i<br />
Dipl. Ing.<br />
H. Bohnenstengel<br />
Wi Wittur K+S K S <strong>GmbH</strong>, G bH<br />
Schwelm, 15.06.2009
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Inhalt<br />
THEMENÜBERSICHT<br />
�� S<strong>Sensorik</strong> ik / PESSRAL / SIL<br />
� Normative Grundlagen g für PESSRAL<br />
� Anwendungsgebiete bei Systemen und<br />
Komponenten<br />
� Auswirkung von PESSRAL auf Wartung und<br />
BBetrieb i b<br />
� Chancen und Nutzen elektronischer<br />
Sicherheitssysteme<br />
� Anwendung PESSRAL bei
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
<strong>Sensorik</strong><br />
� <strong>Sensorik</strong> bezeichnet in der Technik die<br />
Wissenschaft und die Anwendung g von Sensoren<br />
zur Messung und Kontrolle von Veränderungen<br />
von technischen, biologischen und umgebenden<br />
Systemen.<br />
� Gemeins<strong>am</strong> ist der technischen <strong>Sensorik</strong>, dass sie<br />
,<br />
technische Produkte behandelt, die in der Regel<br />
nichtelektrische Messgrößen in elektrische Signale<br />
wandeln.
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
PESSRAL / SIL<br />
PESSRAL:<br />
SIL:<br />
„Progr<strong>am</strong>mable P bl Electronic El t i Safety S f t Systems S t in i<br />
Safety Related Applications for Lifts“<br />
„Progr<strong>am</strong>mierbare elektronische<br />
Sicherheitssysteme in sicherheitsrelevanten<br />
A<strong>Aufzug</strong>sanwendungen“ f d “<br />
„Safety Integrity Level“
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Normenlage<br />
Bis 2005 Ab 2006<br />
RICHTLINIE 95/16/EG<br />
RICHTLINIE 95/16/EG<br />
HARMONISIERTE NORMEN HARMONISIERTE NORMEN<br />
EN81 EN81-1:1998 1:1998<br />
EN81 EN81-2:1998 2:1998<br />
SICHERHEITSSCHALTUNG<br />
nach Kapitel 14.1.2<br />
EN81 EN81-1:1998 1:1998 / A1: 2005<br />
EN81 EN81-2:1998 2:1998 / A1: 2005<br />
SICHERHEITSSCHALTUNG<br />
nach Kapitel Kapitel 14 14.1.2 1 2<br />
P E S S R A L<br />
inkl. SIL<br />
nach Kapitel 14.1.2.6
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Designvorgaben für PESSRAL<br />
ZUORDNUNG SIL – SAFETY INTEGRITY LEVEL<br />
�� Auflistung der elektrischen<br />
Sicherheitseinrichtungen in den Tabellen A.1<br />
und A.2 <strong>im</strong> Anhang A<br />
� Jeder Sicherheitseinrichtung wird separat ein<br />
eigener g SIL zugeordnet g (Im ( <strong>Aufzug</strong>sbau g von SIL 1<br />
bis max. SIL 3)
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Designvorgaben für PESSRAL<br />
BAUMUSTERPRÜFUNG Ü<br />
� PESSRAL = SICHERHEITSBAUTEIL ! =><br />
Baumusterprüfung nach neuem Anhang F.6<br />
erforderlich<br />
� Dokumentation der getroffenen Maßnahmen <strong>im</strong><br />
Bereich Entwurf und Implementierung<br />
� Beschreibung Software-Architektur und<br />
Wechselwirkung g Software/Hardware<br />
� Validierung Software-Entwurf und –Codierung<br />
� S ft dH d Püf d h<br />
� Software- und Hardware-Prüfung durch<br />
Verifizierung der ausgewählten Maßnahmen z.B.<br />
über Fehlers<strong>im</strong>ulation (Grundlage: IEC 61508-2 und IEC
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten<br />
SYSTEMEBENE<br />
�� Einsatz bei <strong>Aufzug</strong>ssteuerung oder be<strong>im</strong><br />
Sicherheitskreis<br />
�� Komplexe Verknüpfung und Auswertung von<br />
Signalen mehrerer elektrischer Sicherheitseinrichtungen<br />
g nur über PESSRAL sinnvoll und<br />
effizient realisierbar<br />
�� Im Fehlerfall Unterscheidung möglich, welche Art<br />
von Fehler aufgetreten ist => Maßnahmen zur<br />
Herstellung des sicheren Zustandes in Abhängigkeit<br />
der Art bzw. der Schwere des Fehlers<br />
� Wegfall bzw. kleinere Bauweise von Komponenten
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten<br />
KOMPONENTENEBENE - Beispiele<br />
Notendschalter<br />
Geschwindigkeitsbegrenzer<br />
Fahrkorbtürverriegelung<br />
Schachtkopf:<br />
PPufferhubverzögerungs ff h b ö<br />
schaltung (ETS)<br />
Schachttür-<br />
verriegelung i l<br />
Schlaffseilschalter Schachtgrube:<br />
g<br />
Pufferhubverzögerungsschaltung<br />
(ETS)
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten<br />
KOMPONENTEN - Geschwindigkeitsbegrenzer<br />
�� Begrenzer mit Sperrklinke benötigen<br />
größere Rollendurchmesser bei<br />
steigenden g Geschw. => einheitliche<br />
Baugröße nur für sehr begrenzte<br />
Bereiche möglich<br />
� Trägheit der mechanischen Messung<br />
führt bei hohen Beschleunigungen (z.B.<br />
Freifall) teilweise zum drastischen<br />
Ansteigen der Auslösegeschwindigkeit<br />
=> >kiti kritischer h Zustand, Z t d wenn max.<br />
zulässiger Wert für Fangvorrichtung<br />
überschritten wird !
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten<br />
KOMPONENTEN - Geschwindigkeitsbegrenzer<br />
�� Aktuelle Konzepte überwachen<br />
praktisch nur definierte<br />
Geschwindigkeitsschwellwerte<br />
g<br />
=> mit PESSRAL können sehr einfach<br />
auch Wege und Beschleunigungen<br />
erfasst bzw. überwacht werden.<br />
� Häufig verwendete Zusatzfunktionen<br />
(Fernauslösung, Absinkschutz,<br />
Inkrementalgeber) bei konventionellen<br />
PProdukten d kt tteilweise il i nur mit it<br />
aufwendigen Anbauten umsetzbar
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Auswirkung auf Wartung und Betrieb<br />
RECHTLICHE GRUNDLAGEN<br />
BetrSichV<br />
BETRIEBSSICHERHEITSVERORDNUNG<br />
„überwachungsbedürftige „ü „überwachungsbedürftige ü überwachungsbedürftige Anlagen müssen nach dem STAND D<br />
DER TECHNIK montiert, installiert und betrieben werden“<br />
Umsetzung Stand der Technik durch Anwendung von<br />
TRBS TRBS-REGELWERK<br />
REGELWERK<br />
Technische echnische Regeln egeln<br />
für Betriebs etriebsSicherheit icherheit<br />
z.B. TRBS 1111<br />
TRBS 1201<br />
HARMONSIERTE NORM<br />
VDI VDI-RICHTLINIEN<br />
RICHTLINIEN<br />
EN 13015<br />
z.B. VDI 3810<br />
(Betreiben und Instandhalten<br />
Instandhaltung von<br />
von gebäudetechnischen<br />
Aufzügen und Fahrtreppen<br />
Anlagen – Aufzüge)
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Auswirkung auf Wartung und Betrieb<br />
BETROFFENE PERONENKREISE<br />
�� Umfassenden Überblick s<strong>am</strong>t Definitionen gibt EN<br />
13015<br />
�� Beispiele für beeinflusste Personenkreise:<br />
- Instandhaltungsunternehmen<br />
- kompetente Instandhaltungsperson<br />
- Hersteller<br />
- Montagebetrieb<br />
- Betreiber einer Anlage<br />
- Benutzer einer Anlage<br />
-ZÜS Ü (Zugelassene ÜÜberwachungsstelle)
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Auswirkung auf Wartung und Betrieb<br />
BETROFFENE AKTIVITÄTEN<br />
�� Neben EN 13015 beschreiben auch TRBS 1111,<br />
TRBS 1201 und VDI 3810 eine Vielzahl von<br />
Tätigkeiten, die durch den Einsatz von PESSRAL<br />
eine ÄÄnderung<br />
erfahren werden<br />
� Beispiele p Aktivitäten nach TRBS 1111 bzw. 1201:<br />
Vorschrift Abschnitt Aktivitäten<br />
TRBS 1111 Kapitel 3 Gefährdungsbeurteilung<br />
Kapitel 4<br />
Sicherheitstechnische Beurteilung<br />
überwachungsbedürftiger Anlagen<br />
TRBS 1201<br />
Kapitel 3<br />
Ermittlung und Festlegung erforderlicher<br />
Prüfungen
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Auswirkung auf Wartung und Betrieb<br />
BETROFFENE AKTIVITÄTEN<br />
� Beispiele Aktivitäten nach EN 13015:<br />
Vorschrift Abschnitt Aktivitäten<br />
EN 13015 Kapitel 4. Erstellung von Instandhaltungsanweisungen<br />
Kapitel 5. Risikobeurteilung<br />
Kapitel 6. Personenbefreiung<br />
Anhang A.1 Geschwindigkeitsbegrenzer und Spannrolle:<br />
- Prüfung der Funktionsfähigkeit,<br />
- Prüfung des Schalters<br />
Elektrische Sicherheitseinrichtungen:<br />
- Prüfung der Funktionsfähigkeit; Prüfung der Sicherheitskette;<br />
- Prüfung auf Einbau der richtigen Sicherungen<br />
Fahrkorbtür:<br />
- Prüfung des Türschließkontakts oder -verriegelung<br />
Schachtzugänge:<br />
- Prüfung der Funktion der Schachttürverriegelung<br />
Notendschalter:<br />
- Prüfung der Funktionsfähigkeit<br />
Haltestellen:<br />
- Prüfung der Anhaltegenauigkeit in der Haltestelle<br />
Anhang A.2 Rohrbruchsicherung/Durchflussbegrenzer:<br />
- Prüfung der Funktionsfähigkeit
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Chancen und Nutzen<br />
VORTEILE FÜR AKTIVITÄTEN<br />
� Elektronische Sicherheitssysteme können<br />
AAufwand f and für die laufende la fende Wartung Wart ng reduzieren<br />
red ieren<br />
� Vorteile von Fernwartungssystemen werden erst<br />
ddurch h PESSRAL voll ll ausgeschöpft hö ft werden d können kö<br />
� Wartungszentrale kann meist nur das Auftreten<br />
einer i Störung Stö detektieren, d t kti aber b nicht i ht die di Art A t der d<br />
Störung oder die zugehörige Ursache<br />
�� Di Die di direkte kt Kommunikation K ik ti mit it progr<strong>am</strong>mierbaren i b<br />
Systemen wird wesentliche Fortschritte für die<br />
<strong>im</strong>mer stärker angestrebte, bedarfsorientierte<br />
Wartung bringen
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Chancen und Nutzen<br />
VORTEILE FÜR AKTIVITÄTEN<br />
� Systeme und Komponenten mit PESSRAL werden<br />
die Möglichkeiten der Fehlerdiagnose vor or Ort, Ort und nd<br />
vor allem die der Ferndiagnose deutlich<br />
verbessern e besse<br />
� Die Fehleranalyse wird schneller und eindeutiger<br />
als a s bbisher s e du durchgeführt c ge ü t werden e de können ö e<br />
� Zeiträume, in denen Aufzüge wegen Störung außer<br />
Betrieb sind, werden sich verkürzen<br />
� Aktive, zustandsorientierte Kommunikation mit<br />
progr<strong>am</strong>mierbaren Systemen erleichtert die Früh<br />
erkennung von verschlissenen Bauteilen, und<br />
sorgt für zeitgerechten Austausch
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Chancen und Nutzen<br />
VORTEILE FÜR PERSONENKREISE<br />
� Hauptmotivation für verstärkten Einsatz<br />
elektronischer Sicherheitssysteme Sicherheitss steme ist die<br />
Erhöhung der Sicherheit<br />
�� BBenutzer t von A<strong>Aufzug</strong>sanlagen f l werden d von der d<br />
gesteigerten Sicherheit profitieren, aber auch die<br />
Betreiber, et e be , da UUnfälle ä e uund d de deren e Folgen o ge ppraktisch a t sc<br />
<strong>im</strong>mer auch auf diese zurückfallen (Haftung!)<br />
�� Traditionelle Sicherheitseinrichtungen werden nur<br />
<strong>im</strong> Zuge der wiederkehrenden Prüfungen<br />
untersucht.<br />
=> > PESSRAL hi hingegen müssen ü bbedingt di t ddurch h die di<br />
zugeordneten Vorschriften und Maßnahmen,<br />
praktisch eine permanente Selbstüberwachung
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Chancen und Nutzen<br />
VORTEILE FÜR PERSONENKREISE<br />
� Elektronische Sicherheitssysteme können<br />
Risiko Risikozustände stände teilweise teil eise schon <strong>im</strong> Vorhinein<br />
erkennen, und Bedrohung für den Benutzer durch<br />
vorzeitige o e t ge Stillsetzung St set u g vermeiden e e de<br />
� PESSRAL ermöglichen bei Störungen eine<br />
selektive se e t e St Stillsetzung set u g des <strong>Aufzug</strong>es, u uges, wodurch odu c ddie e<br />
Anzahl der Fälle mit eingeschlossenen Personen<br />
sicher deutlich reduziert werden kann<br />
� Instandhaltungsunternehmen werden mit weniger<br />
Aufwand eine höhere Verfügbarkeit gewährleisten<br />
kö können (Schlagwort (S hl t „bedarfsorientierte b d f i ti t Wartung“)<br />
W t “)
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
GRUNDKONZEPTION VON EOS<br />
� Wittur hat 2009 den neuen Begrenzer<br />
EOS (Electronic OverSpeed-governor)<br />
auf den Markt gebracht<br />
� EOS verwendet zur Messung und<br />
Auswertung der Geschwindigkeit ein<br />
elektronisches Sicherheitssystem<br />
entsprechend Anforderungen für SIL 3<br />
�� PPatentiertes t ti t KKonzept, t basierend b i d auf f<br />
Kombination von elektronischer<br />
Geschwindigkeitsmessung mit<br />
bewährter Mechanik zur Erzeugung<br />
der Einrückkraft
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
GRUNDKONZEPTION VON EOS<br />
� Abnahme der Geschwindigkeit von Welle der<br />
Umlenkrolle<br />
� Auswertung über 2-kanalige Sicherheitselektronik<br />
�� Si Sicherheitselektronik h h it l kt ik gibt ibt Signal Si l zum Öffnen Öff des d<br />
Sicherheitskreises bzw. zum Auslösen des<br />
Bremsmechanismus<br />
µP 1<br />
Öffnen<br />
Sicherheitsskreises<br />
des<br />
Drehende<br />
SSensoren<br />
n<br />
Welle<br />
µP 2<br />
Elektrische<br />
Vorabschaltung<br />
Auslössung<br />
Brremsmechanismuss<br />
Zugkraft<br />
<strong>im</strong> Begrenzerseil<br />
Mechanische<br />
Auslösung
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
EINSATZBEREICH und d OPTIONEN<br />
� Leistungsdaten für Basiskriterien:<br />
Par<strong>am</strong>eter Einsatzgrenzen<br />
Fahrtrichtung für mech. Auslösung: Abwärts oder beide Fahrtrichtungen<br />
Nenngeschwindigkeit: 0,30 – 3,50 m/s<br />
Auslösegeschwindigkeit: 0,42 – 4,38 m/s<br />
Seildurchmesser: 6 / 6,5 / 8 mm<br />
Max<strong>im</strong>ale Förderhöhe: 120 m<br />
Bremskraft <strong>am</strong> Seil: 800 N<br />
� Verfügbare Optionen:<br />
- Fernauslösung<br />
- Vorabschaltung mit 2 Öffnerkontakten<br />
- Absinkschutz gegen unkontrollierte Fahrkorbbewegung<br />
-Temporär e po ä reduzierte edu e te Auslösegeschwindigkeit us ösegesc d g e t ( (Inspektion) spe t o ) -<br />
Überwachung der Beschleunigung<br />
- Ausgangssignal für Positionierung
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
VORTEILE EOS – Ei Einheitliche h itli h Baugröße B öß<br />
Durchmesser<br />
Umlenkrolle<br />
[mm]<br />
300<br />
250<br />
200<br />
Diagr<strong>am</strong>m gültig für<br />
Seildurchm. 6 und<br />
6,5mm<br />
Verlorener<br />
Raum !<br />
EOS<br />
Verlorener<br />
Raum !<br />
1,0 2,0<br />
3,0<br />
+ Weniger<br />
Platzbedarf<br />
+ Gleichbleibende<br />
Außenabmessungen<br />
+ Einfache Planung<br />
durch reduzierte<br />
Variantenanzahl<br />
Nenngeschwindigkeit [m/s]
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
VORTEILE EOS – WWegfall f ll der d mech. h Trägheit T ä h it<br />
Konventioneller<br />
Begrenzer<br />
EOS<br />
B Normale<br />
Fahrt<br />
Beschleunigung<br />
bis zur<br />
Auslösegeschw.<br />
Auslösung der<br />
Fangvorrichtung<br />
Stillstand<br />
Fahrkorb<br />
!<br />
EErhöhte höh<br />
Beschleunigung<br />
Bremsung<br />
Detektion der<br />
erhöhten<br />
Beschleunigung<br />
Auslösung der<br />
Fangvorrichtung<br />
Stillstand<br />
Fahrkorb<br />
Erhöhte<br />
Sicherheit!<br />
Detektion von<br />
erhöhter<br />
Beschleunigung für<br />
frühzeitige<br />
Auslösung<br />
!
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
VORTEILE EOS – SSelbstüberwachung lb tüb h<br />
Drehende<br />
Welle<br />
Sensoren<br />
Redundante<br />
Sensoren<br />
µP 1<br />
µP 2<br />
EOS<br />
Öfffnen<br />
dess<br />
Sicherrheitskreiises<br />
Auuslösung<br />
Bremsmmechanissmus<br />
Zugkraft <strong>im</strong><br />
Begrenzerseil<br />
2-Kanalstruktur für Watchdog für<br />
gegenseitige Bereitschafts-Check<br />
ÜÜberwachung<br />
der Prozessoren
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS<br />
VORTEILE EOS – Ab Absinkschutz i k h t inkl. i kl Wegmessung<br />
W<br />
Begrenzer m.<br />
Sperrklinke<br />
Umlenkrolle nur<br />
bei den Rasten<br />
für<br />
die Sperrklinke<br />
blockierbar<br />
Auslösung g der<br />
Fangvorrichtung<br />
Stillstand<br />
Fahrkorb<br />
Normale<br />
Fahrt EOS<br />
!<br />
Unkontrollierte<br />
Fahrkorbrollebewegung<br />
Bremsung<br />
Exakte Messung der Fahrkorbbewegung<br />
und unmittelbare<br />
Bremsung der Umlenk- Umlenk-<br />
Auslösung der<br />
Fangvorrichtung<br />
Stillstand Fahrkorb<br />
Erhöhte<br />
Sicherheit!<br />
!<br />
Umlenkrolle kann an<br />
jeder Stelle des Umfangs!<br />
Umfangs<br />
abgebremst werden
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
Zus<strong>am</strong>menfassung und Ausblick<br />
� Elektronische Sicherheitssysteme tragen in<br />
anderen Branchen schon seit geraumer Zeit<br />
nachweisbar zur Erhöhung der Sicherheit bei, bei und<br />
werden daher in Zukunft auch bei Aufzügen<br />
verstärkt zum Einsatz kommen<br />
� Das Sicherheitsniveau bei Aufzügen wird durch<br />
PESSRAL noch deutlich gesteigert werden<br />
können, wobei vor allem die Selbstüberwachung<br />
der elektronischen Systeme einen wesentlichen<br />
Fortschritt darstellt<br />
� Wittur hat durch Entwicklung des Begrenzers EOS<br />
bereits grundlegendes Know-how in diesem<br />
Bereich aufgebaut, und wird auch in Zukunft in<br />
diese Technologie investieren, um weiterhin als
WITTUR K+S <strong>GmbH</strong><br />
VIELEN DANK FÜR IHRE<br />
AUFMERKSAMKEIT!
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