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Typenstruktur der Kransteuerung

Wir haben Erfahrung in der Projektierung und Realisierung von Steuersystemen sowohl gewöhnlicher Industriekräne als auch spezialisierter Hüttenkräne gesammelt.

Eine moderne und sichere Lösung für Lastkräne - das ist in erster Linie ein Elektroantrieb, der in seiner Bedienung kostengünstig ist und eine effiziente Motorsteuerung unterstützt, ein flexibles Steuersystem mit Diagnose-Funktionen für die Schalt- und Antriebstechnik sowie ein Bedienpult mit hervorragenden ergonomischen und funktionellen Eigenschaften.

Der Elektorantrieb für die Hubwerke, Laufkatzen und die Kranbrücke wird in der Regel unter Verwendung von Asynchronmotoren mit Kurzschlussläufer realisiert, die gute Betriebseigenschaften haben.
Die Elektromotoren werden durch Frequenzumrichter vom Typ MASTERDRIVES VC (Micromaster) gesteuert.

Varianten der Antriebssteuerung

Einzelantrieb;

Einzelantrieb mit gemeinsamem Gleichrichterblock;

Einzelantrieb mit aktivem Netzgerät (Active Front End).

Obige Varianten unterscheiden sich voneinander durch die Struktur ihres Steuersystems, die Betriebseigenschaften und die Kostenfaktoren.

Einzelantrieb

Im vorliegenden Fall werden die Motoren von Konvertern gespeist, die die Funktionen eines Gleichrichters und eines Umrichters vereinigen und an eine einheitliche Weckselstromschiene angeschlossen sind. Wie auch in jeder anderen Antriebsstruktur, gibt es auch hier einen einheitlichen Stromeingang mit einem örtlichen von Hand bedienten Lasttrennschalter und einem elektronischen Fernbedienungs-Schalter.

Struktur des Steuersystems
Diese Lösung ermöglicht es, ökonomisch effiziente Steuersysteme für Kräne mit instabiler Versorgungsspannung aufzubauen.

In der Bremsphase, wenn der Motor im Generatorbetrieb arbeitet, verteilt sich die abgebende Energie auf die Bremswiderstände.

Neben dem Kostenfaktor kann man noch einen Vorteil dieser Motorsteuerung nennen: Im Havariefall eines der Frequenzumrichter fällt auch nur einer der Antriebe aus, so daß der Arbeitsgang im Havariebetrieb beendet werden kann.

Einzelantrieb mit gemeinsamem Gleichrichterblock

Bei diesem Betrieb sind die einzelnen Antriebe durch eine Gleichstromschiene miteinander verbunden. Die Versorgung kommt von einem gemeinsamen Thyristor-Gleichrichter.

Struktur des Steuersystems
In dieser Variante erreicht man einen optimalen Wirkungsgrad infolge des Energieaustausches über die Gleichstromschiene zwischen den Antrieben, die gegebenenfalls als Motor oder Generator betrieben werden. Außerdem nimmt diese Anlage weniger Raum ein als die mit Einzelantrieben, wodurch der Elektroraum verkleinert werden kann.

Zu den Nachteilen gehören die hohen Forderungen an das Versorgungsnetz sowie in gewissem Sinne eine geringere Zuverlässigkeit: wenn nämlich der Gleichrichter ausfällt, versagen alle Antriebe. Deswegen empfiehlt es sich, einen redundanten Gleichrichterblock einzusetzen. Zur Energie-Rückspeisung ins Netz verwendet man einen Spartransformator.

Einzelantrieb mit aktivem Netzgerät (AFE)

Die Besonderheit dieser Schaltung besteht in der Verwendung von AFE-Blöcken statt Konvertern.

Der AFE-Block, ein aktiver Gleichrichter mit IGBT-Transistoren, ist hinsichtlich seiner Schaltung einem gewöhnlichen Umformer ähnlich, besitzt aber im Vergleich zu den Standardlösungen eine Reihe von Vorteilen.

Vorteilen:

sinusoide Form der Netzströme, fast völlig frei von Oberwellen

cosφ-Regelung, wodurch der Umrichter als Blindleistungsschieber arbeiten kann;

Spannungs-Ausfallschutz, Überspannungsschutz, Schutz gegen Spannungs- und Frequenzschwankungen durch AFE - Vektorregelung und trägheitsfreies Monitoring.

Steuersystem

In modernen Kransteuersystemen hat der Elektroantrieb die Funktion einer mit Intelligenz ausgestatteten Einrichtung. Als Regelorgan dient in diesem System der freiprogrammierbare Zentralprozessor der SIMATIC S7-300/400. Der Prozessor kommuniziert mit der Schalt- und Antriebstechnik sowie der Kranführer-Kabine über die diskreten Eingangs- und Ausgangsmodule und den digitalen PROFIBUS

Typenstruktur der Kransteuerung
Der Zentralprozessor der SIMATIC S7 nimmt die Steuerbefehle aus der Kranführer-Kabine auf, fragt die Geber ab (Endlagenschalter, Stellung der Schütze u.a.), betätigt Schütze und Frequenzumrichter (FU), realisiert Schutzfunktionen, überträgt notwendige Signale über die Systemfunktionen in die Kranführer-Kabine.

Bedienpult. Das Bedienpult besteht aus zwei Steuerkästen und der erforderlichen Anzahl spezieller Manipulatoren mit Raster-Stellungen 4-0-4 für die Umschaltung in alle Richtungen der Fa. Spohn&Burkhardt, zusätzlichen Bedienungs- und Anzeige-Elementen (Drucktasten, Signallampen, Schaltern, Havarietastern NOT-AUS, Schlüsseln), aus einem Anzeige- und Bedienfeld mit Text-Display der Fa. Siemens für die Information über den Kranbetrieb.

Zusätzlich kann die komplette Lieferung folgende Positionen einschließen:

Videosystem für die Überwachung der Lastgreifer mit Informationsausgabe auf den Flüssigkristall-Monitor;

Wägesystem für Lasten und Hilfsmaterialien;

Funkmodem für die Übertragung der Information über den Kranbetrieb in ein externes Datennetz (z. B. Prozeßleitsystem der Produktionsabteilung oder des Werkes);

kabelfreies Kommunikationssystem am Kran;

Lautsprecher für die Benachrichtigung des Werkstattpersonals;

Last-Begrenzer;

Registriergerät.

Elektroraum

Die elektrische Ausrüstung wird in stabile Montagerahmen mit einer Größe bis 800 x 2100 (LxH) eingebaut, die ihrerseits in hermetisch abgeschlossenen Metall-Containern mit Wärmedämmung und nichtbrennbarer Innenauskleidung aufgestellt werden. Die Elektrokabel werden in geschlossenen Kabelkanälen verlegt. Um die Berührung mit stromführenden Teilen zu vermeiden, wurden Geländer installiert. Da die Umgebungstemperaturen von -40°C bis +80°C schwanken können, wird in den Containern eine Klima- und Heizungsanlage installiert.

Redundantes Steuersystem

Für Lastkräne in wichtigen und gefährlichen Produktionsbereichen, wo der Kran nicht zum völligen Stillstand kommen darf, wird das Steuersystem so konzipiert, daß die Hauptorgane sowohl beim Ausfall der Antriebe als auch der Elektromotore, wie auch bei schadhaften Kabeln und Kabelverbindungen betriebsfähig bleiben. In solchen Fällen hat die Systemstruktur eine ganze Reihe von Besonderheiten.

Redundantes Steuersystem
Anschluß-Tafeln, Stationen und Einrichtungen für die Antriebssteuerung werden in getrennten Elektroräumen mit einer unabhängigen Stromzuführung untergebracht. Dadurch kann der Kran bei Ausfall irgendeines der Anlagenteile (Motor, Frequenzumrichter, Encoder, Stromversorgung u.a.m.), den Arbeitsgang mit herabgesetzter Geschwindigkeit zu Ende bringen.

Die Steuereinheit wird in diesem Fall in der Kranführer-Kabine untergebracht und kann an einen von zwei Stromeingängen angeschlossen werden. Die Elektroräume und die Kranführer-Kabine sind an einem Netz mit Ringstruktur angeschlossen, so daß der Datenverkehr beim Bruch eines der Netz-Segmente aufrechterhalten wird.

In der vergangenen Zeit haben wir große Erfahrung in der Projektierung und Realisierung von Steuersystemen sowohl für gewöhnliche Industriekräne als auch spezialisierte Hüttenkräne gesammelt.
Neben Projekten für neue Kransysteme bieten wir auch die Modernisierung bereits vorhandener Kräne an, inkl. solcher mit Phasenläufer- und Gleichstrom-Motoren.

In Abhängigkeit von den technologischen Besonderheiten des Kranes wird von unseren Fachleuten eine optimale Konfiguration des Automatisierungssystems ausgewählt.

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