Anwendungen von Encodern/Hebezeuge
Encoder für Hebezeuge
Anwendungsfall: Synchrones Korrektursteuerungssystem für großspannige Portalkran-Hebeanlagen basierend auf dem CANopen-Feldbus
1. Die Besonderheiten von Portalkran-Hebeanlagen:
Die Sicherheitsanforderungen an Portalkran-Hebeanlagen, auch als Hebemaschinen bezeichnet, werden immer höher, und das Prinzip „Sicherheit zuerst“ gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Steuerungstechnik. Gemäß den Vorschriften müssen Portalkräne mit einer Spannweite von über 40 Metern mit einer zweigleisigen Synchronkorrektursteuerung ausgestattet sein, um ein Auseinanderlaufen der linken und rechten Fahrtrichtung zu verhindern. Andernfalls kann es zu einem gefährlichen Versatz der Räder kommen, was zum „Einfressen“ der Schienen oder sogar zur Entgleisung führen kann.
Aufgrund dieser Sicherheitsanforderungen müssen die linken und rechten Doppelschienenräder der Portalkrane an mehreren Punkten gesteuert werden. Eine zuverlässige Rückmeldung über Geschwindigkeit, Position und andere Signale ist entscheidend für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Steuerung. Die besonderen Einsatzbedingungen der Hebeausrüstung führen zu spezifischen Anforderungen an die Auswahl der Sensoren und Signalübertragung:
In der komplexen Arbeitsumgebung vor Ort verlaufen Frequenzumrichter, Großmotoren sowie Hoch- und Niederspannungssysteme häufig parallel zu den Signalkabeln, was zu erheblicher elektrischer Störung führt.
Die Anlagen sind mobil, legen große Distanzen zurück und sind schwer zu erden.
Die Signalübertragungsstrecke ist lang, und die Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit der Signale sind hoch.
Für die synchrone Steuerung werden Echtzeitübertragung und hohe Signalzuverlässigkeit verlangt.
Die Systeme sind oft im Außenbereich im Einsatz – mit hohen Anforderungen an Schutzart und Temperaturbeständigkeit, während das Bedienpersonal häufig nur gering geschult ist. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Produktrobustheit.
2. Die Bedeutung des Absolutwert-Mehrumdrehungsgebers in Portalkran-Hebeanlagen:
Zur Positionsmessung in Hebemaschinen wie Portalkränen werden Sensoren wie Potentiometer, Näherungsschalter, Inkrementalgeber, Singleturn-Absolutwertgeber und Multiturn-Absolutwertgeber verwendet. Ein Vergleich zeigt:
Potentiometer: geringe Zuverlässigkeit, geringe Genauigkeit, Totzonen im Messwinkel.
Näherungsschalter, Ultraschallsensoren: liefern nur Punktinformationen, keine kontinuierlichen Positionsdaten.
Inkrementalgeber: schlechte Störsicherheit, keine Fernübertragung möglich, Positionsverlust bei Stromausfall.
Singleturn-Absolutwertgeber: arbeiten nur innerhalb von 360 Grad. Wird der Messwinkel durch Veränderung der Drehzahl erweitert, leidet die Genauigkeit.
Virtuelle Multiturn-Lösungen mit Singleturn-Gebern: verlieren bei Stromausfall (z. B. durch Wind, Rutschen oder manuelle Bewegung) die Position.
Nur der Absolutwert-Mehrumdrehungsgeber kann sicher in Portalkran-Hebeanlagen eingesetzt werden. Er ist unempfindlich gegenüber Stromausfällen, funktioniert bei großen Distanzen und über mehrere Umdrehungen hinweg zuverlässig. Dank voll digitalem Aufbau, hoher Störsicherheit und sicherer Signalübertragung über große Entfernungen ist er die einzig sinnvolle Wahl. Aus Sicht der Sicherheit von Hebemaschinen ist der Einsatz eines Absolutwert-Mehrumdrehungsgebers daher unverzichtbar.
