DE102004058757A1

DE102004058757A1 - Shaft or mine shaft transport system has a system of impulse counters linked to a digital control system that is used to determine the amount of cable paid out and the speed of travel and position of cabins within the shaft

Info

Publication number: DE102004058757A1
Application number: DE200410058757
Authority: DE
Inventors: Ulrich Eckel; Roland Gebhard; Markus Haala
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Mine shaft transport system has one or more transport means for transport, especially of personnel, between stopping points, particularly levels or beds. The transport system is controlled and monitored by an automation system. A digital, especially a completely digital automation system (4) is used for controlling the path of the transport cabins (32, 34) and has means for calculating set values for control of the transport system motor (6). An impulse counter (18, 20, 22) is used to determine the amount of cable paid out and the current speed of travel of a cabin in the shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schachtförderanlage mit einem oder mehreren Fördermitteln zum Befördern von insbesondere Personen über mehrere Haltepunkte, insbesondere Etagen.The The present invention relates to a hoistway with one or more funding to carry especially people about several breakpoints, especially floors.

Eine bekannte Schachtförderanlage ist mittels eines elektrischen Automatisierungssystems gesteuert und überwacht, wobei im Automatisierungssystem ein aus EP 0 289 813 B1 bekanntes Verfahren zur beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzten Wegregelung eingesetzt ist. Um den für Schachtförderanlagen, welche insbesondere mit Geschwindigkeiten über 12 m/sek. betrieben werden, geforderten Sicherheitsbestimmungen gerecht zu werden, ist ein bekannter Schacht, in dem die Schachtförderanlage betrieben wird, mit mindestens einem Positionsgeber pro Haltepunkt ausgerüstet. Zudem ist es notwendig die Geschwindigkeiten an bestimmten Stellen oder Haltepunkten zu verlangsamen oder zu erhöhen, beispielsweise werden die Fördermittel an Haltepunkten, welche sich im Bereich der Mitte des Schachtes befinden, in Spurlatten geführt. Das Durchfahren dieser Bereiche erfordert eine kontrollierte Herabsetzung der Geschwindigkeit, welches mit Hilfe weiterer Positionsgeber überwacht ist. Aus dem Gebrauchsmuster DE 296 07 004 U1 ist ein Steuerungssystem bekannt welches, mittels einer Weg- bzw. Geschwindigkeitserfassung mit Geschwindigkeitssensoren an unabhängigen Rollen oder Wellen, die Geschwindigkeit überwacht.A known shaft conveyor system is controlled and monitored by means of an electrical automation system, wherein in the automation system on EP 0 289 813 B1 known method for acceleration and speed limited travel control is used. To that for shaft conveyor systems, which in particular with speeds over 12 m / sec. be operated to meet the required safety regulations, a known shaft in which the shaft conveyor system is operated, equipped with at least one position sensor per breakpoint. In addition, it is necessary to slow down or increase the speeds at certain points or stops, for example, the funding at stops, which are located in the middle of the shaft, guided in track battens. Driving through these areas requires a controlled reduction in speed, which is monitored by means of other position encoders. From the utility model DE 296 07 004 U1 a control system is known which, by means of a path or speed detection with speed sensors on independent rollers or waves, monitors the speed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schachtförderanlage mit einfachen und kostengünstigen Mitteln noch sicherer zu steuern oder zu betreiben.task The present invention is a shaft conveyor with simple and inexpensive To control or operate means even safer.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schachtförderanlage mit einem oder mehreren Fördermitteln zum Be fördern von insbesondere Personen über eine Mehrzahl n von Haltepunkten, insbesondere Etagen oder Sohlen, die eine mit einem Motor in Verbindung stehende Seilscheibe aufweist, welche ein Förderseil für die/das Fördermittel führt. Weiterhin ist die Schachtförderanlage mit mindestens einem Impulszähler hergerichtet, welcher abgeleitet aus der Seilbewegung einen aktuellen Wegwert und einen aktuellen Geschwindigkeitswert der/des Fördermittels) ermittelt und außerhalb des Schachtes angeordnet ist. Des Weiteren ist die Schachtförderanlage mittels eines elektrischen Automatisierungssystems gesteuert und/oder überwacht, wobei das Automatisierungssystem für den Betrieb einen digitalen Fahrtregler mit einem digitalen Führungsgrößengeber zur Berechnung von Sollwerten für eine Regelung des Motors aufweist, wobei in Betrieb befindliche Haltepunkte vorhanden sind, die keinen ihnen zugeordneten oder in ihrem Annäherungsbereich befindlichen Positionsgeber aufweisen.Is solved this task according to the invention by a shaft conveyor with one or more subsidies to promote Be especially people about a plurality of breakpoints, in particular floors or soles, which has a pulley connected to a motor, which a rope for the Funding leads. Farther is the shaft conveyor with at least one pulse counter prepared, which derived from the rope movement a current Wegwert and a current speed value of the conveyor) determined and outside of the shaft is arranged. Furthermore, the shaft conveyor system controlled and / or monitored by means of an electrical automation system, wherein the automation system for the operation of a digital speed controller with a digital Führungsgrößengeber to calculate setpoints for having a control of the engine, wherein in-service Breakpoints are present that are not assigned to them or in their proximity area have located position sensor.

Die Erfindung beruht u.a. auf der neuen Erkenntnis, dass die Verwendung eines digitalen, insbesondere volldigitalen Automatisierungssystems derartige Genauigkeiten für die Wegregelung und somit für die Positionsbestimmung liefert, dass damit bei steigender Sicherheit die bislang üblichen Positionsgeber oder Schachtschalter verzichtbar sind.The Invention is based i.a. on the new realization that the use a digital, in particular fully digital automation system such Accuracies for the path control and thus for the positioning provides that with increasing safety the usual ones Position transmitter or shaft switch are dispensable.

Mit Vorteil ist die Schachtförderanlage derart hergerichtet, dass die Anzahl m der Positionsgeber im Schacht null oder kleiner als die Anzahl n in Betrieb befindlicher Haltepunkte oder Etagen ist. Der Installations- und Wartungsaufwand oder die Erneuerung solcher Positionsgeber kann somit stark gemildert werden. Beispielsweise wird in einem Bergwerkschacht neben Personen auch Abraumaterial befördert, Teile dieses Materials fallen immer wieder in den Schacht und zerstören so die teuren Positionsgeber oder Schachtschalter.With Advantage is the shaft conveyor so prepared that the number m of the position sensor in the shaft zero or less than the number of n breakpoints in operation or floors is. The installation and maintenance or the Renewal of such position sensor can thus be greatly mitigated. For example, in a mine shaft next to people as well Transported overburden material, Parts of this material fall over and over again in the shaft and thus destroy the expensive position transmitter or shaft switch.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schachtförderanlage ist, dass genau ein oder zwei Positions geber vorhanden sind, vorzugsweise genau einer pro Fördermittel. Durch die hochgenaue Wegregelung, also das sichere und das zentimetergenaue Anfahren der Endlagen oder Haltepunkte, mittels des digitalen Fahrtreglers und des digitalen Führungsgrößengebers, ist nur noch ein Positionsgeber pro Fördermittel notwendig.A preferred embodiment the shaft conveyor system according to the invention is that there are exactly one or two position encoder, preferably exactly one per grant. Due to the high-precision path control, ie the safe and the centimeter-accurate Approaching the end positions or stopping points by means of the digital cruise control and the digital leader, only one position sensor per conveyor is necessary.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist die Schachtförderanlage derart hergerichtet, dass ein Ausgangssignal des oder der Positionsgebers) dem Automatisierungssystem als ein Synchronisierungssignal zugeleitet ist. Kann die Schachtförderanlage nur mit erheblichem Seilschlupf betrieben werden, so ist eine Positionsangabe für den Endbereich des Schachtes mittels eines einzigen Positionsgebers pro Fördermittel notwendig. Infolge von auftretendem Seilschlupf oder auf Grund von unterschiedlichen Längenausdehnungen des Förderseils durch stark schwankende Umgebungstemperaturen, beispielsweise durch die Jahreszeiten Sommer und Winter, dienen die Positionsgeber für die Fördermittel ausschließlich der Synchronisierung des gemessenen Förderweges zum Bezugspunkt.In Another preferred embodiment is the shaft conveyor prepared such that an output signal of the or the position sensor) supplied to the automation system as a synchronization signal is. Can the shaft conveyor only operated with considerable rope slip, so is a position indication for the End area of the shaft by means of a single position sensor per funding necessary. As a result of occurring rope slip or due to different length expansions of the hoisting rope by strongly fluctuating ambient temperatures, for example by the seasons summer and winter, serve the positioners for the funding exclusively the synchronization of the measured conveying path to the reference point.

Weitere Einzelheiten ergeben sich in Zusammenhang mit der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels.Further Details will become apparent in connection with the drawings and the following description of the embodiment.

Dabei zeigt die Figur eine Schachtförderanlage 2 eines Bergwerkschachtes 30 mit einem Automatisierungssystem 4 und einem Visualisierungssystem 5 die über einen Motor 6 angetrieben wird. Der Motor 6 wird über einen Stromrichter 8 drehzahlgesteuert. Die Vorgaben für die Drehzahlsteuerung des Stromrichters 8 werden durch das Automatisierungssystem 4 gegeben, welches mit dem Stromrichter 8 in Verbindung steht. Die Schachtförderanlage 2 weist zwei Fahrkörbe, Trumme oder Fördermittel 32 und 34 auf, die mit einem Förderseil 16 in einem Schacht 30 bewegt werden. Die Positionsgeber 50 und 52 für die Fördermittel 32 und 34 mit ihren zugehörigen Magneten 51 und 53 dienen der Synchronisierung des gemessenen Förderweges zum Bezugspunkt. Das Förderseil 16 wird über eine Seilscheibe 10 mit dem Motor 6 angetrieben und über eine erste Seilscheibe 12 und eine zweite Seilscheibe 14 in den Schacht 30 abgelenkt. Ein erster Impulszähler 18, ein zweiter Impulszähler 20 und ein dritter Impulszähler 22 sind über Datenleitungen mit dem Automatisierungsgerät 4 verbunden.The figure shows a shaft conveyor location 2 a mine shaft 30 with an automation system 4 and a visualization system 5 the over an engine 6 is driven. The motor 6 is via a power converter 8th speed-controlled. The specifications for the speed control of the power converter 8th be through the automation system 4 given, which with the power converter 8th communicates. The shaft conveyor 2 has two cars, Trumme or funding 32 and 34 on that with a hoisting rope 16 in a shaft 30 to be moved. The position sensors 50 and 52 for the funding 32 and 34 with their associated magnets 51 and 53 serve to synchronize the measured conveying path to the reference point. The rope 16 is over a pulley 10 with the engine 6 powered and over a first pulley 12 and a second pulley 14 in the shaft 30 distracted. A first pulse counter 18 , a second pulse counter 20 and a third pulse counter 22 are via data lines with the automation device 4 connected.

Der erste Impulszähler 18 erfasst die Impulse für die Weg- x und Geschwindigkeitswerte v an der Seilscheibe 12. Der zweite Impulszähler 20 erfasst die Impulse für die Weg- x und Geschwindigkeitswerte v über eine Reibrolle 26 an der Seilscheibe 10. Der dritte Impulszähler erfasst die Impulse für die Weg- x und Geschwindigkeitswerte v an der Welle 24 des Motors 6.The first pulse counter 18 records the impulses for the travel and speed values v at the pulley 12 , The second pulse counter 20 records the impulses for the travel and speed values v via a friction roller 26 at the pulley 10 , The third pulse counter detects the impulses for the path and velocity values v at the shaft 24 of the motor 6 ,

Durch die Erfassung der Impulse für die Weg- x und Geschwindigkeitswerte v an verschiedenen Stellen werden dem Automatisierungsgerät 4 die Impulse für die Weg- x und Geschwindigkeitswerte v redundant bereitgestellt. Aus Sicherheitsgründen und aufgrund möglichen Seilschlupfes an der Seilscheibe 10 werden die von den drei Impulszählern 18, 20 und 22 gelieferten Werte im Automatisierungsgerät gegenseitig auf Konsistenz überprüft. Sind die Werte gegenseitig konsistent, so wird einer von ihnen oder eine Kombination aus ihnen als Messwert für den Weg x bzw. für die Geschwindigkeit v der Fördermittel 32 und 34 verwendet. Als Position der Fördermittel 32 und 34 gilt der auf diese Weise ermittelte Wert für den Weg x.By acquiring the impulses for the travel and speed values v at different points, the automation device is detected 4 the pulses for the path and speed values v are redundantly provided. For safety reasons and due to possible rope slip on the pulley 10 become the of the three pulse counters 18 . 20 and 22 supplied values in the automation device mutually checked for consistency. If the values are mutually consistent, one of them or a combination of them will be used as a measure of the path x or of the speed v of the funding 32 and 34 used. As a position of the funding 32 and 34 the value determined in this way for the path x.

Im Gegensatz zu Schachtförderanlagen, bei denen die Geschwindigkeit mit zahlreichen längs des Förderweges angeordneten Positionsgebern oder Schachtschaltern überwacht wird, kann die Geschwindigkeit der Fördermittel 32 und 34 dieser Anlage mit einem aus EP 0 289 813 B1 bekannten Verfahren zur ruck-, beschleunigungs- und geschwindigkeitsbegrenzten Wegregelung und dem Einsatz moderner hochgenauer digitaler Automatisierungskomponenten die einen digitalen Fahrtregler sowie einen digitaler Führungsgrößengeber enthalten überwacht und geregelt werden.In contrast to shaft conveyor systems, where the speed is monitored with numerous positioners or shaft switches arranged along the conveyor path, the speed of the conveyor 32 and 34 this plant with an out EP 0 289 813 B1 Known methods for jerk, acceleration and speed limited path control and the use of modern high-precision digital automation components containing a digital speed controller and a digital command generator are monitored and regulated.

Bei dieser Schachtförderanlage 2 werden mit den Fördermitteln 32 und 34 nicht nur Material, sondern auch Personen mit hohen Geschwindigkeiten, z.B. von 12 m/s, befördert. Die sicherheitstechnischen Anforderungen für die Geschwindigkeitsüberwachung solcher Anlagen sind dementsprechend hoch. Daher wird zusätzlich zu dem bekannten hochpräzisem Verfahren ein funktionsredundantes Geschwindigkeitsüberwachungsverfahren eingesetzt. Ein Bremsweg von Schachtförderanlagen beispielsweise am Schachtende ist üblicherweise sehr knapp bemessen, demzufolge muss die ordnungsgemäße Verzögerung der Anlage in diesen besonderen Bereichen über den gesamten Verzögerungsweg mit hochgenauen Automatisierungskomponenten überwacht werden.In this shaft conveyor 2 be using the funding 32 and 34 not only material, but also persons with high speeds, eg of 12 m / s, transported. The safety requirements for the speed monitoring of such systems are correspondingly high. Therefore, in addition to the known high-precision method, a function-redundant speed monitoring method is used. A braking distance of shaft conveyor systems, for example at the shaft end is usually very tight, therefore, the proper delay of the system in these particular areas over the entire delay path with high-precision automation components must be monitored.

Das Automatisierungssystem 4 basiert auf Komponenten einer digitalen speicherprogrammierbaren Steuerungen vom Typ Simatic-S7-400, welches durch kleinste Abtastzeiten von 0,1 ms und Fließkommarechnung für hochgenaue und sicherheitsrelevante Regelungen hergerichtet ist. Es umfasst außerdem Module für die Führung und Überwachung der Förderanlage 2, sowie eine Ansteuerung für das Visualisierungssystem 5. Der Fahrtregler, in der Zeichnung nicht dargestellt, welcher im Automatisierungssystem 4 integriert ist, ermöglicht eine zentimetergenaue Positionierung der Fördermittel 32 und 34. Integrierte Sicherheitsfunktionen überwachen deren Geschwindigkeit und lösen im Bedarfsfall Brems- oder Stopproutinen aus. Alternativ zum Ausführungsbeispiel kann der Fahrtregler als zweikanaliges Sicherheitssystem aufgebaut sein und pro Kanal bis zu sechs Impulszähler oder Istwertgeber oder Inkrementalgeber für die Erfassung von Weg x und Geschwindigkeit v, auswerten. Auch der Führungsgrößengeber, in der Zeichnung nicht dargestellt, ist integraler Bestandteil des Automatisierungssystems 4. Der Führungsgrößengeber bietet mittels dem aus EP 0 289 813 B1 bekanntem Verfahren eine Wegregelung und eine Drehzahlregelung, also einen Momentensollwert für die Antriebsregelung des Stromrichters 8. Die anspruchsvollen digitalen Regelungs- und Überwachungsaufgaben sowie die exakte Auswertung der Impulsauswertung der Inkrementalgeber im Automatisierungssystem 4 sind durch eine, nicht dargestellte, auch zweikanalig arbeitende Applikationsbaugruppe vom Typ Simatic FM458 unterstützt. Die Applikationsbaugruppe sorgt mit ihrem 64-Bit-RISC-Prozessor für höchste Rechenleistung und Genauigkeiten. Das Automatisierungssystem 4 mit dem internen Fahrtregler und dem internen Führungsgrößengeber gewährleistet dadurch und ohne zusätzliche Positionsgeber das sichere Einfahren in die kritischen Bereiche wie Schachtendlagen, Haltepunkte und besondere Annährungsbereiche (H1, H2, H3, H4).The automation system 4 It is based on components of a digital programmable logic controller of the type Simatic S7-400, which is prepared by the smallest sampling times of 0.1 ms and floating-point calculation for high-precision and safety-relevant controls. It also includes modules for guiding and monitoring the conveyor system 2 , as well as a control for the visualization system 5 , The speed controller, not shown in the drawing, which in the automation system 4 integrated, enables centimeter-accurate positioning of the conveyor 32 and 34 , Integrated safety functions monitor their speed and, if necessary, trigger braking or stopproutines. As an alternative to the exemplary embodiment, the speed controller can be constructed as a two-channel safety system and evaluate up to six pulse counters or actual value transmitters or incremental encoders for the detection of path x and speed v, per channel. Also, the reference variable generator, not shown in the drawing, is an integral part of the automation system 4 , The management sender offers by means of the EP 0 289 813 B1 Known method, a path control and a speed control, ie a torque setpoint for the drive control of the converter 8th , The sophisticated digital control and monitoring tasks as well as the exact evaluation of the pulse evaluation of the incremental encoders in the automation system 4 are supported by a Simatic FM458 application module, not shown, also with dual-channel operation. The application board ensures maximum computing power and accuracy with its 64-bit RISC processor. The automation system 4 With the internal speed controller and the internal reference variable encoder, this ensures safe entry into the critical areas such as shaft end positions, breakpoints and special proximity ranges (H1, H2, H3, H4) without additional position encoders.

Zusätzlich ergibt sich folgende beispielhafte Ausgestaltung:
Wie bereits erwähnt, muss die ordnungsgemäße Verzögerung der Anlage in den kritischen Bereichen über den gesamten Verzögerungsweg überwacht werden. Mittels verschiedener Überwachungsmöglichkeiten, wie eine Hüllkurvenüberwachung oder eine stufige Überwachung, werden voreingestellte Maximalgeschwindigkeitswerte auf eine Überschreitung durch einen aktuellen Geschwindigkeitswert V_a im Automatisierungsgerät 4 überwacht. Ein Überschreiten der Maximal-geschwindigkeitswerte löst eine entsprechende Sicherheitsfunktion der Schachtförderanlage 2 aus. Das Fördermittel 32, 34 wird abgebremst oder auch gestoppt.In addition, the following exemplary results design:
As mentioned earlier, the proper deceleration of the equipment in critical areas must be monitored over the entire deceleration path. By means of various monitoring options, such as an envelope monitoring or a stepped monitoring, preset maximum speed values are exceeded by a current speed value V _a in the programmable controller 4 supervised. Exceeding the maximum speed values triggers a corresponding safety function of the shaft conveyor system 2 out. The funding 32 . 34 is slowed down or stopped.

Ein Messwert V_a, also der aktuelle Geschwindigkeitswert V_a, welcher mittels der Impulszähler 18, 20 und 22 ermittelt wurde, wird mit einem ersten Geschwindigkeitsgrenzwert V₁ und einem zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert V₂ verglichen.A measured value V _a, which is the current speed value V _a, which by means of the pulse counter 18 . 20 and 22 is determined is compared with a first speed limit V ₁ and a second speed limit V ₂ .

Der Geschwindigkeitsgrenzwert V₁ wird mittels einer im Automatisierungssystem 4 hinterlegten Rechenanweisung berechnet. Der zweite Geschwindigkeitsgrenzwert V₂ wird aus einem Daten baustein des Automatisierungssystems 4, welcher die Werte für eine stufige Grenzwertkurve enthält, ausgelesen.The speed limit V ₁ is by means of a in the automation system 4 stored calculation instruction calculated. The second speed limit V ₂ is from a data block of the automation system 4 , which contains the values for a stepped limit curve, read out.

Die Werte der stufigen Grenzwertkurve sind förderweg- abhängige, vor Betriebsbeginn errechnete Werte. Die stufige Grenzwertkurve wird z.B. in einer Exceldatei vor Betriebsbeginn errechnet und fest in einem Datenbaustein des Automatisierungssystems 4 abgelegt. Für eine zusätzliche Geschwindigkeitsüberwachung bzw. einen Wertevergleich der Geschwindigkeitswerte stehen jetzt ein aktueller Geschwindigkeitswert V_a und zwei Geschwindigkeitsgrenzwerte V₁ und V₂ zur Verfügung. Sobald der aktuelle Geschwindigkeitswert V_a die Geschwindigkeitsgrenzwerte V₁ und/oder V₂ überschreitet, wird im Automatisierungssystem 4 eine für die Sicherheit notwendige Bremsroutine eingeleitet und oder ein akustische oder optisches Warnsignal ausgegeben. Da mindestens einer der Geschwindigkeitsgrenzwerte V₁ oder V₂ überschritten wurde, muss die Anlage sofort gebremst und bis zum Stillstand heruntergefahren werden.The values of the level limit curve are values dependent on the delivery path and calculated before the start of operation. The level limit curve is calculated, for example, in an Excel file before the start of operation and fixed in a data block of the automation system 4 stored. For additional speed monitoring or value comparison of the speed values, a current speed value V _a and two speed limit values V ₁ and V ₂ are now available. As soon as the current speed value V _a exceeds the speed limit values V ₁ and / or V ₂ , is in the automation system 4 initiated a necessary for safety braking routine and or issued an audible or visual warning signal. Since at least one of the speed limit values V ₁ or V _{2 has been} exceeded, the system must be braked immediately and shut down to a standstill.

Claims

Shaft conveyor system ( 2 ) with one or more funding ( 32 . 34 ) for conveying in particular persons via a plurality of holding points (H1, H2, H3, H4), in particular floors or soles, - the one with a motor ( 6 ) related pulley ( 10 ), which a conveyor rope ( 16 ) for the grant (s) ( 32 . 34 ), - with at least one pulse counter ( 18 . 20 . 22 ), which derives from the cable movement a current path value (X _a ) and a current speed value (V _a ) of the conveyor (s) ( 32 . 34 ) and outside the shaft ( 30 ) arranged by means of an electrical automation system ( 4 ) is controlled and / or monitored, the automation system ( 4 ) for operation a digital speed controller with a digital command generator for calculating setpoints for a control of the engine ( 6 ), wherein there are operating points (H1, H2, H3, H4) in operation which do not have any position sensors assigned to them or located in their proximity area ( 50 . 52 ) exhibit.

Shaft conveyor system ( 2 ) according to claim 1, characterized in that a number (m) of the position sensors in the shaft ( 50 . 52 ) is zero or less than the number of (n) operating breakpoints (H1, H2, H3, H4) or floors.

Shaft conveyor system according to claim 1 or 2, characterized in that exactly one or two position sensors ( 50 . 52 ), preferably exactly one per grant ( 32 . 34 ).

Shaft conveyor system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an output signal of the or of the position transmitter) ( 50 . 52 ) the automation system ( 4 ) is supplied as a synchronization signal.