Kran-Elektriksystem: Inbetriebnahme vor Ort von Grundlagen bis Profi
Die Inbetriebnahme des elektrischen Systems ist der entscheidende Abschluss der Kranmontage – von der PLC-Programmübertragung über die Parametrierung der Frequenzumrichter bis hin zur Sensorkalibrierung und Bustest. Kelude setzt auf Siemens S7-PLC, G120-Umrichter und PROFINET. Dieser Beitrag erläutert den gesamten Ablauf von den Voraussetzungen bis zum gemeinsamen Probebetrieb.
Die Inbetriebnahme des elektrischen Systems bildet den Abschluss der Kranmontage und ist entscheidend dafür, dass die Anlage ihre konstruktiven Funktionen zuverlässig erfüllt. Die Qualität der Inbetriebnahme bestimmt maßgeblich die Betriebssicherheit, die Kommunikationsstabilität und die Wirksamkeit der Schutzeinrichtungen. Die Krane von Kelude Schwerindustrie verwenden Siemens S7-PLC, G120-Frequenzumrichter und eine PROFINET-Busarchitektur. Die Inbetriebnahme umfasst die Übertragung und Prüfung des PLC-Programms, die antriebsspezifische Parametrierung der Umrichter, die Sensorkalibrierung sowie die Prüfung des Kommunikationsbusses. Es gelten die Normen DIN EN 60204-32 (Elektrische Ausrüstung von Maschinen) und DIN EN 61800 (Drehzahlverstellbare elektrische Antriebssysteme).
Voraussetzungen für die Inbetriebnahme
Vor Beginn der elektrischen Inbetriebnahme sind folgende Voraussetzungen zwingend zu erfüllen: Die Hauptstromkabel sind angeschlossen und die Phasenfolge ist korrekt (Prüfung mit Phasenfolgemessgerät). Die 24-V-DC-Steuerspannung ist eingeschaltet und stabil (±5 %). Die Eingangsspannung des Umrichters entspricht den Angaben auf dem Typenschild (380 V ±10 %). Die PLC-Module zeigen keine Störungsmeldungen. Alle Not-Aus-Taster sind entriegelt. Handbediengerät bzw. Programmier-PC sind kommunikationsbereit. Vor der Inbetriebnahme wird empfohlen, den Isolationswiderstand des Haupt- und Steuerstromkreises mit einem Isolationsmessgerät (500 V) zu prüfen; der Erdungswiderstand muss ≥1 MΩ betragen.
PLC-Programmübertragung und Logikprüfung
Die Übertragung des PLC-Programms erfolgt mit der Siemens-Software TIA Portal über die PROFINET-Schnittstelle (IP-Adresse im gleichen Subnetz wie der Programmier-PC). Vor der Übertragung ist sicherzustellen, dass die Programmversion mit dem Schaltplan übereinstimmt. Nach der Übertragung wird ein Speicher-Reset der CPU durchgeführt, um Altlasten zu entfernen. Die Programmprüfung erfolgt in folgender Reihenfolge: 1) Abgleich der Modulkonfiguration mit der tatsächlichen Hardware (Bestellnummer und Firmware-Version); 2) Abgleich der I/O-Adresszuordnung mit dem Anschlussplan; 3) Funktionale Prüfung der Steuerlogik für Hubwerk, Kranfahrwerk und Laufkatze (Tippbetrieb, Verbundfahrt, Geschwindigkeitsumschaltung); 4) Prüfung der Sicherheitslogik (Not-Aus, Endschalter, Überlastalarm) auf Übereinstimmung mit den erwarteten Ergebnissen. Alle Prüfpunkte sind im Inbetriebnahmeprotokoll zu dokumentieren.
Parametrierung der Frequenzumrichter
Die Umrichterparameter werden getrennt für Hubwerk, Kranfahrwerk und Laufkatze eingestellt. Gemäß den Inbetriebnahmerichtlinien von Kelude Schwerindustrie wird das Hubwerk mit SLVC-Vektorregelung betrieben, während Kranfahrwerk und Laufkatze mit V/f-Kennlinie arbeiten. Hubwerk (G120-Umrichter): SLVC-Regelung ohne Sensor, Beschleunigungszeit 3–5 s (bei schwerer Last den größeren Wert wählen), Bremslösungsverzögerung 0,3 s, Bremsungsverzögerung 0,5 s; das Rückmeldesignal der geöffneten Bremse wird auf einen Digitaleingang des Umrichters geführt. Kranfahrwerk: V/f-Regelung, Beschleunigungszeit 5–8 s (verhindert Überstrom bei hohem Trägheitsmoment), S-förmiger Beschleunigungs-/Verzögerungsverlauf mit Glättungszeit 0,5 s. Laufkatze: V/f-Regelung, Beschleunigungszeit 2–3 s, symmetrisch für beide Fahrtrichtungen.
Die folgende Vergleichstabelle listet die einzelnen Parameter im Detail auf:
| Antrieb | Regelungsart | Beschleunigungszeit | Besonderheiten |
|---|---|---|---|
| Hubwerk | SLVC (sensorlos) | 3–5 s | Bremslösung 0,3 s; Bremsung 0,5 s; Rückmeldung der Bremse auf Digitaleingang |
| Kranfahrwerk | V/f | 5–8 s | S-förmiger Verlauf, Glättung 0,5 s |
| Laufkatze | V/f | 2–3 s | Symmetrisch für beide Richtungen |
| Getriebe | Steuerungsmodus | Beschleunigungszeit | BremsungVerzögerung | KritischParameter |
|---|---|---|---|---|
| Hubwerk | SLVCVektorregelung | 3~5s | 0.5s | P2910/P2920Bremssteuerung |
| Kranfahrwerk | V/fSteuerung | 5~8s | 1.0s | P1120/P1121 SKurvenglättung |
| Katzenmechanismus | V/fSteuerung | 2~3s | 0.8s | Symmetrische Einstellung mit konsistenter Richtung |
Nach Abschluss der Parametrierung erfolgt der Leerlauf-Probelauf: Jedes Triebwerk wird jeweils 5 Minuten bei niedriger Drehzahl (5 Hz), mittlerer Drehzahl (25 Hz) und hoher Drehzahl (50 Hz) betrieben. Dabei sind die Stromwerte auf Ausgewogenheit zu prüfen (Drehstrom-Abweichung ≤ 10 %), die Laufrichtung mit den Steuerbefehlen abzugleichen und die zeitliche Logik des Öffnens und Schließens der Bremse zu verifizieren. Die Leerlaufstromwerte jedes Triebwerks werden als Referenzdaten dokumentiert und dienen späteren Lastprüfungen als Vergleichsbasis.
Kalibrierung von Sensoren und Drehgebern
Kalibrierung der Überlastsicherung: Die Nennlast (100 % Q) wird an den Haken gehängt. Über Nullpunkt- und Verstärkungspotentiometer am Anzeigegerät des Begrenzers wird die Anzeige an die tatsächliche Last angeglichen. Anschließend wird die Last auf 110 % Q erhöht, um den Alarmausgang (akustischer und optischer Alarm) zu verifizieren; bei 125 % Q muss die Abschaltung bei Stromausfall ausgelöst werden. Nach der Kalibrierung wird die Anzeige an drei Lastpunkten (30 % Q, 70 % Q, 100 % Q) mit Standardgewichten überprüft; die Anzeigeabweichung muss innerhalb von ±5 % liegen.
Kalibrierung des Hubhöhen-Encoders: Der Haken wird bis zur oberen Endlage angehoben (Abstand der Anschlagmittel-Oberkante zum oberen Endschalter ≥ 200 mm). Der Encoder wird auf Null gesetzt. Anschließend wird der Haken bis zur unteren Endlage abgesenkt und der maximale Hubweg aufgezeichnet. Nach der Kalibrierung wird die Positionsgenauigkeit an den Kalibrierpunkten 0 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 % des Hubwegs überprüft. Die Fahrweg-Encoder (Kranbrücke, Laufkatze) werden nach derselben Methode kalibriert.
Test des Kommunikationsbusses
Der PROFINET-Bustest umfasst: Prüfung der Netzwerkstatus-LEDs aller IO-Geräte (grünes Dauerlicht = normal), Ping-Test aller Slave-IP-Adressen zur Bestätigung der Erreichbarkeit sowie einen Netzwerkscan über die TIA-Portal-Diagnosefunktion, um den Online-Status aller Geräte zu prüfen. Die Buszykluszeit darf 10 ms nicht überschreiten, um die Echtzeit-Reaktion sicherheitsrelevanter Befehle zu gewährleisten.
Dieses Thema ist ein Kernbestandteil der Serie Leitfaden zur Kranmontage, Inbetriebnahme, Abnahme & Übergabe. Informationen zu den nächsten Schritten der Inbetriebnahme finden Sie im Beitrag Justage von Endschaltern und Sicherheitseinrichtungen: Prüfverfahren für Hubendschalter, Fahrwegbegrenzer und Überlastsicherung.
Häufige Fragen (FAQ)
F: Was ist zu tun, wenn der Frequenzumrichter nach dem Einschalten den Fehlercode F7800 anzeigt?
A: F7800 bedeutet Unterspannung im Gleichspannungszwischenkreis. Häufige Ursachen: zu niedrige Netzspannung am Hauptstromkreis (unter 360 V), defekter Gleichrichter, unterbrochener Vorladewiderstand oder nicht angezogener Schütz. Das Servicepersonal von Kelude prüft der Reihe nach die Netzspannung, die Zwischenkreisspannung (normal ca. 540 V DC), den Zustand des Vorladeschützes und die Gleichrichterausgabe gemäß dem standardisierten Fehlerbehebungsverfahren.
F: Was ist zu tun, wenn sich die Bremse beim Heben des Hubwerks nicht öffnet?
A: Häufige Ursachen für eine nicht öffnende Bremse: defektes Bremsgleichrichtermodul, anormaler Widerstand der Bremsspule (Normalwert je nach Typ ca. 50–200 Ω), mechanische Blockierung der Bremse, fehlende 24-V-DC-Steuerspannung oder fehlender Öffnungsbefehl von der SPS. Die Stromversorgung der Bremse und der Steuersignalweg sind der Reihe nach zu prüfen. Ein Betrieb des Hubwerks bei gestörter Bremse ist strikt untersagt.
F: Wie wird ein PROFINET-Slave, der die Verbindung verliert, diagnostiziert?
A: Vorgehen bei Verbindungsabbruch eines Slaves: 1. Prüfung der Port-LEDs am Netzwerk-Switch und der LED an der Slave-Netzwerkschnittstelle (ob die grüne LED blinkt); 2. Prüfung des RJ45-Steckers auf festen Sitz oder Beschädigung; 3. Diagnose über TIA Portal, ob der Slave online ist; 4. Nach einem Neustart des Slaves (Strom aus/ein) beobachten, ob die Kommunikation wiederhergestellt wird; 5. Prüfung, ob der Busabschlusswiderstand korrekt eingestellt ist (an den Endgeräten muss der Abschlusswiderstand aktiviert sein).
F: Was ist zu tun, wenn die Anzeige der Überlastsicherung nach der Kalibrierung im Betrieb driftet?
A: Häufige Ursachen für eine driftende Anzeige der Überlastsicherung: unzureichende Erdung der Sensorkabel-Abschirmung, lose Sensorhalterung mit resultierender Kraftverfälschung oder Umgebungstemperatur außerhalb des zulässigen Betriebsbereichs. Bei einer Drift der Anzeige von mehr als ±5 % nach der Kalibrierung ist eine Neukalibrierung erforderlich und die oben genannten Ursachen sind zu beheben. Der Traglastbegrenzer ist als Sicherheitseinrichtung einmal jährlich zur Prüfung einzusenden.
