Wie ist ein Punktzug nach BGV C1 aufgebaut?

Nach VBG C1 ist es erheblich, welche Lastart gefahren wird. Demnach sind verschiedene Zusatzausstattungen nötig, wie z. B. Gruppenabschaltung, Unterlastabschaltung oder Synchrone Gruppenfahrt, die hauptsächlich über frequenzgeregelte Antriebe realisiert wird. Je nach Ausstattung dieser geforderten Zusatzausrüstung variiert der Preis eines Kettenzugs um ein Vielfaches. Aber auch die Funktionen wie Positions- und Zielfahrten bis hin zu den für komplexe Bewegungsabläufe benötigen Komponenten verursachen einen erheblichen Preisunterschied.

Weiter muss man die Bewegungsdynamik betrachten. Antriebe mit Frequenzumrichter (FU) können in einem weiten Stellbereich die Geschwindigkeit variieren. Die wird einmal szenisch genutzt oder ist notwendig, um eine Last, die auf mehr als drei Züge verteilt ist, gleichmäßig (synchron) zu verfahren. Der FU regelt die Differenzen aus. Kettenzüge mit zwei Festgeschwindigkeiten sind ideal, um Lasten mit kleiner Geschwindigkeit sanft anzuheben oder beim Ablassen exakt in die Position zu manövrieren. Mit der zweiten schnellen Geschwindigkeit kann dann das Objekt rasch im Schürboden verschwinden. Für Personenbeförderung muss der Kettenzug über einen Notablass bei Stromausfall verfügen und als Leuchtenhänger muss nach DIN 15560-46 das Tragmittel mindestens zweifach vorhanden sein.

Es folgen nun die Komponenten die notwendig sind, um bestimmte Funktionen an Punktzügen zu realiesieren um entsprechende Anforderungen zu erfüllen. Da viele Wege nach Rom führen wird hier versucht die Vor und Nachteile der einen oder anderen Lösung näher zu bringen.

DIN 56950 Maschinentechnische Einrichtung ersetzte DIN 56925 (Punktzüge)

5.2.7 Dynamisch selbsthemmendes Getriebe oder zwei unabhängig wirkende Sicherungseinrichtungen (Bremsen)

Eine heftige dynamische Belastung, verursacht durch das Einfallen von Bremsen, kann z. B. mit bremsfreien Systemen, die ein dynamisch selbsthemmendes Getriebe aufweisen, vermieden werden. Außerdem sichert ein dynamisch selbsthemmendes Getriebe das Halten der Last, selbst bei nachträglich eingebrachter Überlast, zu jedem Zeitpunkt. Ein Durchrutschen wird durch das stärkere Versperren des Getriebes wirkungsvoll verhindert. Bei einem Not-Aus fallen keine Bremsen ein und verursachen damit auch keine extremen dynamischen Spitzenbelastungen. Das dynamisch selbsthemmende Getriebe läuft immer sanft aus. Aber auch der Betriebskomfort in Bezug der Geräuschentwicklung ist hier ideal. Wird der Zug während einer Show verfahren ist das berüchtigte Bremsklacken konventioneller Lösungen nicht zu hören. Und nicht zu vergessen, keine verschleißbehafteten Komponenten wie Bremsen oder Rutschkupplung.

TÜV geprüfte Getriebebruchsicherung

Das dynamisch selbsthemmende Getriebe mit patentierter Getriebebruchsicherung – Z.B. das von ASM verwendete Schneckengetriebe von Tornado weist neben dem Schneckenrad noch ein Pilotrad auf. Das Pilotrad wird mit dem Schneckenrad von der Spindel angetrieben. Sollte aus irgendeinem Grund ein Bruch auftreten, so verdreht sich das Pilotrad zwangsläufig und Haltebolzen werden in Stoppkammern getrieben. Das Getriebe versperrt. Somit ist selbst bei Getriebebruch ein sicheres Halten gewährleistet.

Alternative zum dynamisch selbsthemmenden Getriebe ist ein System mit Bremse und redundanter Bremseinheit.

Das folgende Bild zeigt die Diodengleichrichter-Platine mit den blauen Varistoren. Varistoren haben die Aufgabe, die Spannungsspitzen zu bedämpfen, die durch das Unterbrechen des Stromkreises auftreten, wenn die Bremsen einfallen sollen. Da die Bremse elektrisch eine Spule darstellt, wird beim Öffnen des Stromkreises wie beim Unterbrecherkontakt im Auto auch eine hohe (Zünd) Spannung induziert, welche die Gleichrichterdioden belastet. Oftmals ist der Grund einer Betriebsstörung der Ausfall des Gleichrichters für die Bremsen.

 

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Planung

Eine sorgfältige Planung und die Übersicht zum Ganzen kann dabei erheblich Kosten und Aufwand einsparen helfen. Ist z. B. ein Videowürfel von 5,5 Tonnen zu heben, so ist der erste Gedanke meist „Flächenlast an mehr als drei Zügen“ (6 Stück Eintonner). Es wird nach Durchführungsanweisung für szenische Fahrten eine Synchronfahrt mit Gruppenabschaltung benötigt. Würde man dagegen den Würfel an drei Punkten befestigen und an jedem dieser Hängepunkte eine Ausgleichswaage anbringen, die Wegeschwankungen von zwei Kettenzügen ausgleichen kann, so handelt es sich jetzt um den Lastfall „Flächenlast an drei Zügen kombiniert mit Streckenlast an zwei Zügen“. Jetzt wird nur noch die Zusatzausstattung Asynchronfahrt mit Gruppenabschaltung, Reset über Synchronpunkt und Schlafseilerkennung benötigt, was bis zu 1/3 der Kosten senken kann. Auch in diesem Fall spielt die Dynamik eine große Rolle. Sind die Hängepunkte der Dachkonstruktion bereits nahe am Limit, so wäre bei Antrieben ohne Frequenzumrichter der Einsatz von einem System mit selbsthemmendem Getriebe von Vorteil, da die dynamische Belastung von einfallenden Bremsen wesentlich höher ist als das sanfte Auslaufen eines dynamisch selbsthemmenden Getriebes.

 

Muss man dennoch eine starre Flächenlast an mehr als drei Zügen heben, ist besonders die maximale Störfalltoleranz zu beachten. Denn was nutzt die erfolgreiche Notabschaltung, wenn nicht sichergestellt ist, dass die Antriebe nicht über einen tolerierbaren Weg herausfahren und somit doch die Hängepunkte überlastet werden.

So sind neben den offensichtlichen Parametern, wie Geschwindigkeiten, Lastaufnahme und Hubhöhe, die im Umfeld des Einsatzorts gegebenen Rahmenbedingungen, wie dynamische Belastbarkeit der Hängepunkte oder Biegebeanspruchung der Last und deren maximal zulässige Wege-Toleranz zwischen den Hängepunkten, noch unbekannt. Hier kann ein Fachplaner und oder Statiker für das Projekt die Daten nennen. Eine Rigging-Fachkraft oder ein Bühnenmeister kann über die BGV C1 Durchführungsanweisung „Bereitstellung und Benutzung von Punktzügen (SP 25.1/2-1)“ für den entsprechenden Lastfall die benötigten Ausstattungsmerkmale des Kettenzugs benennen.

Bleibt noch die Vorzüge der ergonomischen Bedienung anzupreisen und das Durchspielen von „worst case“ Havarie-Szenarien. Was Passiert wenn sich ein zug oder eine Gruppe von Zügen sich nicht mehr bewegen läßt. Was sind die Komponenten die ausfallen könnten, wie kann man dann dafür sorgen das die Motoren dennoch arbeiten um zumindest die Bühne wieder freiräumen zu können. Daraus wird ein Pflichtenheft erstellt, auf Grund dessen ein System guten Gewisses angeboten werden kann.

 

DIN 56950 Maschinentechnische Einrichtung

7.7.4.2 Schutz bei Ausfall der Fahrbereichsbereichsbegrenzungen:

Endschalter

Notendschalter müssen zwangsläufig, formschlüssig und nach dem Ruhestromprinzip arbeiten.
Elektronische Schalter und Messeinrichtungen sind in ihrem Sicherheitsniveau mechanischen Schaltern gleichzusetzen.

 

 

Im folgenden Bild wird über das große Zahnrad rechts im Bild eine Welle angetrieben über der ein Feingewinde befindet.
Zwei Flachscheibenmuttern befinden sich auf dem Gewinde. Da Diese Muttern sich nicht drehen können weil Sie von einem Blech in Ihren Nuten gehalten werden, verschieben sich die Scheibenmuttern je nach Motordrehrichtung nach rechts oder Links. An den Seiten sind Schalter montiert. Wenn die Scheibenmutter zum Schalter hin gedreht wurde, wird mit dem Schalter die Endposition angezeigt. Durch hochklappen des arretierungsbleches kann mna die Scheibenschrauben leicht verstellen bzw. neue endpositionen festlegen.

 

 

Lasterfassung

DIN 56950 Maschinentechnische Einrichtung

7.7.4.3 Schutz bei Überschreiten der Nennbelastung – 1,2-facher Wert, in Gegenrichtung darf gefahren werden.

Kettenzüge nach BGV D8 arbeiten in der Regel mit einer Rutschkupplung, die eine Überlast und damit das Sprengen der Kette wirksam verhindert. Bei Kettenzügen, die als BGV C1 umgebaut werden, ist es von Prüfer zu Prüfer sowie von Kettenzug zu Kettenzug unterschiedlich ob ein Verstiften der Rutschkupplung verlangt wird. Damit die Last oder für die Zusatzausstattung Unterlasterkennung das Schlaffseil richtig erfasst und gegebenenfalls einer Steuerung übermittelt werden können, gibt es folgende Möglichkeiten:

Über Dehnungsmessstreifen mit kontinuierlicher Werteübermittlung können über eine geeignete Anzeige und Auswertung bereits im Vorfeld geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Dieser Wert ist jederzeit abrufbar und insbesondere für Hallen mit viel Gastspielbetrieb ideal, um Beschädigungen durch Überlastungen am Gebäude vorzubeugen.

Ein Federwaage-Messsystem mit Schaltkontakt. Dieses System muss vor Ort eingestellt werden und hat nur Schaltzustände. Ein Ablesen der aktuellen Last ist nicht möglich. In dieser Ausführung wird das Gewicht der gesamten Kette mit berücksichtigt – sprich wie der Hängepunkt belastet wird. Befindet sich das Federwaage-System z. B. am Getriebe, wird nur die Last berücksichtigt. Eine Kette, die im Kettensack liegt, findet keinen Einfluss.

Das Messen des Betriebsstroms des Antriebs: Dabei hat die Praxis gezeigt, dass beim Messverfahren über den Betriebsstrom große Schwankungen aufgrund der Betriebs- und der Außentemperatur vorliegen. Außerdem kann die Strommessung nur arbeiten, wenn der Motor in Betrieb ist. Ein Aufsetzen von anderen verfahrenden Objekten im eigenen Stillstand wird nicht erkannt. Auch das nachträgliche Einhängen in das Rigg und dem evtl. Überschreiten der Überlast wird von diesem System nicht erkannt, da der Motor keinen Fahrbefehl erhält und damit der Motorstrom 0 ist – sprich keine Last oder vielmehr keine Lastangabe geben kann. Weiterhin ist das Modul wie hier von TELES mit einer Genauigkeit von +/– 5 % angegeben. Bei einer Tonne sind dies immerhin 100 kg Abweichung und dabei sind mechanische Faktoren wie warmes Getriebeöl nach Langzeitbetrieb noch nicht berücksichtigt. Außerdem muss vor dem Auslösen bei Überlast noch eine Totzeit abgewartet werden, da bei bremsenbehafteten Motoren der dynamische Faktor von ca. 1,4 beim Anfahren und Abbremsen abgewartet werden muss, danach sind noch die dynamischen Schwankungen zu mitteln, um auf die statische Last zu schließen. Der Ort der Lasterfassung ist zu unterscheiden, ob das Gewicht der Kette, die im Kettensack nicht aktiv am Heben beteiligt ist, Einfluss auf die Messung hat oder nicht.

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Wegerfassung

Eine zuverlässige Wegerfassung wird nicht nur für den Betriebskomfort (um den Kettenzug auf ein exaktes Ziel zu fahren, weiter sogar dieses abzuspeichern und beliebig oft zu reproduzieren) benötigt, sondern ist bei bestimmten Zusatzausstattungen sicherheitsrelevant.

DIN 56950 Maschinentechnische Einrichtung

7.7.4.7 Schutz bei Überschreiten der Gleichlauftoleranzgrenzen

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7.7.4.8 Stillsetzen bei Überfahren von vorgegebenen Zielpunkten

Diese folgende Funktion wird erst bei Lastfällen mit Zusatzausstattung Z3 nach BGV C1 sowie Fahrmodus Synchrone Punktzuggruppenfahrt notwendig.

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7.6.3.2 Synchrone Gruppenfahrt

Vor Beauftragung einer Anlage sollten die Parameter der vertretbaren Gleichlauftoleranz sowie insbesondere die maximale Störfalltoleranz definiert sein. Die maximale Störfalltoleranz gibt an, wie weit die einzelnen Züge selbst in einem Störfall auseinanderdriften können. Bei einem weiträumigen Traversensystem mögen z. B. 10 cm durchaus keinerlei kritischen Auswirkungen hervorrufen, aber bei einer starren Stahlkonstruktion ruft in einem Störfall die gleiche Abweichung Kräfte hervor, die weit außerhalb des Tolerierbaren liegen können. Deshalb ist eine schnelle exakte Wegmessung genauso wichtig wie eine Steuerung, die diese Werte schnell genug überprüfen kann. Erst dann ist eine kleine Störfalltoleranz möglich. Dabei spielt natürlich die Geschwindigkeit der Fahrt eine erhebliche Rolle und ist der Grund weshalb in der Bühnentechnik mit den Winden die mit 1,2 m/s verfahren erheblich mehr Aufwand getrieben werden muss, um eine akzeptable und sichere Berechnung durchzuführen, als bei langsamen Kettenzügen, die mit ca. 8 m/min verfahren.

Absolutwertgeber, zu jedem Zeitpunkt ist die absolute Position verfügbar. Durch mögliche Plausibilitätsüberprüfungen ist dies die sicherste Wegerfassung. Zurzeit ist der Absolutwertgeber zwingend erforderlich, um eine SIL 3 Klassifizierung zu erreichen.

Impulszählung mittels A B Spur-Encoder. Die zwei um 90° versetzten Spuren erlauben der Elektronik eine Drehrichtung zu erkennen, je nachdem ob die 2. Spur dem ersten Signal voreilt oder nacheilt. Nachteil: Werden Zählerstände nicht zu jeder Zeit gespeichert, wie es meist nach Abschalten der Anlage der Fall ist, müssen wieder neue Referenzwerte eingegeben werden.

 

 

Impulszählung mittels diverser Schalter, Lichtschranken und Näherungsschalter, Inkrementalgeber. Nachteil: es erfolgt keine Richtungserkennung. Wird der Antrieb gestoppt und läuft der Motor bis zum Einfallen der Bremsen einen kurzen Moment nach, können Impulse nicht definiert werden, ob die Last den Zug nach unten bewegt hat oder der Zug bei Leerlauffahrt durch Masseträgheit weiter Aufwärtsimpulse liefert. Ein systematischer Drift ist die Folge.

 

 

 

Auswertung mittels analoger Potentiometer. Nachteil: relative Ungenauigkeit und Verschleiß. In Fernsehstudios werden zur Positionierung von Leuchtenhänger auch gerne Potentiometer eingesetzt. In diesem Bereich sind diese durchaus funktionell und ausreichend.

 

 

 

Zulätzt könnte man noch mittels Fahrzeit rückschlüsse auf die hinterlegte Strecke schließen. Es erfolgt keine Rückmeldung über den tatsächlichen zurückgelegten Wert. Der einfachste Weggeber ist das Mitstoppen der Zeit bei einer konstanten Geschwindigkeit. Man wird überrascht sein wie exakt ein solches System sein kann, wenn die Zeit vom Steuerrechner, der die Fahrt auslöst, in Längenstrecken umgerechnet wird. Eine solche Lösung ist selbstverständlich nicht als „Erfassung“ zu deklarieren und demnach auch nicht für sicherheitsrelevante Aufgaben einsetzbar.

Tragmittel

Hochfester zäher Federbandstahl bisher nicht bekannter Güte ist praktisch verschleißfrei. So war es naheliegend, diesen Vorteil auch für die Hebezeuge der Veranstaltungstechnik zu nutzen mit der Erkenntnis, dass ein flaches Band auf einer Umlenkrolle weniger Geräusche verursacht als ein gedrilltes Stahlseil. Auch können diese Stahlbänder aufgrund ihrer Geometrie in mehreren Lagen übereinander aufgerollt werden. Nebenbei ist dieses glatte Band viel unauffälliger, da Lichtreflexionen die bei runden Objekten wie Stahlseil oder Kette immer auch zu jedem Betrachter reflektiert werden, hier von der glatten flachen Seite kaum wahrgenommen werden. Auch verdreht sich eine Einzellast nicht, wie es bei Stahlseilen aufgrund der Geometrie zwangsläufig auftritt. Moderne Bandführungen erlauben sogar einen beachtlichen Schrägzug.

 

 

 

Gewöhnlich trifft man in einem Theater auf Stahlseile. Aber als mobile Punktzuganlage sind nur wenige Sonderkonstruktionen bekannt. Denn um die Seile normgerecht in einer Lage aufzuwickeln, werden Trommeln mit einem Mindestdurchmesser benötigt. Dies bedarf enorm Platz und macht eine Winde für den mobilen Einsatz sehr unhandlich. Unwesentlich ist dabei der Aspekt, dass ein laufendes Seil auch geringe Geräusche verursacht. wenn die einzelnen Seelen über die Umlenkrollen geführt werden. Die Ablegereife für das verschleißbehaftete Stahlseil wird auch in der DIN 15020 definiert.

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DIN 56950 Maschinentechnische Einrichtung

5.2.6.2 Bei Stahlketten muss sichergestellt sein, dass mindestens drei Kettenglieder formschlüssig im Eingriff des Antriebs (Kettennuss) sind.

Ist zur Aufnahme des Tragmittels nur sehr beschränkt Platz bzw. ist die hängende Last extrem schwer, so haben sich Ketten bewährt. Diese können relativ hohe Lasten aufnehmen und sind zudem sehr kompakt in einem Sack zu verstauen. Natürlich besteht die Gefahr, dass die Kette verdreht vom Kettenzug eingezogen wird, aber moderne Kettenzüge weisen einen „Jam free“ Ketteneinlauf auf, der wirkungsvoll ein Verklemmen bzw. im ungünstigsten Fall das Zerstören der Kette verhindert.

 

 

Alternative 8 Taschen Nuss (X-Drive):

 

Der Verschleiß von gehärteten Ketten ist zwar wesentlich geringer als der von „normalen“ Ketten, dennoch werden die „weichen“ Ketten gerne im Tourneebetrieb eingesetzt, da diese wesentlich unempfindlicher gegen Einkerbungen sind. Genau genommen muss man sagen, dass der weiche Werkstoff zwar leichter Gebrauchsspuren aufweist, wenn man z. B. auf die Kette einen Kettenzug unsanft ablässt. Aber diese Spuren haben nicht die verheerende Auswirkung wie bei gehärtetem Material, bei dem eine Kerbe dann das Brechen der Kette bedeuten kann. So werden harte Ketten hauptsächlich bei Festinstallationen eingesetzt und weiche Ketten im Tourneebetrieb. Ketten werden hauptsächlich bei langsamen Hebeaufgaben eingesetzt, auch weil der Polygoneffekt der Kette einen unruhigen Lauf und Schwingungen verursacht, damit der dynamische Faktor erhöht ist sowie schnelle Fahrten problematisch sind.

 

Sicherheitsrelevanter Kraftfluss

Mit einem dynamisch selbsthemmenden Getriebe ist eine der Grundanforderungen der BGV C1 „Sicher gegen ungewollte Bewegung“ schon durch die Mechanik gegeben. Hier ist auch bei Ausfall einer Phase kein unkontrolliertes Absinken der Last möglich. Bei bremsenbehafteten Systemen gibt es einmal die Variante dass sich eine Rutschkupplung vor dem sicheren Halt der Bremse befindet. Wenn eine erhebliche Überlast vorliegt, wird die Rutschkupplung auslösen. Ein Einfallen der Bremsen nach Not-Aus z. B. bleibt dann ohne Wirkung. Deshalb wird oft bei Umbauten zu BGV C1 vom Sachverständigen das Verstiften der Kupplung gefordert. Die Überlasterkennung muss auf anderem Weg erfolgen. Oder es gibt anders auf´gebaute bremsenbehaftete System. Hier ist nur im Fahrbetrieb eine Gefährdung durch die Rutschkupplung zu erkennen. Befindet sich der Zug im Stillstand, tragen beide Bremsen zuverlässig die Last.

 

Steuerung

DIN 56950 7.6.2.2 Befehlseinrichtung für maschinentechnische Einrichtungen

• Die Bewegungsrichtung muss von einem Hubbefehlsgeber eindeutig angezeigt werden.
  (Ein kurzes Aufflackern einer Leuchte, die aufgrund von Wegfall der Versorgungsspannung entsprechend der vorhin beschriebenen Maßnahme, nicht mehr anzeigt, erfüllt diese Funktion nicht.)
• Bei gegenläufigen Bewegungen sind diese eindeutig anzuzeigen.
• Die Bewegung muss zum Stillstand kommen, wenn der Hubbefehlsgeber losgelassen wird (Totmannschaltung).
• Die Hubbefehlsgeber müssen gegen unbeabsichtigter und unbefugter Betätigung gesichert sein.
• Bei mehreren Steuerstellen muss der Fahrtbefehl gegen die anderen Steuerungen verriegelt sein.

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.1.1 Asynchrone Gruppenfahrt ohne Gruppenabschaltung

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.1.2 Asynchrone Gruppenfahrt mit Gruppenabschaltung

DIN 56950 Abschnitt 7.6.3.2 Synchrone Gruppenfahrt

DIN 56950 Abschnitt 7.7 Sicherheitsbezogene Funktionen und Steuerfunktionen im Fehlerfall

Für elektrische, elektronische und programmierbare Funktionen ist eine Gefahrenanalyse durchzuführen.
Für das System folgt eine Gesamtgefahreneinschätzung nach DIN EN 61508.
Die allgemeinen Anforderungen an Steuerfunktionen im Fehlerfall sind in der DIN EN 60204-32 (VDE 0113 Teil 32) beschrieben.

DIN 56950 Abschnitt 7.7.2 Vorsehen von Redundanz

Schütze und Relais in Schutzeinrichtungen sind grundsätzlich redundant auszuführen und zusätzlich zu überwachen. (Man spricht hier auch von zwangsgeführten Relais, deren weiteres Kontaktpaar mechanisch mit dem ersten verbunden ist, um ein Aneinanderkleben der Arbeitskreise durch Schaltabbrand signalisieren zu können. Redundant bedeutet einen zweiten unabhängigen Weg wie z.B. zeitverzögertes Abschalten der Versorgungsspannung, oder Sicherheitsschaltungen gemäß der nach dem Risiko geforderten Klasse und dementsprechender Ausführung.)

DIN 56950Abschnitt 7.9.3 Programmierbare Steuerungen bei sicherheitsrelevanten Funktionen

Einkanalige programmierbare Steuerungen dürfen nicht für sicherheitsrelevante Funktionen verwendet werden.
Zweikanalige programmierbare Steuerungen können für sicherheitsrelevante Funktionen verwendet werden und müssen mindesten SIL 3 aufweisen.

DIN 56950Abschnitt 7.10 Programmierbare Steuerungen ohne sicherheitsrelevanten Funktionen

Keine besonderen Anforderungen, um z. B. Gruppen zu bilden. Keinen Einfluss auf sicherheitsrelevante Funktionen. Die Anwahlrückmeldung muss rechnerunabhängig angezeigt werden. Geschwindigkeits- und Positionswerte dürfen vom Rechner weiterverarbeitet werden, wenn sie nicht für das sicherheitsrelevante Erreichen von Zielpunkten genutzt werden.

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Schützsteuerung

Schütze im Steuerrack

Dieses System, das nur die phasengewendete Stromversorgung dem Kettenzug zuliefert, erlaubt nur eine Gruppenbildung ohne Gruppenabschaltung, da eine Rückmeldung der Signale zur Steuerung fehlt und damit keine gesamte Gruppe beim Auftritt eines Fehlers angehalten werden kann.

Schütze im Kettenzug

Sehr deutlich sind zwei Wendeschütze, die verriegelt die Antriebsrichtung schalten, sowie ein in Reihe geschaltetes Hauptschütz als redundantes Schaltelement zur Not-Abschaltung zu erkennen. Tritt hier ein Kontaktkleben an einem Schütz auf, so muss der Service am Kettenzug erfolgen, der dann oft schwer erreichbar in der Decke hängt, im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen System. Vorteil bei einer Verkabelung wie nebenstehend gezeigt ist bei diesem System, dass Fehlermeldungen an die Steuerung gesendet werden können. Eine Gruppenabschaltung wird hierbei möglich. Fehler in der elektronischen Steuerung dürfen ein Stillsetzen nicht verhindern. Wird ein Fahrtsignal allein durch einen Halbleiter geschaltet, so kann ein Schluss des Halbleiters erfolgen. Diese Steuerung beinhaltet Gefahrenpotenzial.

 

 

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Steuerungssystem über bidirektionale digitale Bus-Steuerung

DMX ist unidirektional und damit für eine Ansteuerung nicht geeignet, da keine Fehlermeldung zur Steuerung erfolgt. Weiterhin ist ein DMX-Signal bei Störungen ohne Fehlererkennung und erfüllt somit keine Anforderungsklasse. Bleiben die bewährten Industriebus-Systeme wie CAN-Bus, Interbus, Ethernet … die der Anforderung gerecht werden.

 

Sternförmige Vernetzung

Nachteil: höherer Verkabelungsaufwand
Vorteil: Der Ausfall eines Motors beeinträchtigt die Funktionsweise der anderen Motoren nicht.
Sind die Treiber galvanisch getrennt, so kann selbst ein Schluss auf der Leitung die Funktionsweise der anderen Züge nicht beeinträchtigen.

 

Ringförmige Vernetzung

Vorteil: einfacher Verkabelungsaufwand
Nachteil: Der Ausfall eines Motors beeinträchtigt die Funktionsweise der folgenden Motoren.
Blaue Linie: durch das schließen zu einem Ring ist es möglich auch von der zweiten Seite in das System einzusteisen um somit die Ausfallgefahr erheblich zu minimieren. Jetzt müsste schon an zwei Stellen die Leitungen unterbrochen werden.
Ein havariertes Pre-Rigg, bei dem nur ein Motor ausgefallen ist, lässt sich leichter handhaben als wenn eine gesamte Motorengruppe ausgefallen ist.
Dieses Beispiel ist als Ring aufgebaut, so dass ein zweiter Fehler erst ein Kreissegment lahmlegt.

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Vergleichsliste der Bussysteme

	Profibus	Interbus	CAN	LON	ASI	Ethernet 100Base
Topologie	Linie	Ring	Linie, Stern	Beliebig	Linie, Stern, Baum	Sternförmig ab Multiport-Repeater
Bus-Leitungslänge	Cu: 100 m bei 12Mbit/s; 200 m bei 1,5 Mbit/s;400 m bei 500 kbit/s; 1.000 m bei 187.5kbit/s; 1.200 m bei < 93.5kbit/s LWL: mehrere km	400 m max. 13 km auf Cu-Basis	40 m bei 1 Mbit/s; 620 m bei 100 kbit/s; 10 km bei 5 kbit/s	1.200 m bei 39 kbit/s; 130 m bei 1.25 Mbit/s Powerline: 50 m–5 km bei 5 kbit/s Cenelec Band A 9–95kHz	100 m, erweiterbar mit Repeater bis max. 300 m	Minimal: 2,5 m; Cu: 100 m bei 100BaseTX LWL: 412 m bei 100BaseFX
Übertragungsrate	9,6 kbit/s 19,2 kbit/s 93,75 kbit/s 187,5 kbit/s 500 kbit/s (FMS) 1,5 Mbit/s (DP) 12 Mbit/s (DP)	500 kbit/s konstant	5 kbit/s 100 kbit/s 10 kbit/s	9,8 kbit/s 19,5 kbit/s 39,1 kbit/s 78,1 kbit/s 156,3 kbit/s 312,5 kbit/s 625 kbit/s 1,25 Mbit/s	167 kbit/s	100 Mbit/s
Zykluszeit	Je nach Übertragungsrate und Datenmenge	1 ms 1 E/A bis 7,8 ms bei 1096 E/A	Je nach Übertragungsrate und Datenmenge	Je nach Übertragungsrate und Datenmenge	Minimal 500 µs; 5 ms bei 31 Slaves; 10 ms bei 62 Slaves	Undefiniert
Übertragungsmedium	Zweileiter Cu RS 485 Zweileiter CU mit Hilfsenergie (IEC1158-2) Lichtwellenleiter	Twisted Pair Glasfaser Funk Infrarot	Zweileiter Cu Optisch	Verdrillte 2-Drahtleitung (Powerline 230VAC oder DC) LWL Funk Infrarot Koax. Tf. Leitung	Spez. Zweileiter CU (Daten und Hilfsenergie)	Twisted Pair LWL
Anzahl Teilnehmer	32 pro Segment 126 maximal (mit Repeater)	256 Stationen maximal 4096 E/A	Theoretisch unbegrenzt Abhängig vom Physical Layer	Je nach Übertragungstyp bis 128 pro Segment	31 (je 4E, 4A: Total 124E, 124A) 62 (je 4E, 3A: Total 248E, 186A)	100 Stationen pro Segment 1.024 Stationen pro Netzwerk
Telegramm-Länge		256 Worte		Typische Größe 128 Byte		Minimal 72 Byte
Nutzdaten-Länge	244 Byte		8 Byte	1–228 Byte	1 Byte	1 … 1.500 Byte

 

Steuerungsfunktionen

„Grafisches User Interface (GUI) ist die Schnittstelle Mensch-Maschine“

Hier ein gelungenes Design: LCD-Tasten wechseln die Farbe und Information nach den aktuellen Erfordernissen. Die Bedienung erfolgt im wechselseitigen Kontext zum Touch. So hat der Bediener für die Aktivierung z. B. eines Fahrbefehls das Druckgefühl eines echten Tasters und im Display werden nur die Informationen angezeigt, die für die momentane Tätigkeit auch benötigt werden.

 

Es sollte auch ein Augenmerk auf den Funktionsumfang der Steuerungssoftware und deren Ergonomie gerichtet werden. Hier einige Beispiele:

• Hand Einrichtfahrt, jederzeit ob im Programmier- oder im Showmodus sollte ein Zug (Gruppe) anwählbar und verfahrbar sein.
• Zielfahrt über Zeit, insbesondere bei Ausfall von Weggeber kann man eine Show unter besonderer Beobachtung durchführen.
• Zielfahrt über Geber
• Que Speicherung, die Positionen und Beschleunigungsrampen einer Verwandlung
• Sequenzenspeicherung, das sequenzielle Aneinanderreihen verschiedener Verwandlungen
• Sequenzablauf – Go, das Abfahren einer Verwandlung über einen Go Befehl
• Sequenzablauf – Timer, das Abfahren einer Verwandlung zu einem bestimmten Zeitpunkt (Totmannschaltung muss aktiv sein)
• Sequenzablauf – Ereignis, das Abfahren einer Verwandlung zu Ereignissen, wie Erreichen einer bestimmten Position von Zug x. (Totmannschaltung muss aktiv sein)
• Delay, Wait, Loop, Link, damit erhält man die Möglichkeit, verschiedene ständig wiederholende Bewegungen oder Bewegungsabschnitte automatisch ausführen zu lassen.
• Gruppe lose (Gruppe Asyncron, ohne Gruppenabschaltung), entsprechend einer Anwahlhilfe. Züge aus der Gruppe können jederzeit herausgenommen werden. Ein Auftreten eines Fehlers an einem Zug hat keine Auswirkung auf die Fahrt der anderen Gruppenzüge.
• Gruppe Asyncron, mit Gruppenabschaltung, entsprechend einer Anwahlhilfe. Züge aus der Gruppe können jederzeit herausgenommen werden. Ein Auftreten eines Fehlers an einem Zug stoppt alle Züge innerhalb der Gruppe.
• Gruppe Synchron (Synchronfahrt), Züge aus der Gruppe fahren synchron oder alle Züge innerhalb der Gruppe werden gestoppt. Bei der nächsten Verwandlung können Züge aus der Synchronen Gruppe bei anderen Gruppenkonstellationen mitarbeiten. (Senken und Kippen von Leinwänden)
• Verbundgruppe (Verriegelung der Gruppentypen), dabei werden über eigenen geschützten Userbreich Gruppen angelegt, bei denen es nicht möglich ist einen Zug aus dieser Gruppe heraus alleine zu verfahren (Plateau verfahren)
• Strahlenfahrt (Kippen einer Leinwand mit mehr als zwei Zügen pro Achse)
• User Verwaltung in verschiedenen Hierarchie-Ebenen, Zugangsbeschränkung, Passwortfunktion
• Help Funktion
• Logfile Fehler / Bedienereingaben
• Externer Trigger, Midi, DMX, SMPTE, An
• Preview Funktion
• Negative Höhen einstellbar
• Importieren und exportieren der Show und Anlagedaten
• wünschenswerte Funktion: Presets
• wünschenswerte Funktion: Patch
•  wünschenswerte Funktion: beliebig viele Shows/Gruppen/Cues
• wünschenswerte Funktion: Record – Momentaufnahme
• wünschenswerte Funktion: offline Simulationsmodus
• Es sollte zu jeder Zeit die Möglichkeit gegeben sein direkt auf die Antriebe zuzugreifen sowie während einem Showablauf die nächste Verwandlung im Previewmodus zu betrachten und zu editieren.

Das Betriebssystem ist für die Betrachtung der Benutzerschnittstelle Mensch-Maschine zweitrangig.

Dagegen soll im Hinblick auf sicherheitsrelevante Funktionen das Betriebssystem echtzeitfähig und sein Verhalten vorhersehbar sein. Bei Windows z. B. sind die Ereignisse nicht vorhersehbar, darüber hinaus ist kein Quellcode bekannt, um diese Ereignisse zu verstehen. So ist Windows als Betriebssystem für sicherheitsrelevante Funktionen absolut ungeeignet.

Eine unabhängige Überprüfung der Software ist auch über die CE TE COM möglich.