PLANUNG BAU INBETRIEBNAHME von elektrischen Industrieanlagen GmbH

 

Startseite Referenzen Unternehmen

Sicherer Gipfelsturm am Peterskopf

Bei einer grundlegenden Sanierung der Standseilbahn am Peterskopf durch die Firma PBI wurde neben Teilen der Mechanik auch das Automatisierungssystem vollständig erneuert. Um den schwierigen Spagat zwischen den anspruchsvollen Normen für die Beförderung von Personen mit Seilbahnen und einer durchgängigen Automatisierungstechnik möglichst elegant und effektiv zu vollziehen, wurde eine fehlersichere SPS eingesetzt. Die Kombination von Fehlersicherheit und Standardsteuerung in einem System ermöglicht die effektive Lösung der sicherheitsgerichteten Steuerungsaufgaben und bietet die Vorzüge einer modernen Automatisierung wie durchgängige Programmierung, umfangreiche Diagnose und einfache Integration von Visualisierungsgeräten.

Eingebettet in das bekannte Erholungsgebiet am Edersee im Nationalpark Kellerwald, befindet sich das 1932 fertig gestellte Pumpspeicherkraftwerk Waldeck 1. In einer Talmulde zwischen Peterskopf und Ermerod wurde ein Oberbecken gebaut, dessen Höhenunterschied zum Unterbecken etwa 300 Meter beträgt. Eine Druckrohrleitung stellt die Verbindung vom Oberbecken zu den Turbinen und Pumpen im Maschinenhaus am Unterbecken her. Auf einer Länge von 960 Metern liegen zwei Rohrstränge, deren Durchmesser sich talwärts von 2,50 m auf 2,20 m verjüngen. Parallel zu den Druckrohren verläuft die Bahntrasse der Standseilbahn am Edersee. Sie diente als Schrägaufzuganlage zunächst ausschließlich dem innerbetrieblichen Material- und Personentransport zwischen dem Unter- und Oberbecken. Mit der touristischen Erschließung des Nationalparks Kellerwald wurde die Standseilbahn 50 Jahre später für den allgemeinen Personentransport umgerüstet. Seitdem werden bis zu 54 Personen in einer Fahrgastkabine, die durch eine Winde in der Bergstation den Hang hinauf gezogen wird, auf den 500 m hoch gelegenen Peterskopf transportiert. Dem Stand der Technik zu Beginn der 80er Jahre entsprechend, wurde damals eine Kombination aus SPS, Analogtechnik, Schützen und Sicherheitsrelais für die Steuerung und Überwachung der Bahn eingesetzt.

Erfahrung zählt

Schon der erste Umbau der Bahn für den Personentransport lief unter der Federführung des Automatisierungsexperten und Sachverständigen für Seilbahntechnik Herrn Dipl.-Ing. Joachim Liesmann. Als gute drei Jahrzehnte später durch den Betreiber, der E.ON-Wasserkraft GmbH, sowie dem Zweckverband Naturpark, eine weitere grundlegende Sanierung der Anlage beschlossen wurde, sollten die Kenntnisse dieses Erfahrungsträgers und damit die Fa. PBI aus Hürth bei Köln zum Einsatz kommen. Neben dem speziellen Wissen über Seilbahntechnik verfügt die Fa. PBI über reiche Erfahrung mit Fördertechnik in extremen Umgebungen, wie z.B. Tagebau und Hafenanlagen. Daher wurde der Firma PBI der Auftrag für die komplette elektrische und mechanische Sanierung übertragen.

 

Richtlinien und Normen im Wandel

Die Sanierung der Seilbahnanlage wurde unter anderem erforderlich, um die Anforderungen der aktuellen europäischen Normen und Richtlinien für ?Seilbahnen für den Personenverkehr" (z.B. 2000/9/EG vom 20.03.2000) zu erfüllen. Der europäischen Maschinenbaurichtlinie EN13243 entsprechend, wurde von der Firma PBI zunächst eine Gefahrenanalyse durchgeführt, die einen Anforderungskatalog mit Sicherungsmaßnahmen hervorbrachte. Der Tatsache Rechnung tragend, dass Personen befördert werden, wurden die meisten Sicherheitseinrichtungen mit der Sicherheitskategorie SIL 3 nach IEC 61508 bzw. Kategorie 4 nach EN 954-1 bewertet. Dem entsprechend musste ein Steuerungssystem gewählt werden, das diese Anforderungen erfüllt.

Spezielle Anforderungen an die Sicherheitstechnik

Die Automatisierung der Anlage war eine anspruchsvolle Aufgabe, da geografisch weit auseinander liegende Bedien- und Beobachtungsstellen mit sicherheitstechnischen Einrichtungen zu verschalten waren. In der Fahrgastkabine sind in beiden Fahrtrichtungen Steuerpulte integriert, an denen ein Kabinenführer bei Fahrten mit Passagieren die Standseilbahn bedient und die wichtigsten Betriebsparameter beobachtet. Zusätzlich kann für Revisions- und Reparaturfahrten die Anlage über Bedienpulte in der Talstation und in der 300 Höhenmeter entfernten Bergstation betrieben werden. In diesen beiden Stationen, sowie in der Leitwarte des zugehörigen Pumpspeicherkraftwerkes wird der Anlagenstatus visualisiert. Über sicherheitsgerichtete Not-Aus-Taster in diesen drei Stationen, sowie in der Fahrgastkabine kann die Bahn in den Not-Halt gesetzt werden. Spezielle Sicherheitseinrichtungen für Seilbahnen, wie z.B. die Überwachung der Türen oder des Zugseils während der Fahrt, mussten in die Steuerungstechnik integriert werden.

Eine Steuerung für Sicherheit und Standard bringt Flexibilität

Um dieser Herausforderung möglichst effektiv zu entsprechen, hat sich das Team der Fa. PBI für das Simatic-Safety-Steuerungssystem von Siemens entschieden. Mit der Kombination von Standard- und Sicherheitsprogramm in einer SPS und der fehlersicheren Datenübertragung über ein Standard-Feldbussystem, dem Profibus-DP, konnten alle Anforderungen an die Sicherheitstechnik und an die Kommunikation zwischen den Stationen mit minimalem Aufwand erfüllt werden. Eine fehlersichere Simatic S7-315F steuert alle Funktionen der Fahrgastkabine. Neben den Standardfunktionen, wie dem Weiterleiten der Fahrbefehle, der Lüftung und der Beleuchtung, sind in dieser Steuerung auch die fehlersicheren Funktionen für die Schiebetüren und den Not-Aus-Tastern realisiert. Über einen induktiv eingekoppelten Linienleiter werden die Fahrbefehle an die Windensteuerung, ebenfalls eine fehlersichere S7-315F, in der Bergstation übertragen.

 

Sichere Bremsenansteuerung auch in Ausnahmesituationen

In der Bergstation befindet sich das Herz der Standseilbahn. Hier ist die Winde untergebracht, mit der die Fahrgastkabine den Hang hinaufgezogen bzw. herabgelassen wird. Gemäß der redundanten Auslegung der sicherheitsgerichteten Betriebseinrichtungen nach SIL 3 bzw. Kat. 4 sichern zwei autarke Bremssysteme die Kabine gegen ein ungewolltes Abfahren. Die auf den Antriebsmotor wirkende Bremse wird über die fehlersichere SPS der Winde gesteuert, während die zweite Bremse, die direkt an der Winde aktiv wird, von einer eigenen SPS kontrolliert wird. Somit ist auch beim Bruch der Achse oder beim Ausfall einer Steuerung ein sicheres Bremsen garantiert. Damit keine zu hohen Bremskräfte entstehen, muss verhindert werden, dass beide Systeme gleichzeitig aktiv werden. Die Verriegelung der Bremsen erfolgt durch Austausch von Daten zwischen beiden Steuerungen über die gekoppelten Profibus-DP-Stränge unter Verwendung des fehlersicheren Kommunikationsprofils Profisafe. Über diese Verbindung wird auch der Ausfall des jeweils anderen Bremssystems erkannt. Damit auch im Falle eines Netzausfalls garantiert nur eine Bremse betätigt wird, sind die Steuerungen mit einer USV gegen Spannungsausfall gesichert. Sollte das Zugseil reißen, dann wird aus dem Führerstand heraus eine Fangbremse aktiviert, die den Wagen in den Schienen festhält. Überwacht wird diese Bremse von der fehlersicheren Steuerung an Bord der Fahrgastkabine.

Fehlersichere Kommunikation über Lichtwellenleiter

Alle Fahrfunktionen werden zentral über die Windensteuerung in der Bergstation verwaltet. Dazu gehört die Not-Halt-Funktion ebenso wie die sichere Überwachung der Geschwindigkeit. Für die Kommunikation zu den Bedienpulten in der Talstation und in der Leitwarte wurde der Profibus-DP über Lichtwellenleiter gewählt. Das Profisafe-Profil ermöglicht hierbei, Standardsignale und sicherheitsrelevanten Daten gemeinsam in einem Peripheriegerät einzulesen und zu übertragen. Über Profibus-DP konnten auch die Beobachtungsgeräte Simatic MP 270 in jeder der Stationen einfach integriert werden.

Fazit

Die hohen Anforderungen, die an Seilbahnen für Personentransport gestellt werden, konnten mit dem Simatic-Safety-System schnell und umfassend von den Technikern der Fa. PBI umgesetzt werden. Mussten in der bisherigen Automatisierung der Anlage die Daten der fehlersicheren Steuerelemente umständlich in die Standard-SPS übertragen werden, so werden im neuen System die komplexen Verknüpfungen der Standardautomatisierung mit der Sicherheitstechnik einfach im Programm erstellt. Mit dem Profibus-DP gibt es einen Systembus für die Automatisierungstechnik, über den alle Peripheriegeräte und Bedieneinheiten verbunden sind und der fehlersichere und Standardsignale auf gleichem Weg überträgt. Diese Vorteile und die Vorzüge der durchgängigen Programmierung und Projektierung des Systems Simatic, bei dem die Visualisierungssysteme und die Diagnose schnell und einfach integriert werden, haben die Techniker der Fa. PBI überzeugt. Für jeden, der sich selber von der Zuverlässigkeit des Systems überzeugen möchte, steht die Standseilbahn am Peterskopf ab Ostern 2007 wieder Verfügung.

Blick von der Bergstation

erschienen in: elektrotechnik 3/07




Siehe hierzu auch folgende verwandte Veröffentlichungen (externe Links):



zurück zur Referenzübersicht