Robust und zuverlässig

Sensorik - Die Automatisierung erreicht jetzt auch die Flussschifffahrt: So können Schiffsführer die Schleusen heute selbstständig und ohne Aufsicht bedienen. Möglich wird dies durch extrem widerstandsfähige Komponenten und modernste Sicherheitstechnik.

11. Februar 2007

Ein Engpass für die Flussschifffahrt auf dem Hochrhein war jahrelang die Schiffsschleuse am Wasserkraftwerk Eglisau bei Rheinfelden im schweizerischen Kanton Aargau: Bis vor wenigen Monaten blockierten dort Renovierungsarbeiten jeden Schiffsverkehr. Heute gehört sie jedoch zu den modernsten Schleusenanlagen im Rhein.

Eine Besonderheit ist dabei, dass die Schleuse ohne Schleusenwärter arbeitet. Stattdessen bedient der jeweilige Schiffsführer die Schleuse selbst. Dazu steigt der Kapitän zunächst an einer Anlegestelle vor dem Kraftwerk vom Schiff und meldet sich an einem Schaltpult an. Danach signalisiert eine Ampel die Funktionsbereitschaft der Schleuse, und das Schleusentor öffnet sich automatisch. Sodann steuert der Kapitän das Schiff in die Schleuse und schließt das Schleusentor von der Kommandobrücke aus mithilfe einer Eisenstange. Das Anheben des Wasserpegels dauert rund 50 Minuten, das Absenken etwa 25 Minuten. Die Passagiere können in dieser Zeit an Bord bleiben. Obwohl die Benutzung der Selbstbedienungs-Schleuse nur ausgebildeten Schiffsführern erlaubt ist, erfordert die Technik dennoch ein Höchstmaß an Personenschutz. Im Zuge der Stauwehrerneuerung und der Schleusenrestaurierung musste daher die bestehende Schiffsschleuse mit Sicherheitskomponenten für den Schutz von Personen ausgerüstet werden. Die Verantwortlichen vor Ort entwickelten deshalb gemeinsam mit Fachleuten der schweizerischen Niederlassung des baden-württembergischen Sicherheitstechnikspezialisten Euchner ein Sicherheitskonzept für die Schleusenüberwachung.

Zweifacher Personenschutz

Um die geforderte Sicherheit zu erreichen, besitzen die Schleusentore eine Schließkantensicherung. Hierbei verhindert zunächst eine Quetschsicherung, dass das Schleusentor beim Schließen Personen verletzt oder Schiffe beschädigt. Mit einer zweiten Absicherung, der Kolben-Überwachung, wird verhindert, dass das geöffnete und angehobene Tor durch Fehlbedienung oder Motordefekte herabstürzen und Personen- oder Sachschaden verursachen kann. Eine besondere Herausforderung bei der Wahl der Sicherheitsschalter zur Überwachung der Schließkanten waren die extremen Umgebungsbedingungen, schließlich kommen derartige Sicherheitskomponenten normalerweise an Maschinentüren, Schutzzäunen oder Anlagenbauteilen zum Einsatz ? in den meisten Fällen jedoch innerhalb eines Gebäudes. In einer Schleuse unter freiem Himmel dagegen müssen die Sicherheitsschaltgeräte auch unter Wasser einwandfrei funktionieren und resistent sein gegen Blitzeinschläge und Temperaturschwankungen während der Jahreszeiten. Zudem müssen Fehlfunktionen aufgrund von Schlammbildung oder Veralgung ausgeschlossen sein.

Die Auswahl der geeigneten Sicherheitskomponenten war daher nicht einfach. Nach einer umfangreichen Recherche fiel die Wahl auf berührungslose, elektronische Sicherheitsschalter der Baureihe Euchner CES, nachdem klassische mechanische Sicherheitsschalter den außergewöhnlichen Anforderungen dieser Applikation nicht standhalten konnten.

Sicherheit auch unter Wasser

Die Sicherheitsschalter besitzen einen vollvergossenen Lesekopf und Betätiger und erreichen damit die Schutzart IP 67. Damit eignen sich die Schalter für härteste Umgebungs-bedingungen. Zudem beeinträchtigen auch Verschmutzungen an der Oberfläche des Betätigers und des Lesekopfes nicht die sichere Schaltfunktion, sodass weder Schlamm noch Algen die Funktionalität des Schalters stören.

Der berührungslose Sicherheitsschalter CES arbeitet auf Basis der Transpondertechnologie und setzt sich zusammen aus den drei Komponenten Lesekopf, Betätiger und Auswertegerät. Analog zum statischen Ruhestromprinzip der mechanischen Sicherheitstechnik signalisieren dabei ständige Zustandsänderungen im hochfrequenten elektrischen Feld zwischen Betätiger und Lesekopf den geschlossenen Zustand des Schleusentores. Dieses wechselnde Signal gewährleistet dabei, dass äußere Störeinflüsse, wie beispielsweise Schlammoder Algen, die Sicherheitsfunktion nicht beeinflussen. Der große homogene Ansprechbereich der Sicherheitsschalter erlaubt zudem hohe Toleranzen bei der Ausrichtung von Betätiger und Lesekopf und verringert so die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit erheblich. Veränderungen an Türen oder eventuell starker Wellengang haben daher keinen Einfluss auf den Ansprechbereich und die Funktionalität der Schalter.

Die hohe Zuverlässigkeit und Robustheit der berührungslosen Sicherheitsschalter erlaubt ihren Einsatz bei höchsten Sicherheitsanforderungen bis Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1 für den Maschinen- wie auch den Personenschutz.

Vielseitige Einsatzmöglichkeiten

Der Einsatz von Betätiger und Lesekopf des berührungslosen Sicherheitssystems CES unter Wasser an einer Schleuse gehört sicher nicht zu den alltäglichen Einsatzgebieten dieser Sicherheitskomponenten. Nichtsdestoweniger zeigen Projekte wie diese, dass die Thematik Sicherheit und Absicherung von Anlagen an vielen Orten nicht selbstverständlich ist, weil die Gefahr auf den ersten Blick nicht erkannt wird. Der professionelle Einsatz dieser Komponenten und die fachkundige Unterstützung bei der Beurteilung von Applikationen durch Sicherheitsexperten ermöglicht es jedoch, auch solche Anlage fachmännisch abzusichern und damit sowohl Menschen als auch Maschine und Produktionsgut zu schützen ? egal, ob Maschinen, Anlagen oder Schleusen gebaut werden.

Erich Wächter, Euchner

Fakten:

¦ Die berührungslosen Sicherheitsschalter CES arbeiten mit Transpondertechnologie und eindeutig codiertem Betätiger.

¦ Spannungsversorgung und die Datenübertragung erfolgen kontaktlos über einen induktiven Lesekopf.

¦ Der redundante Aufbau des Auswertegerätes ermöglicht den Einsatz bei Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1.

Erschienen in Ausgabe: 01/2007