Sicherheitsanforderungen an Kran-Steuerungssysteme nach ISO 24617
ISO 24617:2020 „Sicherheitsanforderungen an elektrische Steuerungssysteme für Krane“ ist die Sicherheitsnorm für elektrische Steuerungssysteme von Kranen. Die Norm legt die Sicherheitsanforderungen an die Konstruktion elektrischer Steuerungssysteme fest, einschließlich Schutzart, Stromkreisschutz, Not-Halt, elektromagnetische Verträglichkeit sowie Auswahlkriterien für Sicherheits-SPS.
Sicherheitsanforderungen an die elektrische Konstruktion
ISO 24617:2020 definiert die Sicherheitsanforderungen an die Konstruktion elektrischer Steuerungssysteme für Krane. Für die Schutzart gilt: Schaltschränke in Innenräumen mindestens IP54, im Außenbereich mindestens IP55. Der Isolationswiderstand des Antriebsstromkreises muss ≥ 1 MΩ betragen, gemessen mit einem 500-V-Isolationsmessgerät; der Steuerstromkreis muss ≥ 0,5 MΩ aufweisen. Bei der Spannungsprüfung wird der Antriebsstromkreis 1 Minute lang mit 1500 V/50 Hz gegen Erde geprüft – ohne Durchschlag oder Überschlag. Der Not-Halt-Kreis: Not-Aus-Taster müssen ISO 13850 entsprechen, roter Pilzknopf mit einem Durchmesser ≥ 25 mm. Beim Betätigen wird die Spule des Leistungsschützes direkt abgeschaltet. Die Zweikanal-Redundanz ist vorgeschrieben: Ein Kanal unterbricht die Leistungsversorgung, der zweite Kanal löst einen Alarm aus. Beide Kanäle arbeiten unabhängig voneinander – fällt ein Kanal aus, ist ein sicheres Stillsetzen weiterhin gewährleistet. Nach dem Betätigen muss der Not-Aus-Taster manuell durch Drehung zurückgesetzt werden; eine automatische Rückstellung ist nicht zulässig.
Elektromagnetische Verträglichkeit und Sicherheits-SPS
Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Die Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder beträgt 30 V/m im Frequenzbereich von 80 MHz bis 1 GHz. Bei der elektrostatischen Entladung (ESD) sind 8 kV Kontaktentladung und 15 kV Luftentladung gefordert. Für schnelle transiente Störgrößen gilt 2 kV bei 5 kHz. Stoßspannungen: 1 kV zwischen Leitungen, 2 kV zwischen Leitung und Erde. Für die Sicherheits-SPS gilt: Der Sicherheits-Integritätslevel (SIL) 2 oder SIL 3 ist abhängig von der Bedeutung der Sicherheitsfunktion des Krans zu wählen. SIL 2 gilt für konventionelle Schutzfunktionen mit einer Ausfallrate ≤ 1 × 10⁻⁷/h. SIL 3 gilt für kritische Sicherheitsfunktionen wie Überlastschutz und Not-Halt mit einer Ausfallrate ≤ 1 × 10⁻⁸/h. Die Sicherheits-SPS ist in redundanter Architektur auszuführen – als 1oo2-Zweikanal- oder 2oo3-Drei-Kanal-Konfiguration – um sicherzustellen, dass ein Einzelkanalfehler nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt. Programmänderungen an der Sicherheits-SPS müssen verifiziert und versioniert werden.
| Sicherheitsanforderungen | technische Kennwerte | Anwendungsbereich |
|---|---|---|
| Schutzart (IP) | IP54(Innenbereich)/IP55(Außenbereich) | AlleSchaltschrank |
| Isolationswiderstand | Antrieb≥1MΩ/Steuerung≥0.5MΩ | Alle Kreise |
| Spannungsprüfung | 1500V/50Hz/1min | Antriebskreis |
| Not-Halt-Kreis | ZweikanalRedundanz/ManuellRücksetzung | AlleKran |
| EMC | 30V/m/8kV/15kV | ElektronikSteuerungssystem |
| Sicherheits-SPS | SIL2Standard/SIL3Kritisch | NachRisikostufe |
Verdrahtungsanforderungen und Kabelauswahl
Für die Stromversorgung werden YCW-Gummischlauchleitungen oder YZW-Mittelschlauchleitungen verwendet, die öl- und witterungsbeständig sind. Als Steuerkabel kommen KVVP-Steuerleitungen mit einem Aderquerschnitt von mindestens 1,5 mm² zum Einsatz. Für die Signalübertragung der Sensoren wird ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel vom Typ STP-120 verwendet. Die Verdrahtungsanforderungen sehen vor, dass Strom- und Steuerleitungen getrennt verlegt werden, mit einem Abstand von mindestens 300 mm, um elektromagnetische Störungen zu vermeiden. Die Kabel werden in Metallschläuchen geführt, wobei die Befestigungsabstände der Schläuche maximal 500 mm betragen. An den Kabeldurchführungen sind wasserdichte Verbindungen mit Schutzart IP68 vorgesehen. Das elektrische Steuerungssystem von Kelude Schwerindustrie wird gemäß der Norm ISO 24617:2020 konstruiert und gefertigt.
| KabelTyp | Typ | Querschnitt | Einsatz |
|---|---|---|---|
| Stromkabel | YCW/YZW | ≥2.5mm² | MotorHauptstromkreis |
| Steuerkabel | KVVP | ≥1.5mm² | Steuerstromkreis |
| Signalkabel | STP-120 | ≥0.5mm² | Sensor |
| Kommunikationskabel | CAT5e/6 | —— | Netzwerkkommunikation |
Häufige Fragen
F: Welche Schutz- und Isolationsanforderungen gelten für das elektrische Steuerungssystem des Krans?
A: Der Schaltschrank ist im Innenbereich nach IP54 und im Außenbereich nach IP55 ausgeführt. Der Isolationswiderstand des Leistungskreises beträgt ≥ 1 MΩ (gemessen mit 500-V-Isolationsmessgerät), der des Steuerstromkreises ≥ 0,5 MΩ. Die Spannungsprüfung erfolgt mit 1500 V über 1 Minute ohne Durchschlag.
F: Welche Sicherheitsanforderungen an die Konstruktion gelten für den Not-Halt-Kreis?
A: Der rote Pilztaster muss einen Durchmesser von ≥ 25 mm aufweisen und als Zweikanal-Redundanz ausgeführt sein – ein Kanal unterbricht die Leistung, der andere löst einen Alarm aus. Nach der Betätigung ist eine manuelle Drehentriegelung erforderlich; eine automatische Rückstellung ist nicht zulässig. Die Ausführung erfolgt gemäß der Norm ISO 13850.
F: Welche Prüfungen sind für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) vorgeschrieben?
A: Die Störfestigkeit gegen elektromagnetische Felder beträgt 30 V/m (80 MHz – 1 GHz), die Prüfung der elektrostatischen Entladung erfolgt mit 8 kV Kontaktentladung bzw. 15 kV Luftentladung. Zusätzlich werden schnelle transiente Störgrößen mit 2 kV/5 kHz sowie Stoßspannungen von 1 kV Leitung-zu-Leitung und 2 kV Leitung-zu-Erde geprüft. Damit wird der zuverlässige Betrieb des Steuerungssystems in industrieller elektromagnetischer Umgebung sichergestellt.
F: Welche Auswahlkriterien gelten für die Sicherheits-SPS?
A: SIL2 wird für Standard-Schutzfunktionen eingesetzt (Ausfallrate ≤ 1 × 10⁻⁷/h), SIL3 für kritische Sicherheitsfunktionen (Ausfallrate ≤ 1 × 10⁻⁸/h). Die Konfiguration erfolgt in redundanter Architektur nach 1oo2 oder 2oo3. Programmänderungen müssen einer Versionsverwaltung unterliegen. Die elektrischen Steuerungssysteme von Kelude Schwerindustrie sind normgerecht konstruiert.
