Dass die Bänder stetig laufen

Moderne Steuerungstechnik im Braunkohletagebau

Die inländische Kohle ist nach wie vor eine feste Größe in der Energieversorgung. Dazu optimieren die Betreiber die Leistungsfähigkeit weiter. Dies zeigen zwei Projekte in den Tagebauen Hambach und Helmstedt, wo modernste Steuerungstechnik in der Kohleförderung zum Einsatz kommt.

29. Juni 2005

Die RWE Power AG betreibt zwischen Köln und Aachen den Tagebau Hambach. Dort verrichten die größten Bagger der Welt ihren Dienst: Sie sind 240 m lang, 96 m hoch und 13.500 t schwer. Unter dem 85 km2 großen Abbaufeld lagerten ursprünglich 2,5 Mrd. t Braunkohle. Die 106 km langen Bandanlagen transportieren jährlich zirka 40 Mio. t Kohle und 240 Mio. m³ Abraum. Bis Ende letzten Jahres wurden zehn Bandantriebsstationen umgebaut. In den folgenden Jahren sollen weitere 29 folgen.

Die Cegelec Anlagen- und Automatisierungstechnik erhielt den Auftrag zur Modernisierung der Bandanlagensteuerungen. Ausschlaggebend war, daß das Cegelec-Team jeweils einen Förderweg mit bis zu fünf Bandstationen in maximal 10 Tagen umbauen kann. Dazu gehört der schlüsselfertige Austausch alter Steuerungs- und Kommunikationssysteme in den Stationen. Dabei wurde neben der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) der komplette Steuerungsteil in Z-Scheiben (SPS, übergeordnete Stromversorgung 6 kV, 0,5 kV, 0,22 kV) und M-Scheiben (6-kV-Abgang, Abgänge für E-Bremse, Anlaßwiderstände je Motor) ausgetauscht. Scheiben bezeichnen hier die einzelnen Funktionselemente der großen Container-Schaltanlage.

Steuerungen teilweise mehr als 20 Jahre alt

Die Steuerungen der Z-Scheibe sind teilweise mehr als 20 Jahre alt. RWE Power entschied sich daher, die alten Steuerungen sukzessiv gegen moderne Automatisierungssysteme vom Typ S7-400 auszutauschen, die durchschnittlich 800 E/A-Punkte aufweisen. Für die elektrische Bremsung der 6-kV-DS-SL-Motoren (typische Leistung 4x2000 kW an einer Station) mit Gleichstrom werden zusätzliche Reglungsprozessoren FM458 eingesetzt.

Für die Visualisierung sind drei Touchpanel TP27-10 vorhanden. Zur Verriegelung der Stationen untereinander werden hauptsächlich LWL-basierende OTN-Knoten (Open Transport Network) verwendet. Die Platzverhältnisse in den Bandstationen (Container) sind eng, so daß nur wenige Mitarbeiter dort agieren können und deshalb in drei Schichten umgebaut wurde. Im Einsatz waren bis zu 80 Mitarbeiter.

Auch die Kohletransporteinrichtungen im Tagebau Schöningen bei Helmstedt der Braunschweigischen Kohlebergwerke (BKB) bekam eine neue Steuerungstechnik. Die Kohleförderung und Abraumbewegung des im 1979 erschlossenen Tagebaus sind heute kontinuierlich ablaufende Prozesse vom Bagger bis zur Verbrennung im Kraftwerk Buschhaus.

Die BKB fördern hier jährlich mehr als zwei Mio. t Braunkohle und mehr als 10 Mio. m³ Abraum. Seit 1993 setzt die BKB zum Transport von Kohle und Abraum kilometerlange Bandanlagen ein. Die Kohle wird bis vor die Tür des Kraftwerks Buschhaus gefahren und dort in einem Zwischenlager aufgehaldet. Für die Weiterbeförderung der Kohle in das Kraftwerk sorgen zwei Hauptbänder, die mit elf Zwischenbändern verknüpft sind. Über diese Zwischenbänder ist bestimmbar, welches der zwei Hauptbänder jeweils bedient wird.

Aus fünf Steuerungen eine gemacht

Bisher wurden die Bänder von veralteter Steuerungstechnik bedient. Die erhöhte Störanfälligkeit und die schwierige Beherrschbarkeit der Anlage im Falle einer Störung bereitete der BKB Sorge. Gemeinsam mit der SAG Montagegesellschaft mbH (SAG MG) aus dem Unternehmensverbund SAG Netz- und Energietechnik entwickelten die Bergwerksbetreiber ein Konzept, das Abhilfe schaffen sollte.

Die SAG MG Niederlassung Dresden, Fachbereich Schwarze Pumpe, tauschte die komplette alte Steuerung durch eine neue Siemens Simatic S7/400 H aus. „Früher erfolgte der Betrieb der Anlagentechnik mit fünf unterschiedlichen Steuerungen. Im Zuge des Austausches haben wir daraus eine einzige gemacht“, sagt Projektleiter Dirk Lüdtke, und fügt hinzu: „und zwar eine hochverfügbare.“ Zeige die Steuerung ein Problem an, dann gebe es eine Redundanz, die ein Weiterarbeiten ohne Unterbrechung ermögliche, erläutert Projektleiter Lüdtke.

Die fünf Anlagenteile wurden über ein Feldbus-Netz zusammengeführt, das ebenfalls redundant aufgebaut ist. Es übernimmt die Funktion, alle Dateninformationen über ein einziges serielles Kabel zu einem Ort zu führen.

Dadurch ist die Betriebsführung ebenso wie die Fehlerdiagnose mit anschließender Fehlerbeseitigung von einer zentralen Steuerstelle aus möglich. Um dies umzusetzen wurde die bestehende Leitwarte mit einem Siemens Bedien- und Beobachtungssystem auf WIN-CC-Basis erweitert und eine zweite, sieben Kilometer entfernte neue Leitwarte errichtet.

Modernes System in alten Leitungen

„Das war die wirkliche Herausforderung“, sagt Lüdtke. „Normalerweise ist dieses moderne Profibus-System bei Bergbauleitungen, die bereits 30 bis 40 Jahre liegen, nicht mehr einsetzbar.“ Hier fand der Fachbereich Schwarze Pumpe mit einiger Erfahrung und Findigkeit eine geeignete Lösung aus dem Bereich der Gebäudetechnik.

Seit einem Jahr bietet die Firma Siemens Modems an, die in ihren Parametern ungefähr dem entsprachen, was die neue Technik benötigte. In der eigenen Werkstatt paßten die SAG-Experten die Modems an die Automatisierungstechnik an und nahmen die Leitungen in Betrieb. „Hätten wir die Modems nicht recherchiert und für unsere Zwecke einsetzbar gemacht, wäre eine Modernisierung nicht möglich gewesen“, fügt Lüdtke hinzu.

Erschienen in Ausgabe: 04/2005