Pilz Nederland Services

PLC-besturingen: nieuwe perspectieven voor elektronische spoorwegsystemen

 

Bestaande sein- en besturingstechniek in het treinverkeer, met name op de regionale trajecten, is grotendeels gebaseerd op klassieke seinhuistechniek. Voor de noodzakelijke modernisering van de techniek in het spoorwegnet worden ook besturingsoplossingen uit de industrie in aanmerking genomen.

 

Oplossingen voor de sein- en besturingstechniek in het spoorwegverkeer zijn tot nu toe grotendeels propriëtair ontstaan. Dat wil zeggen dat de technologieën speciaal voor gebruik in het spoorwegverkeer ontworpen, ontwikkeld en gemaakt zijn. Normatieve eisen, projectspecifieke bijzonderheden en een zeer lage mate van standaardisatie zijn in deze toepassingen vandaag de dag kostenrelevante factoren. Bestaande seintechniek, met name op de regionale trajecten, is grotendeels gebaseerd op oude seinhuistechniek, die ofwel puur mechanisch ofwel met elektromechanische relaistechniek werkt.

 

Geheugenprogrammeerbare besturingen (PLC's), die in de industrie bijvoorbeeld voor de machinebouw worden gebruikt, vormen een veilig en toekomstbestendig platform voor besturingstaken ter vervanging van relaisgroepen. PLC's worden dankzij de grootschalige toepassing in de industrie en het gebruik van gestandaardiseerde industriële componenten gekenmerkt door lage aanschafkosten.

 

Bij de modernisering zijn vooral de koppelingen tussen oude en nieuwe techniek een grote uitdaging. De technische trend, ten aanzien van netwerkvorming en integratie, decentralisatie, gegevensregistratie en -verwerking en op basis daarvan de servicegerichtheid, wordt tegenwoordig aangeduid als Industrie 4.0 en vormt de basis voor veel nieuwe mogelijkheden, ook in de spoorwegsector.

 

Het automatiseringssysteem PSS 4000

Pilz uit Ostfildern bij Stuttgart biedt met het automatiseringssysteem PSS 4000-R een geschikte oplossing voor de veilige automatisering en digitalisering in de spoorwegsector. PSS 4000-R maakt een consequente verdeling van besturingsfuncties mogelijk, ook met het RaSTA-protocol, en kan via de centrale engineeringtool PAS4000 worden geconfigureerd en geprogrammeerd. De onderlinge koppeling van meerdere besturingen vergroot het aantal toepassingsmogelijkheden en wordt met de webgebaseerde visualiseringssoftware PASvisu visueel weergegeven – de gebruiker houdt zo ook volledig zicht op verdeelde of vertakte architecturen.

 

Het opbouwen op de voor spoorwegen goedgekeurde PSS 4000-R van Pilz biedt voor de spoorwegtechniek het voordeel dat de ontwikkelingstijd en -kosten in vergelijking met een compleet nieuw ontwikkelde spoorbesturing flink kunnen worden gereduceerd.

 

Pilz heeft het automatiseringssysteem PSS 4000 in zijn basisfunctie volgens EN 61508 voor toepassingen in de industriële automatisering ontwikkeld. Voor de bijzondere eisen in het spoorwegverkeer heeft Pilz speciale modulen met -R ('Railway') in de typeaanduiding ontwikkeld. Deze modulen zijn bestand tegen elektromagnetische storingen, extreme temperaturen en mechanische belastingen, die bij spoorwegen vaak voorkomen. Als hardwarecomponenten staan behalve de veilige PLC-besturingen ook I/O-apparaten en verschillende I/O-modulen voor safety- en standaardtoepassingen ter beschikking.

 

De -R-modulen van PSS 4000 zijn CENELEC-goedgekeurd volgens EN 50126, EN 50128 en EN 50129 en voldoen voor spoorvoertuigen aan de eisen volgens EN 50155 en EN 45545. PSS 4000-R bevat de spoorwegspecifieke veiligheidsgoedkeuringen al als producteigenschap en kan in de totale toepassing tot SIL 4 worden gebruikt. Hiervoor zijn speciale architectuurmodellen met bijbehorende documenten gemaakt, die Pilz graag aan u ter beschikking stelt.

 

Dit eenvoudige modulaire systeem met goedgekeurde componenten voor het uitvoeren van veilige besturingstaken biedt voordelen bij de goedkeuring van algemene of specifieke toepassingen, inclusief het leveren van het bewijs van veiligheid, en zorgt er zo voor dat deskundigen en goedkeuringsinstanties aanzienlijk minder tijd kwijt zijn aan het leveren van bewijs.

Voor het configureren en parametreren van een veiligheidstoepassing en de overdracht ervan naar de besturing is het softwareplatform PAS4000 beschikbaar. Hiermee wordt een applicatieprogramma op veiligheidsrelevante wijze gemaakt en bewerkt. Softwarecomponenten zijn de IEC 61131-3-editors en een speciale bouwsteeneditor PASmulti.

 

Voor de toepassing in de spoorwegtechniek betekent dit een groot voordeel bij de engineering: de gebruiker hoeft het door hem geselecteerde architectuurmodel enkel aan de ingangszijde met specifieke sensoren, bijvoorbeeld assentellers, en aan de uitgangszijde met actuatoren, bijvoorbeeld een seininstallatie, aan te vullen. Met de architectuurmodellen worden veiligheidsrelevante gebruiksvoorwaarden (Safety-related Application Conditions, SAC) ter beschikking gesteld. Deze garanderen dat het complete systeem aan de kwaliteitseisen van de veiligheidsintegriteit voldoet. 

 

Voor het hoogste veiligheidsintegriteitsniveau SIL 4, dat bijvoorbeeld bij sein- en wisselbesturingen in seinhuizen is vereist, zijn de eisen aan de onafhankelijkheid en robuustheid van de scheiding van de eenheden aanzienlijk hoger. De generieke SIL4-architectuur voldoet hieraan door middel van twee redundante PLC's die de toepassing besturen. Pilz heeft samen met zijn samenwerkingspartner Thales het concept van de SIL-4-toepassing opgesteld, dat de basis van de PACB (programmeerbare aanpassing van het centrale blok) van Thales vormt. De PACB is een product dat de relaisgroepen en het overdrachtssysteem van een centraal blok tussen een elektronisch seinhuis en een relaisseinhuis vervangt. Deze techniek biedt een hoge onafhankelijkheid van de eenheden en daarmee samenhangend bestendigheid tegen common-cause-fouten.

 

Het automatiseringssysteem PSS 4000 van Pilz wordt al in de meest uiteenlopende infrastructurele toepassingen gebruikt. Onder meer voor besturings- of bewakingsfuncties bij spoorwegovergangen, in wisselbesturingen, in de beheer- en veiligheidstechniek of bij de koppeling van seinposten.

 

 

Op spoorvoertuigen kan de PSS 4000 voor de signaalbewaking van de sensoren of als Vehicle Control Unit (VCU) worden gebruikt. Op dit moment ontstaan er nieuwe segmenten zoals ETCS, "meer automatisering in het goederenvervoer" of autonoom rijden, die door PLC-oplossingen snel zullen veranderen.

Met moderne besturingsoplossingen kan de bestaande besturingstechniek stap voor stap worden vervangen zonder in de complexe elektrotechnische periferie te moeten ingrijpen.

 

      

Voor de noodzakelijke modernisering van de sein- en besturingstechniek in het treinverkeer worden ook besturingsoplossingen uit de industrie in aanmerking genomen, zoals bijvoorbeeld het automatiseringssysteem PSS 4000 van Pilz.