Gewährleistung von Sicherheit und Zuverlässigkeit: Einsatz von Sicherheitslichtschranken in Gepäckabfertigungssystemen an Flughäfen

Einführung

Die Effizienz des Betriebs moderner Flughäfen hängt maßgeblich von der Zuverlässigkeit und Sicherheit der Gepäckabfertigungssysteme (BAG) ab. Diese komplexen automatisierten Komplexe, bestehend aus Tausenden beweglichen Teilen, Förderbändern, Sortiermaschinen und Robotergeräten, spielen eine entscheidende Rolle in der Passagierlogistik. Jeder Ausfall oder ungeplante Ausfall der SOB kann zu erheblichen finanziellen Verlusten, Flugverspätungen und einer sinkenden Passagierzufriedenheit führen. Darüber hinaus bergen der hohe Automatisierungsgrad und die Bewegungsgeschwindigkeit der Anlagenelemente potenzielle Gefahren für das Bedienpersonal. Dementsprechend ist die Implementierung hochwertiger Komponenten und strategischer Ansätze für Wartung, Reparatur und Betrieb (MRO) eine Voraussetzung für die Aufrechterhaltung des reibungslosen und sicheren Betriebs von SOB.

Die UNITEC-D GmbH bietet mit mehr als 20 Jahren Erfahrung im M&R-Bereich und 10 Jahren im Engineering-Design Lösungen, die den höchsten Industriestandards entsprechen, insbesondere für die ukrainische Industrieproduktion.

Kritische Komponenten in Gepäckabfertigungssystemen

Gepäckfördersysteme erfordern den Einsatz verschiedenster Hightech-Komponenten, die jeweils eine bestimmte Funktion erfüllen. Die Hauptkomponente, die wir in dieser Analyse betrachten werden, ist eine Sicherheitslichtschranke wie die Telemecanique VZ3TP2540M16. Dieses Gerät ist ein integraler Bestandteil von Sicherheitssystemen, die den Zugang zu gefährlichen Bereichen verhindern und das Personal vor Verletzungen schützen.

Telemecanique VZ3TP2540M16: Sicherheitslichtschranke

• Zweck: VZ3TP2540M16 ist eine optische Lichtschranke vom Typ 4, bestehend aus einem Sender und einem Empfänger. Seine Funktion besteht darin, die Anwesenheit von Gegenständen oder Personen in einem definierten Bereich zu erkennen, was einen sofortigen Stopp gefährlicher Maschinenbewegungen gewährleistet.
• Technische Eigenschaften:
  • Höhe des Schutzfeldes: 540 mm.
  • Auflösung: 30 mm, wodurch Sie Finger oder Hände erkennen können.
  • Maximaler Arbeitsabstand: bis zu 12 Meter.
  • Reaktionszeit: weniger als 15 ms.
  • Schutzklasse: IP65, was die Beständigkeit gegen Staub und Strahlwasser gewährleistet, was in industriellen Umgebungen wichtig ist.
  • Einhaltung der Normen: EN 61496-1 (Elektrosensible Schutzausrüstung), EN ISO 13849-1 (Sicherheit von Maschinen – sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen) sowie CE- und UkrSEPRO-Anforderungen.
• Anwendung: VZ3TP2540M16 VZ3TP2540M16 werden an Zugangspunkten zu Förderbändern, in der Nähe von Sortiermaschinen und an Eingängen zu Servicebereichen installiert, wo die Gefahr besteht, von beweglichen Elementen eingeklemmt oder getroffen zu werden.

Andere kritische Komponenten:

1. Motor-Untersetzungsgetriebe: Sorgen für die Bewegung von Förderbändern und Sortiermechanismen. Zum Beispiel Motorgetriebe der Firmen SEW-EURODRIVE oder NORD, die den Standards EN 60034 (Rotierende elektrische Maschinen) entsprechen und die Energieeffizienzklasse IE3 nach IEC 60034-30-1. haben. Typische Leistung: 0,75 kW – 11 kW, Drehzahl: 50–200 U/min.
2. Näherungssensoren und fotoelektrische Sensoren: Werden verwendet, um die Anwesenheit von Gepäck zu erkennen und dessen Position und Geschwindigkeit zu steuern. Beispielsweise induktive Sensoren von Sick oder Pepperl+Fuchs (Korrespondenz EN 60947-5-2), die eine Auslösegenauigkeit von bis zu ±0,1 mm gewährleisten.
3. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS): Das zentrale Steuerelement des gesamten Systems, das Signale von Sensoren verarbeitet und Aktoren steuert. SPS von Siemens (z. B. SIMATIC S7-Serie) oder Rockwell Automation (Allen-Bradley) sind Industriestandards, die EN 61131-2. entsprechen.
4. Frequenzumrichter (IF): Steuern Sie die Drehzahl und das Drehmoment von Getriebemotoren und sorgen Sie so für sanften Start, Stopp und Energieeffizienz. Wechselrichter von Schneider Electric (Altivar-Serie) oder Danfoss (VLT-Serie) mit einem Leistungsbereich von 0,37 kW bis 45 kW, konform mit EN 61800-3 (Variable Speed ​​​​Electric Drive Systems).
5. Förderbänder: Hergestellt aus unterschiedlichen Materialien (PVC, Gummi, Polyurethan), je nach Belastung und Betriebsbedingungen. Die Einhaltung von ISO 21184 (Textile Conveyor Belts) ist wichtig. Typische Bewegungsgeschwindigkeit: 0,5 – 3,0 m/s.

Typischer technologischer Prozess und Lage der Komponenten

Das Gepäckabfertigungssystem am Flughafen besteht aus einer Abfolge miteinander verbundener Stufen:

1. Check-in und Gepäckannahme: Passagiere geben ihr Gepäck an den Check-in-Schaltern ab. Das Gepäck wird auf Förderbänder gelegt, wo es gewogen und gescannt wird (Röntgenscanner). Näherungssensoren steuern den Gepäckfluss.
2. Sortierung: Das Gepäck wird in den zentralen Sortierbereich transportiert, wo sein Ziel mithilfe von Barcode-Scannern oder RFID-Tags ermittelt wird. Sortiermechanismen (z. B. Quergurt- oder Kippschalensortierer) leiten das Gepäck zu den entsprechenden Linien. Zum Schutz des Personals sind an den Eingängen der Sortiermaschinen sowie in den Überlastbereichen Sicherheitslichtschranken VZ3TP2540M16 installiert.
3. Transport: Gepäck wird über ein Netzwerk von Förderbändern zu den entsprechenden Terminals oder Flugzeugladebereichen transportiert. Untersetzungsmotoren und Wechselrichter sorgen für eine kontrollierte Bewegung der Bänder. Näherungssensoren überwachen den Gepäckdurchgang und eine SPS verwaltet die gesamte Bewegungslogik.
4. Verladung: Das Gepäck wird auf einem Karussell oder direkt an Flugzeugverlader übergeben. Auch in diesen Bereichen, in denen Personen mit beweglichen Teilen interagieren, sind Sicherheitslichtschranken erforderlich.

Die Integration der Sicherheitslichtschranken VZ3TP2540M16 in die Steuerung erfolgt durch den Anschluss an SPS-Sicherheitsmodule (z. B. Siemens F-CPU). Bei Unterbrechung des Lichtstrahls erzeugt das System ein Not-Aus-Signal und unterbricht sofort die Stromversorgung gefährlicher Mechanismen gemäß Sicherheitskategorie PL d oder PL e gemäß EN ISO 13849-1.

Fehlermodi und Auswirkungen auf Ausfallzeiten

Відмови компонентів в СОБ мають прямий вплив на операційну ефективність та фінансові показники аеропорту. Вартість простою в аеропорту може коливатися від 5 000 до 25 000 євро за годину для критичних ділянок системи, залежно від масштабу аеропорту та кількості затриманих рейсів.

Typische Fehlermodi:

• Sicherheitslichtschranken (VZ3TP2540M16):
  • Verunreinigung der Optik: Staub, Schmutz und Kondensation können den Durchgang von Lichtstrahlen behindern und zu Fehlstarts und ungeplanten Abschaltungen führen.
  • Fehlausrichtung: Mechanische Vibrationen oder Stöße können dazu führen, dass der Sender oder Empfänger falsch ausgerichtet wird und die Strahlausrichtung gestört wird.
  • Kabelschaden: Mechanischer Schaden an Stromkabeln oder Signalkabeln.
  • Interner Fehler: Ausfall elektronischer Komponenten aufgrund von Spannungsschwankungen oder natürlichem Verschleiß. Die mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTBF) für solche Geräte beträgt etwa 80.000 Stunden.
• Getriebemotor:
  • Lagerverschleiß: Führt zu erhöhter Geräuschentwicklung, Vibration und Überhitzung.
  • Ölleckage: Reduziert die Schmiereffizienz und beschleunigt den Getriebeverschleiß.
  • Überhitzung der Wicklungen: Kann durch Überlastung oder Wechselrichterausfall verursacht werden.
• Förderbänder:
  • Risse oder Löcher: Aufgrund mechanischer Beschädigung oder Alterung des Materials.
  • Rutschen: Aufgrund falscher Spannung oder Verschleiß der Antriebstrommeln.
• Sensoren:
  • Kontamination: Ähnlich wie bei Lichtschranken kann Schmutz die Auslösegenauigkeit beeinträchtigen.
  • Mechanische Schäden: Von Gepäck oder Ausrüstung getroffen.

Strategien der vorbeugenden und vorausschauenden Wartung

Um Ausfallzeiten zu minimieren und einen unterbrechungsfreien Betrieb des SOB zu gewährleisten, werden zwei Hauptwartungsstrategien verwendet:

Vorbeugende Wartung (PO)

Die Software basiert auf geplanten Intervallen und wird unabhängig vom tatsächlichen Zustand der Ausrüstung ausgeführt.

• Vorteile: Einfache Planung, wodurch die Wahrscheinlichkeit plötzlicher Ausfälle verringert wird.
• Nachteile: Es besteht die Möglichkeit, dass unnötige Arbeiten ausgeführt werden, die Wartungskosten steigen und die Geräte aufgrund von Wartungsarbeiten möglicherweise abgeschaltet werden, selbst wenn sie funktionieren.
• Maßnahmen für VZ3TP2540M16:
  • Wöchentliche Sichtprüfung auf Beschädigungen und Verunreinigungen.
  • Monatliche Reinigung der optischen Flächen von Sender und Empfänger mit den vom Hersteller empfohlenen Mitteln.
  • Vierteljährliche Ausrichtungsprüfung und Testlauf anhand von Kalibrierungsmustern.
  • Jährliche Überprüfung der Unversehrtheit der Kabel und der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen.
• Maßnahmen für andere Komponenten: Regelmäßige Schmierung der Lager des Untersetzungsmotors (alle 2000 Betriebsstunden), Überprüfung der Spannung der Förderbänder (monatlich), Kalibrierung der Sensoren (einmal alle sechs Monate).

Predictive Service (PR)

PRO nutzt Daten zur Gerätezustandsüberwachung, um Ausfälle vorherzusagen und M&R nur bei Bedarf zu planen.

• Vorteile: Optimierung der Serviceintervalle, Reduzierung der Anzahl ungeplanter Ausfallzeiten, Reduzierung der M&R-Kosten, Erhöhung der Gerätelebensdauer.
• Nachteile: Erfordert Investitionen in Überwachungs- und Datenanalysesysteme sowie qualifiziertes Personal.
• Maßnahmen für VZ3TP2540M16:
  • Überwachung des Lichtschrankensignalpegels. Ein Abfall des Füllstands kann auf eine Verunreinigung oder eine Fehlausrichtung hinweisen, bevor es zu einem vollständigen Ausfall kommt.
  • Integration in das Steuerungssystem, um Daten über die Anzahl der Betätigungen und die Reaktionszeit zu sammeln und so den Verschleiß auszuwerten.
• Maßnahmen für andere Komponenten:
  • Schwingungsanalyse: Für Getriebemotoren zur Erkennung von Lagerverschleiß oder Unwucht.
  • Thermografie: Erkennung von Überhitzung der Motorwicklungen oder Problemen mit elektrischen Verbindungen.
  • Schmierstoffanalyse: Für Getriebe zur Erkennung des Vorhandenseins von Metallpartikeln, die auf Verschleiß hinweisen.
  • Motorstromüberwachung: Erkennung ungewöhnlicher Belastungen oder mechanischer Probleme.

Die Kombination beider Strategien (zeitbasierte Wartung für grundlegende Prüfungen und zustandsbasierte Wartung für kritische Knoten) sorgt für ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Zuverlässigkeit.

Praxisbeispiel: Ausfall der Sicherheitslichtschranke

Betrachten wir das Szenario am Flughafenboryspil-Terminal, wo eine Sicherheitslichtschranke VZ3TP2540M16 von Telemecanique auf einer Hochgeschwindigkeits-Gepäcksortierlinie installiert ist, die sich mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m/s bewegt. Diese Barriere schützt den Bereich, zu dem das Personal Zugang hat, um festsitzendes Gepäck zu korrigieren.

Situation:

Um 08:30 Uhr morgens, während der Spitzenlast, stoppt das SOB-System plötzlich. Auf dem SPS-Bedienfeld erscheint die Meldung: „Nothalt: Unterbrechung der Sicherheitslichtschranke Zone C3“. Dadurch kommt die gesamte Sortierlinie zum Stillstand und verarbeitet bis zu 1.500 Gepäckstücke pro Stunde. Die Kosten für Ausfallzeiten werden auf 12.000 Euro pro Stunde geschätzt.

Analyse und Fehlerbehebung:

1. Erste Inspektion (08:35): M&E-Ingenieur trifft vor Ort ein. Eine Sichtprüfung des VZ3TP2540M16 zeigt eine erhebliche Ansammlung von Staub und feinen Partikeln auf den optischen Linsen des Senders und Empfängers. Dies war wahrscheinlich die Ursache für den Fehlalarm.
2. Reinigungsversuch (08:40): Ein Techniker reinigt die Linsen mit einer speziellen Lösung und einem Mikrofasertuch. Nach der Reinigung startet das System neu.
3. Erneut stoppen (08:50): Nach 10 Minuten stoppt das System erneut mit demselben Fehler. Dies weist darauf hin, dass das Problem nicht nur in der Oberflächenverunreinigung oder unzureichenden Reinigung liegt. Mögliche Fehlausrichtung oder interner Defekt.
4. Diagnose (08:55): Mit dem Diagnosetool überprüft der Techniker den Signalpegel. Es wurde festgestellt, dass auch nach der Reinigung der Signalpegel am Empfänger unter dem zulässigen Minimum liegt und die Barriere im Testbetrieb nicht immer richtig reagiert. Dies weist auf einen internen Fehler oder eine erhebliche Fehlausrichtung hin, die nicht durch einfache Reinigung korrigiert werden kann.
5. Ersatzentscheidung (09:05): Es wird entschieden, die defekte VZ3TP2540M16 durch eine neue, zertifizierte Komponente aus dem Ersatzteillager zu ersetzen.
6. Austausch und Kalibrierung (09:15 - 09:45): Die neue Lichtschranke ist installiert. Es erfolgt eine genaue Ausrichtung von Sender und Empfänger sowie ein Testbetrieb nach EN 61496-1.. Die Integration mit der SPS und die Fehlerfreiheit werden überprüft.
7. Wiederherstellung (09:50): Das SOB-System wird erfolgreich neu gestartet. Die Sortierlinie nimmt den Betrieb wieder auf.

Ergebnis: Gesamtausfallzeit: 1 Stunde 20 Minuten. Geschätzter Schaden: 16.000 Euro. Dieser Fall verdeutlicht, wie wichtig es ist, zertifizierte Ersatzteile und qualifiziertes Personal für eine schnelle Fehlerbehebung zur Verfügung zu haben.

Ersatzteilmanagement für SOB

Ein effektives Ersatzteilmanagement ist ein Schlüsselfaktor für die Minimierung von Ausfallzeiten und die Optimierung der M&R-Kosten. Es wird empfohlen, eine Strategie zu verwenden, die auf der Kritikalität der Komponenten für SOB basiert.

Kategorisierung von Ersatzteilen:

• Kategorie A (kritisch): Komponenten mit hohen Ausfallkosten, langer Vorlaufzeit und hoher Ausfallwahrscheinlichkeit. Diese Teile müssen immer vorrätig sein. Beispiel: Getriebemotoren, SPS, Sicherheitslichtschranken (wie VZ3TP2540M16). Empfohlener Lagerbestand: 1-2 Einheiten.
• Kategorie B (Wichtig): Komponenten, die eine einfache, aber weniger kritische oder kürzere Lieferzeit verursachen können. Beispiel: Näherungssensoren, IF (Ersatzmodule), Relais, Kabel. Empfohlener Lagerbestand: 2-3 Einheiten.
• Kategorie C (Entbehrlich): Kostengünstige, leicht verfügbare, einfache Komponenten mit geringer Auswirkung. Beispiel: Sicherungen, Kontrolllampen, kleine mechanische Teile, Reinigungsmaterialien. Empfohlener Lagerbestand: 5+ Einheiten.

Empfehlungen:

• Verwendung von Original- oder zertifizierten Analoga: Um Kompatibilität, Zuverlässigkeit und Einhaltung von Standards (CE, UkrSEPRO) sicherzustellen. Dies ist besonders wichtig für Sicherheitskomponenten wie den VZ3TP2540M16.
• Lagerbestände optimieren: Mithilfe historischer Daten zu Ausfällen und Durchlaufzeiten optimale Lagerbestände ermitteln und so sowohl Mehrausgaben als auch Engpässe vermeiden.
• Zentralisiertes Lager: Effiziente Lager- und Bestandsverwaltung, damit Sie die benötigten Komponenten schnell finden und ausgeben können.
• Aufbau von Partnerschaften mit Lieferanten: Zuverlässige Lieferanten wie die UNITEC-D GmbH können eine schnelle Lieferung kritischer Komponenten und technischen Support bieten.

Fazit

Gepäckabfertigungssysteme an Flughäfen sind komplexe, hochautomatisierte Komplexe, die einen einwandfreien Betrieb jeder Komponente erfordern. Der Einsatz von Sicherheitslichtschranken wie der Telemecanique VZ3TP2540M16 ist für den Schutz des Personals und die Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Betriebs von entscheidender Bedeutung. Effektive präventive und vorausschauende Wartungsstrategien sowie ein durchdachtes Ersatzteilmanagement sind die Grundlage für die Minimierung von Ausfallzeiten und die Optimierung der Betriebskosten.

Die UNITEC-D GmbH ist ein zuverlässiger Partner, der zertifizierte Komponenten und Expertenwissen im Bereich M&R liefert und so zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Industrieanlagen in der Ukraine beiträgt.

Weitere Informationen zu Komponenten und Lösungen für Gepäckabfertigungssysteme finden Sie im UNITEC-D E-Katalog.

Link

• DSTU EN 60204-1:2018. Maschinensicherheit. Elektrische Ausrüstung von Maschinen. Teil 1. Allgemeine Anforderungen (EN 60204-1:2018, IDT).
• EN 61496-1:2013. Sicherheit von Maschinen. Berührungsempfindliche Schutzausrüstung. Teil 1: Allgemeine Anforderungen und Prüfungen.
• DE ISO 13849-1:2015. Sicherheit von Maschinen. Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen. Teil 1: Allgemeine Gestaltungsgrundsätze.
• IEC 60034-30-1:2014. Rotierende elektrische Maschinen. Teil 30-1: Effizienzklassen netzbetriebener Wechselstrommotoren (IE-Code).
• EN 60947-5-2:2007. Niederspannungsschaltanlagen und -steuergeräte. Teil 5-2: Steuergeräte und Schaltelemente. Näherungsschalter.
• EN 61131-2:2017. Programmierbare Steuerungen. Teil 2: Geräteanforderungen und Tests.
• EN 61800-3:2018. Elektrische Antriebssysteme mit einstellbarer Geschwindigkeit. Teil 3: EMV-Produktnorm einschließlich spezifischer Prüfmethoden.
• ISO 21184:2015. Förderbänder mit Textilkarkasse. Abmessungen und Qualitätsanforderungen.