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antriebstechnik 11/2017

antriebstechnik 11/2017

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2017 I SPECIAL Ist mehr mehr? Oder: Wieviel Sicherheit liefern redundante Positionssensoren im Stahlwasserbau? Die Anforderungen hinsichtlich Sicherheit haben in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen. Dies spiegelt sich für Anlagen des Stahlwasserbaus unter anderem in der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG wider. Bedeutet ein „Mehr“ an Sicherheit auch ein „Mehr“ an Aufwand? Und bedeutet andersherum ein „Mehr“ an Aufwand auch ein „Mehr“ an Sicherheit? Der Main weist zwischen von der Mündung in den Rhein bei Mainz flussaufwärts bis zur Mündung der Regnitz bei Bamberg – dem Beginn des Main-Donau- Kanals – 34 Staustufen auf. Zwei dieser Staustufen sind die Anlagen Steinbach und Harrbach. Beide bestehen jeweils aus einem Wehr und einer Schleuse. Sie wurden zwischen 1938 und 1940 gebaut und in Betrieb genommen. Mitte der 1980er Jahre wurden beide Anlagen überholt: 1985 wurde bei der Staustufe in Steinbach und zwei Jahre später in Harrbach der mechanische Antrieb durch einen hydraulischen Antrieb ersetzt. Derzeit steht nach fast 30 Jahren die nächste Dr.-Ing. Olaf Kissing ist Produktmanager Industriesensoren bei der MTS Sensor Technologie GmbH & Co. KG in Lüdenscheid Modernisierung an. Dabei werden die Elektronik und die Hydraulik erneuert. Bei den beiden Staustufen werden die Schütze und die Stemmtore der Schleusen mit hydraulischen Zylindern bewegt. Diese werden im Rahmen der Modernisierung durch neue ersetzt. Bisher wurden in den Zylindern Endschalter eingesetzt, um das Ein- und Ausfahren und somit das Öffnen und Schließen der Stemmtore sowie der Schütze zu überwachen. Dabei wird mit den Endschaltern lediglich das Erreichen der Endpositionen ermittelt und bestätigt. Verbesserte Steuerung In den neuen Hydraulikzylindern sind Positionssensoren auf Basis der Magnetostriktion eingebaut. Der Positionsmagnet, welcher die zu erfassende Position markiert, wird auf dem Kolbenboden montiert. Der Sensorstab des Sensors taucht in die aufgebohrte Kolbenstange ein. In dem Sensorstab befindet sich der sogenannte Wellenleiter. Zur Positionsmessung wird ein Stromimpuls in diesen Wellenleiter geleitet. Durch Interaktion des Stromimpulses mit dem Magnetfeld des Positionsmagneten entsteht eine sogenannte Torsionswelle in dem Wellenleiter. Diese Welle läuft mit einer bekannten Geschwindigkeit zur Sensorelektronik. Die Laufzeit zwischen dem Aussenden des Stromimpulses und dem Empfangen der Torsionswelle ist proportional zu dem Abstand des Positionsmagneten von der Sensorelektronik. Dieser absolut messende Positionssensor zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit aus. Die Positionssensoren sind speziell für die Integration in Hydraulikzylindern entwickelt. Über den Flansch wird der Zylinder 60 antriebstechnik 11/2017

SPECIAL I SPS IPC DRIVES 2017 01 Dreifach redundanter Positionssensor GT3 mit Positionsmagnet 02 Sensor RF mit flexiblem Messstab und Positionsmagnet 03 Schematische Darstellung zur Integration eines Standard-Positionssensors (l.) und eines redundanten Positionssensors (r.) in einem Hydraulikzylinder 04 Hydraulikzylinder mit integriertem dreifach redundantem Positionssensor GT3 zur Bewegung des Schützes abgedichtet, sodass keine Hydraulikflüssigkeit austritt. Zudem ist der Sensorstab, der sich in der aufgebohrten Kolbenstange befindet, für hohe Drücke bis 350 bar ausgelegt. Je nach Ausführung sind auch höhere Betriebsdrücke möglich. Die Sensoren sind für Betriebstemperaturen von – 40 bis + 75 °C geeignet und decken somit die Anforderungen des Stahlwasserbaus ab. Heute können die kompletten Verfahrwege der Zylinder und nicht nur die Endpositionen erfasst werden. Somit ist eine kontinuierliche Überwachung der Bewegung realisierbar. Dies verbessert sowohl die Steuerung als auch die Bedienung der Anlage und ermöglicht darüber hinaus eine reale Visualisierung der Verfahrbewegung im Leitstand. Maschinenrichtlinie auch für Staustufen Aufgrund der umfassenden Erneuerung der beiden Staustufen in Steinbach und Harrbach ist die Maschinenrichtlinie 2006/42/ EG einzuhalten. Entsprechend dieser Richtlinie ist der Hersteller verpflichtet, eine Risikoanalyse vorzunehmen. Dazu wird eine Umfassende Performance! Neue Trends bei Industrie 4.0 und neue Automatisierungslösungen - bei uns auf der SPS-IPC Drives! Optimale Performance in der AC- und DC-Antriebstechnik. Mehr Informationen über unsere neuen Umrichter-Generationen unter: www.controltechniques.com/sps Besuchen Sie uns in Halle 4, Stand 4-250 Control Techniques GmbH | Meysstrasse 20 | Hennef 53773 | Germany | Tel : +49 2242 877-0 | Email : info.de@mail.nidec.com antriebstechnik 11/2017 61 Control Techniques.indd 1 11.10.2017 11:30:28

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