DE19612423A1

DE19612423A1 - Steuer- und Sicherheitssystem für Krananlagen

Info

Publication number: DE19612423A1
Application number: DE1996112423
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Rudnik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuer- und Sicherheitssy stem für Krananlagen, mit wenigstens einer Steuerung und zu gehörigen Sicherheitsstromkreisen.

Krananlagen fallen unter die allgemeine Kategorie der Hebe zeuge. Für Hebezeuge gelten europäische Normen, insbesondere IEC 204-32. Gemäß diesen Normen wird bei Hebezeugen zwischen Steuerung einerseits und Sicherheitsstromkreisen andererseits unterschieden. Als Steuerung sind insbesondere Verriegelungen definiert, die dem Komfort dienen und gegebenenfalls Sicher heitsstromkreise unterstützen. Als Sicherheitsstromkreise be zeichnet man dabei solche Verriegelungen, die der Stand sicherheit eines Kranes und dem Schutz von Personen dienen.

Aus letzterem folgt, daß die Sicherheitsstromkreise zwangs läufig eine Abschaltung der Energiezufuhr zum jeweils betref fenden Antrieb für die Krananlage bewirken müssen. Ein Si cherheitsstromkreis gilt als zwangsläufige Abschaltung, wenn der Endschalter bei Betätigung eine zwangsläufige Trennung der Steuerspannung hervorruft und das nachgeschaltete Lei stungsschaltglied nach dem Ruhestromprinzip schaltet.

Wird das zwangsläufige Signal des Endschalters in einer elek tronischen Steuerung verarbeitet bzw. bearbeitet, so muß ein Fehler in dieser elektronischen Steuerung erkannt werden. Der Fehler muß entweder gemeldet werden bzw. direkt den Antrieb abschalten. Die Steuerung für die Antriebe darf dabei die Si cherheitsstromkreise nicht unwirksam machen. Dies bedeutet konkret, daß die Steuerung insbesondere keine Sicher heitsstromkreise für den Betrieb überbrücken darf, wie bei spielsweise bei einer Starthilfe aus einer sicherheitsrele vanten Abschaltung. Hierzu sind vom Stand der Technik bereits Problemlösungen vorbekannt, insbesondere in der Veröffentli chung S. Rudnik "Automation of Container Cranes with Standard Systems" (Sonderdruck zu Siemens Engineering & Automation).

Ausgehend von letzterem Sachverhalt ist es Aufgabe der Erfin dung, bekannte Steuer- und Sicherheitssysteme für Krananla gen, die Steuerungen und Sicherheitsstromkreise aufweisen, weiter zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben der eigentlichen Steuerung für die Sicherheitsstromkreise zwei speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSen) mit einem redun danten Bus-System vorhanden sind. Vorzugsweise ist die eine SPS sowohl zur Steuerung als auch teilweise für die Sicher heitsstromkreise vorgesehen, während die andere SPS aus schließlich für die Sicherheitsstromkreise verwendet wird. Das redundante Bus-System wird dabei vorteilhafterweise durch zwei parallele Einzelbusse gebildet. Dabei ist vorzugsweise eine einkanalige oder redundante Sensorik mit Bus-Anschaltung vorhanden.

Mit der Erfindung ist ein redundantes Bus-System mit Sicher heitsstromkreisen und fakultativ Sensorik mit Bus-Anschaltung speziell für Krananlagen geschaffen. Durch die redundante elektronische Erfassung und die redundante elektronische Aus wertung sind insbesondere die für Hebezeuge geltenden inter nationalen Normen erfüllt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispie len anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 das Layout der redundanten Steuerung und

Fig. 2 die Komplettierung von Fig. 1 mit einer zugehörigen Sen sorik.

In der Regel können bei Kranen bestimmte Meßwerte nur auf elektronischem Weg erfaßt werden. Dies gilt beispielsweise für Lasten, Wege und/oder Geschwindigkeiten, weshalb Sicher heitsstromkreise mit nicht zwangsläufig erfaßten Signalen aufgebaut werden. Insbesondere sind Sicherheitsstromkreise entsprechend dem Stand der Technik in bestimmten Bereichen nur notdürftig sicherheitsgerichtet, z. B. durch sogenannte Life-Zero-Überwachung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Steuerung vorhanden, die durch eine er ste SPS 1 (Speicherprogrammierbare Steuerung) realisiert ist, wobei ein Teil der SPS 1 für die Sicherheitsstromkreise ver wendet wird. Als Redundanz und zur gegenseitigen Überwachung des Ausfalls wird eine zweite SPS 2 aufgebaut, die nur Ver riegelungen von Sicherheitsstromkreisen enthält, wozu ein steuerbarer Schalter 3 angedeutet ist.

Für beide SPS-Systeme 1 und 2 sind für entsprechende An triebseinheiten, die in Fig. 1 mit A bzw. B bezeichnet sind, eigene unabhängige elektronische Klemmleisten 4 und 5 bzw. 7 und 8 installiert, über die beispielsweise Bremsen 6 bzw. 9 angesteuert werden. Die elektronischen Klemmleisten 4, 5 bzw. 7, 8 sind ebenso wie ihre jeweilige SPS an zwei voneinander unabhängigen Einzelbussen 21 und 22 eines gemeinsamen Bus- Systems 20 angeschlossen.

Die Signale der Sicherheitsstromkreise werden sowohl an den Eingängen der ersten SPS 1 als auch an den Eingängen der zweiten SPS 2 nach dem Ruhestromprinzip angeschlossen. Das Verriegelungsergebnis, beispielsweise die Freigabe einer der Bremsen 6 oder 9, wird von der ersten SPS 1 über die zweite SPS 2 zum Schütz der jeweiligen Bremse geführt. Die erste SPS 1 übermittelt der zweiten SPS 2 das Verriegelungsergebnis. Die zweite SPS 2 überprüft das Ergebnis der ersten SPS 1 mit dem eigenen Ergebnis. Bei Nichtübereinstimmung wird der zen trale Kranschalter 3 ausgeschaltet.

Ebenso kann die zweite SPS 2 der ersten SPS 1 das Verriege lungsergebnis übermitteln. Die erste SPS 1 überprüft das Er gebnis der zweiten SPS 2 mit dem eigenen Ergebnis. Bei Nicht übereinstimmung wird der zentrale Kranschalter ebenfalls aus geschaltet.

Der Ergebnisaustausch zwischen der ersten SPS 1 und der zwei ten SPS 2 bzw. umgekehrt kann über einen direkten binären Signalaustausch und beispielsweise über eine Datenverbindung 10 stattfinden. Differenzen bzw. Abweichungen zwischen den beiden SPS′en 1 und 2 führen zu einer Abschaltung der diesbe züglichen Leistungsteile. Der Informationsaustausch erfolgt dagegen zentral.

Anhand Fig. 1 ist der Teil der redundanten Erfassung von zwangsläufigen Signalen in den beiden unabhängigen SPS- Systemen 1 und 2 mit gegenseitiger Kontrolle und unabhängiger Abschaltung des Kranschalters im Fehlerfall der Steuerungen verdeutlicht. Zusätzlich sind in Fig. 2 die Erfassung der We ge, Geschwindigkeiten und Lasten auf elektronischem Wege mit redundanten Systemen ergänzt, so daß dadurch Fig. 1 fakultativ vervollständigt wird.

In Fig. 2 erfolgt die Anschaltung von einzelnen Sensoren 11 und 12, 13 und 14, 15 und 16, 17 und 18 in entsprechender Weise. Beispielsweise bedeuten 11 und 12 redundante Sensoren mit Signalverarbeitung für Wege, 13 und 14 entsprechende Sen soren für Last, 15 und 16 entsprechende Sensoren für die Ge schwindigkeiten der Antriebe und 17 und 18 entsprechende Sollwerteinstellungen der Geschwindigkeiten.

In der anhand Fig. 2 gezeigten Weise können die Grenzwerte in den beiden SPSen 1 und 2 unabhängig gebildet werden und in ihrer jeweiligen Funktion eingebunden sein. Da diese Verrie gelungen mit anderen Verriegelungen für andere Antriebe di rekt in der SPS kombiniert werden können, sind die Bedingun gen der IEC-Normen erfüllt. Insbesondere wird verwirklicht, daß Sicherheitsstromkreise Begrenzungen von Wegen, Geschwin digkeiten, Lasten sowie eine Kombination dieser Werte bein halten.

Claims

1. Steuer- und Sicherheitssystem für Krananlagen, mit wenig stens einer Steuerung und zugehörigen Sicherheitsstromkrei sen, dadurch gekennzeichnet, daß neben der eigentlichen Steuerung für die Sicherheitsstrom kreise zwei speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSen 1, 2) mit einem redundanten Bus-System (20) vorhanden sind.

2. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die eine SPS (1) sowohl zur Steuerung als auch teilweise für die Sicher heitsstromkreise (5) vorgesehen ist, während die andere SPS (2) ausschließlich für die Sicherheitsstromkreise verwendet wird.

3. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das redundan te Bus-System (20) durch zwei parallele Einzelbusse (21, 22) gebildet ist.

4. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß eine einkana lige oder redundante Sensorik (11 bis 18) mit Bus-Anschaltung vorhanden ist.

5. Steuer- und Sicherheitssystem nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Signale der Sicherheitsstromkreise sowohl an den Eingängen der ersten SPS (1) als auch an den Eingängen der zweiten SPS (2) angeschlossen sind.

6. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die Kontakte bei den Sicherheitsstromkreisen nach dem Ruhestromprinzip und die Kontakte für die Steuerung nach dem Arbeitsstromprinzip ausgeführt sind.

7. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die beiden SPSen (1, 2) zum Ergebnisaustausch und/oder Informationsaus tausch miteinander gekoppelt sind.

8. Steuer- und Sicherheitssystem nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß Abweichungen in den Ergebnissen der beiden SPS′en zu einer Abschaltung al ler Leistungsteile führen.