Brückenkran HMI-System: Interface, Kommunikation & Sicherheit
Die drei technischen Säulen des KR-HMI-Mensch-Maschine-Schnittstellensystems von Kelude: Interface-Design (Drei-Bereich-Layout 60%/35%/5% + vierstufige Fehlerfarbcodierung + 48-px-Mindestberührungsgröße + dreistufige Rechteverwaltung), Kommunikationsprotokolle (Profinet/EtherCAT/Modbus TCP zur Auswahl + Doppel-Netzwerkanschluss mit getrenntem Steuer- und Informationsnetzwerk) und Mensch-Computer-Interaktion (Berührungsverzögerung ≤10ms + Farbkontrast ≥4.5:1 + IP65/-20~60°C weiter Temperaturbereich). KR-HMI ist bereits auf über 200 Brückenkranen im Einsatz und unterstützt die Anbindung an Fernbedienungsplattformen, Big-Data-Plattformen und MES-Systeme.
Die HMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) eines Brückenkrans ist das zentrale Interaktionsfenster zwischen dem Bediener und dem Kran sowie die Schnittstelle zwischen der SPS-Steuerungsebene und der MES-Informationsschicht. Ein leistungsfähiges HMI-System muss nicht nur ein ergonomisches Interface-Design bieten, sondern auch Kommunikationsprotokolle für verschiedene SPS-Marken adaptieren und durch Sicherheitsmechanismen einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten. Dieser Artikel dient als zentrale Übersichtsseite zum Thema Brückenkran-HMI und verknüpft die drei Bereiche Interface-Design, Kommunikationsprotokolle und Mensch-Computer-Interaktion. Zudem werden die Integrationsmöglichkeiten von KR-HMI mit Fernbedienungsplattformen und Big-Data-Plattformen vorgestellt.
1. Interface-Design: Drei-Bereich-Layout und vierstufige Fehlerklassifizierung
2. Kommunikationsprotokolle: Drei Industrial-Ethernet-Standards für alle SPS
3. Mensch-Computer-Interaktion: Drei Grundregeln für Sicherheit und Effizienz
4. Cloud-Integration: HMI mit Fernbedienungsplattform und Big-Data-Plattform verbinden
KR-HMI verbindet sich über den Informationsnetzwerkanschluss (Modbus TCP/OPC UA) mit der Big-Data-Plattform von Kelude Schwerindustrie und überträgt Kranbetriebsdaten (Last/Temperatur/Strom/Energieverbrauch/Alarme) in Echtzeit an die InfluxDB-Zeitreihendatenbank. Die Daten der Big-Data-Plattform können wiederum über MQTT zurück an die HMI gesendet werden – wenn beispielsweise das Predictive-Maintenance-Modell eine Lageranomalie erkennt, wird auf der Big-Data-Plattform ein Alarm generiert und gleichzeitig erscheint ein Wartungshinweis auf der HMI des entsprechenden Krans. Bei der Anbindung an eine Fernbedienungsplattform werden die Alarmmeldungen der HMI synchron an die Fernbedienungskonsole übertragen. Nach Bestätigung durch den Bediener auf der Fernbedienungsseite wird der Alarmstatus auf der HMI synchron aktualisiert. KR-HMI kann auch Daten mit dem Touchscreen der Fernbedienungsplattform austauschen – der Bediener der Fernbedienung kann über die HMI lokale Kranparameter einsehen, und der lokale Kranführer kann über die HMI den Status des Fernbetriebs verfolgen.Big-Data-Analyseplattform für Brückenkrane· Fernbedienungsplattform für Brückenkrane
| 200+Stück KR-HMIInstallationszahl Stahl/Chemie/Baustoffe/Maschinen | 3 Typ Unterstützte Kommunikationsprotokolle Profinet/Ether CAT/Modbus | 50,000h MTBFBetriebszeit ohne Störung (MTBF) Auslegungslebensdauer≥8Jahre |
| IP65 Schutzart (IP) -20~60°C · Staubschutz Wasserdicht | 3Stufe Berechtigung Klasse Bediener/Wartung/Administrator | 7Tage Kostenlose Testphase Prototyp / Vorführmodell Installation bis zur Vor-Ort-Abnahme |
5. Umsetzungsplan & Auswahlhilfe für KR-HMI-Systeme
Die Auswahl des passenden KR-HMI-Systems erfolgt in vier Schritten: Zunächst wird die SPS-Marke des Brückenkrans bestimmt (Siemens, Inovance, Mitsubishi oder andere). Im zweiten Schritt wählen Sie das Kommunikationsprotokoll (Profinet, EtherCAT oder Modbus TCP). Danach entscheiden Sie sich für die Displaygröße – 15-Zoll-Standard, 10-Zoll-Kompakt oder 7-Zoll-Wirtschaftlich. Abschließend klären Sie die Umgebungsanforderungen (Innenbereich, Außenbereich, explosionsgeschützt oder Reinraum). Kelude bietet sowohl Standard- als auch Sonderkonfigurationen an: Die Standardausführung hat eine Lieferzeit von 7 Arbeitstagen, während Sonderanfertigungen (inkl. Layout-Anpassung der Benutzeroberfläche, individuelles Logo und spezielle Kommunikationsprotokolle) 15 Arbeitstage benötigen. Die Preise für das HMI-System (bestehend aus KR-HMI-Hauptgerät, Montagehalterung, Stromversorgungsadapter und Kommunikationskabel) liegen bei etwa 5.000–8.000 CNY für die 15-Zoll-Standardvariante, ca. 3.500–5.500 CNY für die 10-Zoll-Kompaktversion und rund 2.000–3.500 CNY für das 7-Zoll-Einstiegsmodell. Bei Abnahme von 10 oder mehr Geräten gewähren wir 20 % Mengenrabatt.
KR-HMI Anwendungsbeispiele aus der Industrie
| Branche | Kundenzahl | Stückzahl | PLCMarke | Kommunikationsprotokoll | Bildschirmgröße | Sonderanforderungen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Stahlmetallurgie | 8 | 72 | SiemensS7-1500 | Profinet | 15Bildschirmgröße | Hochtemperatur und hohe Staubbelastung |
| Chemie | 5 | 38 | InovanceAC800 | EtherCAT | 15Bildschirmgröße | explosionsgeschütztEx db ⅡB T6 |
| Baustoffe | 6 | 45 | MitsubishiFX5U | Modbus TCP | 10Bildschirmgröße | BestandUmbau |
| MaschinenFertigung | 7 | 52 | SiemensS7-1200 | Profinet | 15Bildschirmgröße+10Bildschirmgröße | MESScan-Integration |
Auswahlprozess im Überblick: Zuerst die Arbeitsumgebung des Brückenkrans klären (Standard-Temperaturbereich / Hochtemperatur-Staub Stahlbetrieb / explosionsgeschützte Chemie / Reinraum Elektronik). Zweitens die SPS-Marke und das Kommunikationsprotokoll festlegen (Siemens Profinet, Inovance/BECKHOFF EtherCAT, Bestand/Modbus TCP). Drittens die Bildschirmgröße bestimmen (bei ausreichend Platz am Bedienpult 15 Zoll, für kompakte Schaltschränke 10 Zoll, für reine Überwachungsaufgaben 7 Zoll). Viertens klären, ob eine Anbindung an die Fernbedienungskabine oder eine Big-Data-Plattform benötigt wird (Option: Modell mit Dual-Netzwerkanschluss). Kelude Schwerindustrie bietet eine Typenauswahlliste für die KR-HMI-Serie (mit vollständigen Parametern und Preisen für 12 Standardmodelle). Kunden können ihre Auswahlanfrage auch online über den WeChat Official Account „Kelude Schwerindustrie“ einreichen; das technische Team antwortet innerhalb von 2 Stunden mit einer Empfehlung.
Schnellauswahl für drei KR-HMI-Standardmodelle: KR-HMI-15S (15 Zoll Standard, ¥5.800, IP65, weiter Temperaturbereich, Unterstützung für Profinet/EtherCAT/Modbus TCP, Dual-Netzwerkanschluss, geeignet für 90 % der Brückenkran-Szenarien, empfohlene erste Wahl); KR-HMI-10S (10 Zoll Kompakt, ¥4.200, IP65, weiter Temperaturbereich, Modbus TCP Protokoll, ideal für beengte Schaltschrankverhältnisse); KR-HMI-15E (15 Zoll Ex-Ausführung, ¥18.500, Ex db ⅡB T6 Gb Zertifizierung, Profinet + Modbus TCP Dual-Protokoll, für explosionsgefährdete Chemiebereiche). Alle drei Modelle sind mit dem Achtkern-Prozessor Rockchip RK3588 ausgestattet (4×Cortex-A76+4×Cortex-A55), 4GB RAM, 32GB Speicher, Linux RT Echtzeit-Kernel + Qt 6.5 Grafik-Framework. Alle Modelle verfügen standardmäßig über 1× Gigabit-Steuerungsnetzwerkanschluss + 1× Fast-Ethernet-Informationsanschluss und unterstützen 4G/WiFi-Erweiterung. Die gesamte Produktreihe hat 2 Jahre Garantie und bietet 7×24 Stunden fernwartungstechnische Unterstützung. Bei einer Sammelbestellung (10 Stück oder mehr) erhalten Sie 20 % Rabatt auf den Stückpreis sowie einen kostenlosen HMI-Oberflächenanpassungsservice (inkl. Kundenlogo + Markenfarben + individueller Startbildschirm).
KR-HMI Vorteile gegenüber Standard-HMIs
Im Vergleich zu gängigen HMIs auf dem Markt (z. B. Siemens WinCC, Weinview, Kunlun Tongtai) bietet die KR-HMI folgende entscheidende Vorteile für den Brückenkran-Einsatz: ① Spezielle Kran-Bedienoberfläche – vorinstallierte Bedienoberflächen für die drei Achsen Heben/Kranbrücke/Laufkatze, ein vierstufiges Fehlerfarbensystem und Kran-Steuerelemente; sofort einsatzbereit ohne Aufbau (Standard-HMIs benötigen 3–7 Tage für die Einrichtung einer Kran-Oberfläche); ② Integrierter Kran-Kommunikationsprotokoll-Stack – direkte Unterstützung für die gängigen SPS-Protokolle Profinet/EtherCAT/Modbus TCP ohne Kenntnis der spezifischen Konfigurationsdetails (bei Standard-HMIs muss der Ingenieur die detaillierte Konfiguration jedes Protokolls beherrschen); ③ Native Anbindung an die Fernbedienungskabine – die KR-HMI kommuniziert über ein proprietäres MQTT-Protokoll mit der Kelude-Fernbedienungsplattform, ohne Zwischen-Gateway; die Ende-zu-Ende-Latenz für Alarme und Steuerbefehle beträgt <20ms (Standard-HMIs benötigen ein zusätzliches OPC-UA-Gateway, Latenz >100ms); ④ Explosionsschutz-Zertifizierung – die Ex-Variante der KR-HMI ist nach Ex db ⅡB T6 Gb zertifiziert und für Zone 1/Zone 2 Chemiebereiche geeignet (Ex-Varianten von Standard-HMIs müssen separat angefertigt werden, mit unkontrollierbaren Kosten und Lieferzeiten). Die KR-HMI eignet sich für standardisierte Einsätze bei Brückenkranherstellern mit Serienbedarf, während Standard-HMIs für Einzelprojekte mit hohem Individualisierungsbedarf der Oberfläche geeignet sind. Das KR-HMI-System von Kelude Schwerindustrie deckt alle Aspekte dieses Bereichs vollständig ab – für Details zur HMI-Oberflächengestaltung siehe Drei Optimierungstipps für das HMI-Design, für die praktische Konfiguration der Kommunikationsprotokolle siehe Vergleich der drei Kommunikationsprotokolle, und für die Richtlinien zur Mensch-Maschine-Interaktion siehe Die drei Grundregeln der Ergonomie.
Häufige Fragen zur Kran-HMI Auswahl
F: Ist die KR-HMI eine Eigenentwicklung oder ein zugekauftes Produkt?
A: Die KR-HMI ist eine Komplettlösung von Kelude Schwerindustrie, basierend auf einem industriellen Touch-Panel-Computer (mit Rockchip RK3588 oder Allwinner T507 Hauptsteuerchip) in Kombination mit einer selbst entwickelten HMI-Software. Die Hardware wird von einem führenden Hersteller für industrielle Touchscreens in China produziert (2 Jahre Garantie). Die HMI-Software (einschließlich Oberflächenlogik, Kommunikationsprotokoll-Stack, Sicherheitsmechanismen) wird zu 100 % vom Embedded-Team von Kelude Schwerindustrie selbst entwickelt (basierend auf Linux RT + Qt Framework). Der Vorteil der Eigenentwicklung liegt in der tiefgreifenden Anpassbarkeit für kranspezifische Funktionen (wie z. B. Langdruck-Verriegelung gegen versehentliches Heben, Anzeige der Energie im Vier-Quadranten-Betrieb, Protokollanbindung an die Fernbedienungskabine), die mit Standard-HMIs nicht realisierbar sind.
F: Kann eine HMI mehrere Brückenkrane steuern?
A: Die KR-HMI unterstützt die gleichzeitige Überwachung mehrerer Brückenkrane (bis zu 4 Stück) über eine einzige HMI. Der Wechsel zwischen den Kränen erfolgt über Registerkarten. Es kann jedoch immer nur ein Kran gleichzeitig aktiv gesteuert werden (exklusives Steuerrecht; beim Umschalten pausiert der aktuell gesteuerte Kran automatisch). Der Mehrkran-Überwachungsmodus eignet sich für Bodenpersonal oder Wartungstechniker, nicht jedoch für den Kranführerbetrieb – hier wird der 1:1-Modus empfohlen (eine HMI pro Kran). Der Mehrkran-Modus erfordert eine höhere Rechenleistung und einen größeren Bildschirm – empfohlen wird die 15-Zoll-Konfiguration und darüber.
F: Ist die KR-HMI für explosionsgefährdete Bereiche geeignet?
A: Ja. Die Ex-Variante der KR-HMI ist nach Ex db ⅡB T6 Gb zertifiziert (geeignet für Zone 1/Zone 2 Bereiche wie Chemieanlagen, Gaswerke, Lackierereien). Die Ex-HMI verwendet ein druckfestes Gehäuse (Aluminiumguss) und eine eigensichere Touch-Schaltung (explosionsgeschütztes Touch-Glas mit einer Dicke ≥6mm). Dadurch sind Dicke und Gewicht etwa doppelt so hoch wie bei Standardmodellen (ca. 5kg bei 15 Zoll). Der Preis für die Ex-Variante liegt bei ca. ¥15.000–25.000 (das 2- bis 3-fache eines Standardmodells), die Lieferzeit verlängert sich auf 20 Werktage. Für nicht explosionsgefährdete Umgebungen empfehlen wir die Standardausführung – leichter, schneller und kostengünstiger.
F: Wie werden Software-Updates für die KR-HMI durchgeführt?
A: Die KR-HMI unterstützt zwei Update-Methoden: Online-OTA-Updates (Firmware-Push über 4G/WiFi) und lokale USB-Updates. Das Firmware-Update-Paket ist ca. 50–200MB groß (inkl. Treiber, Oberfläche und Kommunikationsprotokoll-Stack). Der Update-Prozess läuft vollautomatisch ab (Prüfung, Schreiben, Neustart) und dauert 3–5 Minuten. Während des Updates ist die HMI nicht bedienbar, der Kranbetrieb wird jedoch nicht beeinträchtigt. Kelude Schwerindustrie veröffentlicht vierteljährlich Firmware-Updates (neue Funktionen + Sicherheitspatches). Für verkaufte HMIs sind Updates lebenslang kostenlos. Kritische Sicherheitsupdates (z. B. Notfall-Patches) werden innerhalb von 48 Stunden nach Bekanntwerden bereitgestellt.
Das Kran-HMI-System von Kelude Schwerindustrie – von der Oberflächengestaltung über die Kommunikationsprotokolle bis hin zur Ergonomie – bietet eine vollständige Mensch-Maschine-Interaktionslösung für Brückenkrane. Die KR-HMI ist bereits auf über 200 Brückenkränen im Einsatz, kompatibel mit den drei wichtigsten Protokollen Profinet/EtherCAT/Modbus TCP und unterstützt die nahtlose Integration in Fernbedienungskabinen, Big-Data-Plattformen und MES-Systeme. Für die Anforderung der Technischen Spezifikation der KR-HMI oder die Beantragung eines kostenlosen Vorführmodells (7 Tage Testphase) kontaktieren Sie bitte das technische Team von Kelude Schwerindustrie.
Empfohlene Normen
