Applikationsbericht:

Aufgabe:

Heben und Senken der Plattform über 4 synchron fahrende Antriebe.

Lösung:

– Ausarbeitung des Sicherheitskonzepts in Zusammenarbeit mit der SUVA

– Optimale Antriebsauslegung

– Implementation der Software

– Inbetriebnahme von Hard- und Software

– Tests und Abnahme in Zuasammenarbeit mit dem Anlagenbauer und der SUVA

Hardware:

SPS:

1 x Rockwell CompactLogix

Visualisierung:

1 x Rockwell PV plus

Vernetzung Feldbus:

DeviceNet

Dezentrale I/O:

5 x ET200S je Anlagenteil

Safety:

Smart Guard 600, für Sicherheitsanforderungen der Kategorie 4

Sonstiges:

Fernwartung

Die Nordostschweizerischen Kraftwerke (NOK) betreiben im Kernkraftwerk Beznau ein Zwischenlager für ausgediente Brennstäbe der schweizerischen Kernkraftwerke. Zur periodischen Überprüfung der Behälter wurde eine Hebebühne erstellt, Bild 1. Die Firma aurest gmbh in Herisau konzipierte die zugehörige Steuerung und überwachte deren Elektro-Installation.
Die Hebebühne mit den Abmessungen 3900 x 5780 mm dient gleichzeitig als Last- und Arbeitsbühne mit einem Hub von 4000 mm. Der Antrieb erfolgt über vier Spindeln mit vier Motoren, deren Drehzahl über Frequenzumrichter geregelt wird.

Hebebühne

Besondere Aufmerksamkeit war dem Personenschutz zu schenken sowie dem Anfahren der definierten Positionen. Die Befehle zum Heben oder Senken der Bühne können am Schaltschrankpanel oder an der Hebebühnenkonsole angewählt werden. Grundsätzlich werden drei fixe Arbeitshöhen (0, 1 und 2) angefahren. Ausserdem kann die Bühne manuell in eine beliebige Position gebracht werden.

Der Betrieb wird mittels Schlüsselschalter freigeschaltet. Nach Quittierung der Sicherheitskreise nach Kat. 4, wird die Anlage freigegeben. Mit den Tastern „Heben / Senken“ kann die Hebebühne in die entsprechende Position gefahren werden. Diese sind: Park-Position (unten), Arbeitshöhe (oben), Ein-Ausstiegsposition (mitte). Über die Tippfunktion kann die Anlage in eine x-beliebige Position gefahren werden. Die Bedienung erfolgt am Steuerschrank über ein «PanelView plus 600» oder an der Bedienkonsole auf der Bühnenplattform. Am Bedienpanel können sämtliche Betriebszustände und Alarmmeldungen eingesehen werden. Die betriebsrelevanten Sollwerte werden auf passwortgeschützten Ebenen eingestellt. Ein Servicebetrieb ermöglicht die Steuerung jeder einzelnen Spindel über Funktionstasten.

Zur Positionierung derLift_Zeichnung Hebebühne wurden die vier Spindeln mit Encoder ausgerüstet. Diese werden in die entsprechenden «PowerFlex 700S» -Umrichter eingelesen.
Die Synchronisation der Umrichter erfolgt via «SinchLink » (drive-to-drive data link), wobei ein Umformer als Master dient. Der synchrone Gleichlauf der Motoren wird mit der Parametrierung der Frequenzumrichter relisiert. Um den geforderten Sicherheitskategorien gerecht zu werden, wurde die Erfassung der drei vorgegeben Positionen mit induktiven Näherungsschaltern gemäss Kat. 4 realisiert. Diese Näherungsschalter haben als Gegenkontakt eine fest auf die Wand montierte Chromstahlschiene. So können die Positionen Park, Arbeitshöhe und Ausstieg in Kategorie 4 erfasst und in der programmierbaren Sicherheitssteuerung «Smart Guard 600» weiter verarbeitet werden. In der Position „Arbeitshöhe“ wird der Arbeitskran freigegeben, in Position „Ein- Ausstieg“ die Zugangstüre, die mit einem Verriegelungsschalter mit Zuhaltung versehen wurde, und in der Position „Park“ wird das Winkeltor freigegeben. Der Verschleiss der Spindeln wird elektronisch über Laufmuttern erfasst. Wird die vorgegebene Toleranzgrenze überschritten, wird ein Alarm ausgelöst und die Bühne kann nur noch in die Position „Park“ gefahren werden.

Für diese Arbeitsplattform, die als Unikat erstellt worden ist, und wegen ihrer Höhe von mehr als 3 m unter den Anhang 4 der Maschinenrichtlinie fällt, musste eine Baumusterprüfung eingereicht werden. Diese wurde in Zusammenarbeit mit der SUVA durchgeführt. Wo immer möglich, hat man Sicherheitsaspekte mechanisch gelöst.
Wo dies jedoch nicht möglich war, hat aurest gmbh in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer und in Absprache mit der SUVA ein optimales Sicherheitskonzept
erarbeitet. Herzstück der Steuerung ist die «Smart Guard 600», eine passwortgeschützte, freiprogrammierbare Sicherheitssteuerung, welche die Anforderungen der Kategorie 4 erfüllt. Sie verfügt über 16 digitale Eingänge, 8 digitale Ausgänge, 4 Testimpuls-Quellen sowie USB- und Device- Net-Kommunikationsanschlüsse.

Bei den Aktoren stehen die Lift_Safety_Steuerungvier Antriebsmotoren der vier Hubspindeln im Vordergrund. Die Motoren werden über Frequenzumrichter «Power Flex 700S» angesteuert.
Der sichere Halt der Motoren wird mit einem optionalen «DriveGuard Safe-off board» realisiert. Der «Power Flex 700S ist ein einfach programmierbarer Frequenzumrichter, der eine Vielzahl von Motion-Applikationen ermöglicht und in Leistungen bis 37 kW erhältlich ist. Schon sehr früh haben sich alle Beteiligten zusammengesetzt, um die Anforderungen, Schnittstellen und heiklen Punkte zu besprechen. Weil die Hebebühne praktisch wie ein Personenlift funktioniert und, wie erwähnt, als Arbeitsbühne dient, hatte die SUVA ein gewichtiges Wort mitzureden. Das komplexe Umfeld und die Tatsache, dass es sich um ein «Erstlingswerk» handelte, stellte für alle eine Herausforderung dar.