Maximal sicher dank Automatisierungs-Retrofit mit Pilz PS 4000 und SafetyNETp

Drückt das Bedienpersonal des Götterfluges des Leipziger Freizeitparks Belantis im Leitstand die Start-Tasten, wird ein definierter und hochgradig automatisierter Bewegungsablauf in Gang gesetzt.

Der Götterflug im Freizeitpark Belantis bei Leipzig erinnert an eine Mischung aus Kettenkarussell und Freifallturm: Hat man in einer der paarweise angeordneten 16 Gondeln Platz genommen und die Bügel der Schalensitze geschlossen, setzt sich der Turm in Bewegung, während er gleichzeitig teleskopartig in die Höhe fährt. Ein Kettenzug zieht den Kranz mit acht Auslegern, an jedem Ende jeweils zwei Gondeln, am Turm empor. Hat der Kranz seine endgültige Höhe erreicht, kippen die Ausleger um 90 Grad nach außen: Jetzt stehen die Sitze nicht mehr parallel, sondern vertikal übereinander. Die gleichförmige, etwa 50 km/h schnelle Drehbewegung lässt die Gondeln um circa 30 Grad ausschwingen.

Um die seit Jahren beliebte Belantis-Attraktion in puncto Flugerlebnis wie auch Sicherheit für die Fahrgäste auf den neuesten Stand zu bringen, hatte sich der Freizeitpark entschieden, die bestehende Automatisierungslösung inklusive Funkstrecke zu erneuern. Das Ziel war es, eine Modernisierung, sprich ein Retrofit zu erzeugen, das gleichzeitig eine hohe Verfügbarkeit sicherstellen sollte. Zudem sollte eine einfache Visualisierungslösung für eine komfortable Bedienung der Anlage sorgen. Weitere, zentrale Anforderung seitens des Betreibers Belantis war es, eine kostengünstige und schnell umsetzbare Retrofitlösung zu finden, damit die Fahrgäste nur möglichst kurz auf die Attraktion verzichten müssen.

Beim Götterflug im Freizeitpark Belantis übernimmt die SPS-Steuerung PSSuniversal PLC des Automatisierungssystems PSS 4000 von Pilz die Gesamtsteuerung des Flugkarussells.

Michael Heese
Leiter Technik bei Belantis

„Wir sind außerordentlich zufrieden, dass es kaum Einschränkungen für unsere Besucher gab und dass die Anlage weiterhin sicher und zuverlässig läuft.“

Allumfassender Retrofit-Ansatz

Das Retrofit für den Götterflug – die komplette Systemintegration von der Hardwareplanung über die Visualisierung bis hin zur Inbetriebnahme – übernahm der Automatisierer Pilz. Die bisherige bestehende Pilz-Lösung rund um die Sicherheitssteuerung PSS 3000 wurde plus aller bestehenden Funktionen durch das Automatisierungssystem PSS 4000 – im Verbund mit dem dezentralen E/A-System PSSuniversal – ersetzt sowie die bestehende Programmierung im Rahmen der TÜV-Vorgaben wiederhergestellt und eine sichere Funkstrecke – zwischen Turm und Basis bzw. Auslegern und Schaltschrank – mit neuen Komponenten realisiert. Dabei sollten die hohen Kommunikationsanforderungen, d. h. räumlich variable Kommunikationsstrecken in funktional sicherer Applikation, berücksichtigt werden.

Zum sicheren Austausch von Signalen zwischen den am drehenden Turm angebrachten Auslegern und der programmierbaren Steuerung PSSuniversal PLC im Automatisierungssystem von Pilz ist mit EchoRing ein echtzeitfähiges hochzuverlässiges Funksystem von R3 Solutions im Einsatz.

Um aber die hohen Kommunikationsanforderungen dieser Anwendung optimal umsetzen zu können, holte Pilz den Berliner Spezialisten für kabellose Datenübertragung R3 Solutions ins Boot: Dessen selbstentwickelte EchoRing Wireless-Technologie gewährleistet eine sichere Funk-Übertragung der Daten aus dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET°p von Pilz.   Sicher überwachtes, unbeschwertes Flugerlebnis

Beim Götterflug übernimmt die SPS-Steuerung PSSuniversal PLC des Automatisierungssystems PSS 4000 die Gesamtsteuerung des Flugkarussells, vom Schließen und Zuhalten der Sitzbügel, der Drehung des Turms bis hin zur Endlagenüberwachung der Ausleger. Zusätzlich sorgen codierte Sicherheitsschalter PSENcode für die Überwachung der Ausleger bei der Rückkehr zur Ausgangsposition bzw. Grundstellung. Drückt das Bedienpersonal des Götterfluges im Leitstand die Start-Tasten, wird ein definierter und hochgradig automatisierter Bewegungsablauf in Gang gesetzt. Wo jedoch programmierbare Software sämtliche Antriebe und Bewegungen steuert, muss im Hintergrund eine intelligente Sicherheitssteuerung darüber wachen, dass die vorgegebenen Bewegungen, Geschwindigkeiten und Zustände eingehalten werden und die beschleunigten Flugobjekte ihre Bahn halten.

PSS 4000 managt im zentralen Schaltschrank des Götterflugs alle steuerungstechnischen Aufgaben: Über die Überwachung sämtlicher Sensoren und dem daraus resultierenden Verhalten der Aktoren hinaus stellt das Automatisierungssystem dem Bedien- und Visualisierungsterminal aus der PMIvisu v8-Serie, auch von Pilz, permanent Informationen mittels OPC UA-Technik zur Verfügung. PSS 4000 entgeht weder eine sicherheitsrelevante Bewegung noch ein sicherheitsrelevanter Zustand am Götterflug. Dies beginnt gleich mit dem Start: Die Hubbewegung darf eine bestimmte Geschwindigkeit nicht übersteigen; die Gondeln dürfen erst in ihren vertikalen Flugzustand kippen, wenn sich die Ausleger in ihrer definierten Endlage befinden. Wie stark ist die Dehnung der Zugketten beim Hochfahren des Turmes? Bleibt dessen Drehgeschwindigkeit unter dem maximal zulässigen Wert? Liegt der Hydraulikdruck zwischen dem definierten Minimal- und Maximalwert? Diese und noch weit mehr Sicherheitsabfragen begleiten die gesamte Flugphase und vollziehen sich in Sekundenbruchteilen.

Durch Spezielle Metallgehäuse und nach außen geführte Antennen kann die EchoRing Ethernet Bridge von R3 Solutions – im Zusammenspiel mit dem Echtzeit-Ethernet SafetyNETp von Pilz – ihre Aufgaben optimal erfüllen.

Infos zum Anwender

Belantis ist ein Familien-Freizeitpark vor den Toren Leipzigs. In den acht Themenwelten des „AbenteuerReichs“ sorgen Dutzende Attraktionen, darunter verschiedene Achterbahnen, eine Wildwasserbahn, mehrere weitere Fahrgeschäfte und fantasievolle Spielplätze für Freizeitvergnügen.

Sichere Datenübertragung per Funk

Doch was passiert, wenn das Automatisierungssystem PSS 4000 wo auch immer im Ablauf eine sicherheitsrelevante Abweichung von der Norm erkennt? In diesem Fall fährt es die Anlage sofort in einen sicheren Zustand. Für einen manuellen Stopp des Fluggerätes sind an entsprechender Stelle Not-Aus-Taster installiert. Das Besondere am Götterflug: Zum sicheren Austausch von Signalen zwischen den am drehenden Turm angebrachten Auslegern und der programmierbaren Steuerung PSSuniversal PLC im Automatisierungssystem ist mit EchoRing ein echtzeitfähiges hoch zuverlässiges Funksystem von R3 Solutions im Einsatz, das in Kombination mit dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p die sichere Datenübertragung in beide Richtungen gewährleistet. Über das Echtzeit-Ethernet-Protokoll SafetyNET p werden dabei alle Failsafe- und Standarddaten eingesammelt und sicher übertragen. EchoRing gewährleistet, dass die notwendige Funkübertragung zwischen Turm und Auslegern reibungslos funktioniert.

EchoRing ist für die Endgeräte an sich transparent und verhält sich weitgehend wie eine herkömmliche Kabellösung – nur ohne Kabel. So können unterschiedliche, auch sicherheitsrelevante Anwendungen, drahtlos umgesetzt werden wie in der SafetyNET p-Anwendung des Leipziger Götterflugs. Die drahtlose Lösung hat gegenüber konventionellen, am Drehkreuz angebrachten und verschleißbehafteten, Schleifsystemen überzeugende infrastrukturelle Vorteile: Distanz und Einbauort bleiben flexibel.

Hot and Cold als Herausforderung

Eine für EchoRing neue Herausforderung war, die auftretenden Temperaturen zu meistern. Zwar sind die EchoRing-Geräte von R3 bereits IP65-spezifiziert, die direkte Sonneneinstrahlung im Freizeitpark kann jedoch zu sehr hohen Temperaturen führen. Im Einsatz beim Götterflug stecken die EchoRing Ethernet Bridges deswegen in speziellen Metallgehäusen, die nicht nur die Geräte schützen, sondern gleichzeitig als passive Kühlung dienen. Die Antennen werden nach außen geführt.

Auch beim Thema Visualisierung spielte Robustheit eine Rolle: Für diese und die Diagnose der Anlage ist das Bedien- und Visualisierungssystem PMI von Pilz zuständig, das insbesondere durch seine Robustheit für diese Applikation geeignet ist. Zum Lösungspaket gehören schließlich noch die berührungslos wirkenden, codierten Sicherheitsschalter PSENcode von Pilz. Sie sorgen für die sichere Positionserfassung der Ausleger am Drehkranz.

Schneller Umbau, Fahrvergnügen gesichert

Die Umbaumaßnahmen liefen für die Parkbesucher unmerklich „hinter den Kulissen“ ab: Trotz Retrofitmaßnahmen gab es praktisch keine großen Einschränkungen des Betriebs. Denn die Migration der Komponenten stellte TÜV-seitig keine wesentliche Veränderung dar und die Programmierung der jetzt aktuellen Steuerung konnte sofort durchgeführt werden. Ein neuer Prozess zum Erreichen der Konformität war somit nicht notwendig, die bereits bestehende CE-Kennzeichnung behielt ihre Gültigkeit. „Wir sind außerordentlich zufrieden, dass es kaum Einschränkungen für unsere Besucher gab und dass die Anlage weiterhin sicher und zuverlässig läuft“, freut sich auch Michael Heese, Leiter Technik bei Belantis abschließend.