1. Einleitung Die weitverbreitete Anwendung der AC-Frequenzumrichtertechnologie in der Industrie bietet eine völlig neue Lösung für die präzise und präzise Drehzahlregelung von Portalkranen mit AC-Asynchronmotoren. Sie zeichnet sich durch eine hohe Regelgenauigkeit aus, die mit der von DC-Drehzahlregelungssystemen vergleichbar ist. Dabei kommen Kurzschlussläufermotoren zum Einsatz, die sich durch einen einfachen Aufbau, zuverlässigen Betrieb und Wartungsfreundlichkeit auszeichnen. Darüber hinaus ist die Effizienz der Frequenzumrichtertechnologie höher als die herkömmlicher AC-Drehzahlregelungssysteme. Ihre periphere Steuerschaltung ist einfacher, der Wartungsaufwand geringer, die Schutz- und Überwachungsfunktionen umfassender und die Betriebssicherheit deutlich höher als bei herkömmlichen AC-Drehzahlregelungssystemen. Daher ist die Anwendung der AC-Frequenzumrichtertechnologie der Schlüssel zur zukünftigen Entwicklung der AC-Drehzahlregelung für Portalkrane. 2. Eigenschaften des 1100-t-Frequenzumrichter-Portalkrans 2.1 Einsatzumgebung Der 1100-t-Frequenzumrichter-Portalkran eignet sich für das Schweißen von Bauteilen mit hohem Gewicht, die Montage von Anlagen sowie Be- und Entladearbeiten in Hafenterminals, Güterbahnhöfen, Schwerindustriebetrieben usw. Mit einer Hubhöhe von bis zu 13 m und einer maximalen Tragfähigkeit von 1100 t ist er der derzeit in China erhältliche Portalkran mit der größten Tragfähigkeit. Das Produkt ist ein Zweiträger-Portalkran mit zwei Laufkatzen, die jeweils 550 t heben können. Er kann gleichzeitig heben und fahren oder unabhängig voneinander betrieben werden. Die Steuerung erfolgt über ein SPS-gesteuertes Frequenzumrichter-Drehzahlregelungssystem. Der 1100-t-Frequenzumrichter-Portalkran eignet sich für Außenumgebungen mit starken Temperaturschwankungen. An manchen Standorten können Staub, korrosive Gase usw. auftreten, was anspruchsvolle Betriebsbedingungen zur Folge haben kann. Bezüglich der Stromversorgung treten häufig Probleme wie geringe Transformatorleistung, kleiner Kabelquerschnitt und lange Leitungen auf. Dies führt oft zu kurzzeitiger Unterspannung beim Anlauf großer Anlagen. 2.2 Betriebsmerkmale a. Der Portalkran sollte ein hohes Anlaufdrehmoment aufweisen, typischerweise über 150 % des Nenndrehmoments. Unter Berücksichtigung von Leistungsschwankungen und Anforderungen an Überlastprüfungen sollte er während der Beschleunigung mindestens 200 % des Nenndrehmoments bereitstellen. b. Aufgrund der mechanischen Bremse muss die Ansteuerzeit des Wechselrichter-Startsignals und des Bremssignals untersucht werden, um ein reibungsloses Umschalten zwischen dem Ausgangsdrehmoment des Wechselrichters und dem Bremsdrehmoment der mechanischen Bremse zu gewährleisten und ein Durchrutschen des Hakens zu verhindern. c. Wenn sich der Hubmechanismus nach unten bewegt oder der Fahrmechanismus schnell abbremst, befindet sich der Motor im regenerativen Energieerzeugungsmodus. Die dabei freigesetzte Energie muss in das Stromnetz zurückgespeist werden. Die Handhabung dieser regenerativen Energie muss in Abhängigkeit von den jeweiligen Standortbedingungen diskutiert werden. d. Die Last am Hubmechanismus ändert sich drastisch, sobald die gehobene Last den Boden verlässt oder berührt. Der Frequenzumrichter sollte diese Stoßlast stufenlos regeln können. Da der Haupthaken jedes Hubwagens synchron von zwei Motoren angetrieben wird, muss die Drehmomentverteilung zwischen den beiden Motoren im elektrischen Antrieb des Haupthakens berücksichtigt werden. 3. Auswahl des Hubfrequenzumrichters: Empfohlen wird ein leistungsstarker technischer Frequenzumrichter, der die Betriebseigenschaften des Hubmechanismus des 1100-t-Portalkrans erfüllt, d. h. Vierquadrantenbetrieb, hohes Anlaufdrehmoment, hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl, kurze Drehmomentanstiegszeit und mechanische Bremssequenzsteuerung. Dies umfasst insbesondere die Direktdrehmomentregelungs-Frequenzumrichter der Serie ACC600 von ABB, die Serien 6SE70/6SE71 von Siemens, die Serie VS-616G5 von Yaskawa sowie die Vektorregelungs-Frequenzumrichter der Serien FR-A241E und FR-A540 von Mitsubishi. Aufgrund der überlegenen technischen Leistungsfähigkeit von Frequenzumrichtern mit direkter Drehmomentregelung (DTC) wählten wir den kranspezifischen Frequenzumrichter ACC600 für den elektrischen Antrieb des Hubwerks unseres 1100-t-Portalkrans. 3.1 Eigenschaften des Frequenzumrichters ACC600 Der Frequenzumrichter ACC600 gehört zur ACS600-Serie und verwendet dieselben fortschrittlichen Motorsteuerungsverfahren und Hardwarelösungen wie der ACS600, ist jedoch mit einer speziellen Kranantriebssoftware ausgestattet. Er verfügt über die Funktionen eines Standard-Kransystems: Drehmomentspeicherung, Leistungsoptimierung (Erhöhung der Drehzahl bei geringer Last), Endschalterüberwachung, Steuerung der mechanischen Bremssequenz, Drehmomentprüfung, Überwachung gefährlicher Drehzahlen, Master-Slave-Steuerung usw. Die spezielle Kranantriebssoftware gewährleistet in Kombination mit der Technologie der direkten Drehmomentregelung (DTC) eine präzise Steuerung in anspruchsvollen elektrischen Kranantriebsanwendungen. Im Gegensatz zur Vektorregelung steuert die direkte Drehmomentregelung das Drehmoment nicht indirekt über Parameter wie Strom und Flussverkettung, sondern direkt als Regelgröße. Die Vorteile der Drehmomentregelung liegen in Folgendem: Sie steuert den Statorfluss und benötigt daher keine Drehzahlinformationen. Sie ist äußerst robust gegenüber Änderungen aller Motorparameter außer dem Statorwiderstand und ermöglicht einen sensorlosen Betrieb. Dieses System erzielt ein schnelles Ansprechverhalten des Drehmoments sowie eine hohe Genauigkeit bei Drehzahl- und Drehmomentregelung. Die ACS600-Serie von ABB, die ersten ihrer Art, bietet eine Drehmomentansprechzeit von unter 5 ms, eine statische Drehzahlgenauigkeit von ±0,01 % mit einem Leistungsregler (PG) und eine Drehzahlgenauigkeit von ±0,1 % bis ±0,5 % selbst bei Änderungen der Eingangsspannung oder plötzlichen Laständerungen ohne PG. Bei 100 % Volllastdrehmoment beträgt die dynamische Drehzahlgenauigkeit ohne PG typischerweise ±0,4 %/s und mit PG typischerweise ±0,1 %/s. Der ACS600-Wechselrichter liefert das volle Motordrehmoment auch bei Stillstand ohne Drehzahlrückführung und ermöglicht ein steuerbares und stabiles maximales Anlaufdrehmoment von 200 % des Nenndrehmoments. 3.1.1 Master-Slave-Steuerung Die Master-Slave-Steuerung ist eine Lastverteilungsanwendung für Mehrmotorenantriebe. Sie kommt in elektrischen Antriebssystemen zum Einsatz, in denen zwei ACC600-Frequenzumrichter arbeiten und die Motorwellen über Zahnräder, Führungsschienen, Ketten oder Wellen verbunden sind. Bei der Master-Slave-Steuerung werden externe Steuersignale nur an den Master-Frequenzumrichter angelegt, der den Slave-Frequenzumrichter über Glasfaserkommunikation steuert. Der Master sendet Befehlssignale und Sollwerte über den Master-Slave-Bus an den Slave und liest die vom Slave zurückgesendeten Statusinformationen aus, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Slave-Frequenzumrichters zu überprüfen. Der Master-Antrieb arbeitet mit Drehzahlregelung, und der Slave-Frequenzumrichter folgt dem Drehmoment- oder Drehzahl-Sollwert des Masters, abhängig von der Art der mechanischen Antriebsverbindung. Im Allgemeinen arbeitet der Slave-Antrieb mit Drehmomentregelung, wenn die Motorwellen von Master- und Slave-Antrieb starr über Zahnräder, Führungsschienen, Wellen usw. verbunden sind; bei flexibler Verbindung der Motorwellen von Master- und Slave-Antrieb arbeitet der Slave-Antrieb mit Drehzahlregelung. 3.1.2 Mechanische Bremssteuerung: Um ein Durchrutschen des Hakens zu verhindern, muss die mechanische Bremse unmittelbar nach dem Absinken der Hubmotordrehzahl auf Null aktiviert werden. Nach Erhalt eines Startbefehls und erfolgreicher Drehmomentprüfung ohne Stoppbefehl gibt der Frequenzumrichter nach der eingestellten Bremsfreigabeverzögerungszeit ein Signal zur Freigabe der mechanischen Bremse aus. Die mechanische Bremse löst sich, und nach normaler Aktivierung des Rückmeldesignals zur Bestätigung der mechanischen Bremse erhöht der Frequenzumrichter die Ausgangsfrequenz auf die eingestellte Drehzahl. Bei Erhalt eines Stoppbefehls stoppt der Antrieb elektrisch bis zum Stillstand. Anschließend entfernt der Frequenzumrichter das Signal zur Freigabe der mechanischen Bremse, und die mechanische Bremse greift wieder in die Motorwelle ein. Nach normaler Deaktivierung des Rückmeldesignals zur Bestätigung der mechanischen Bremse wird der „RUN“-Befehl des Frequenzumrichters nach der eingestellten Bremsverzögerungszeit auf „0“ zurückgesetzt. Tritt ein Ausfall der mechanischen Bremse auf, beispielsweise beim Anfahren oder im Normalbetrieb, und ist das Rückmeldesignal zur Bestätigung der mechanischen Bremse anormal und überschreitet die eingestellte Bremsausfallverzögerungszeit, stellt der Frequenzumrichter die Ausgabe ein und zeigt die entsprechende Fehlerinformation an. 3.1.3 Drehmomentprüfung Die Drehmomentprüfung ist ein Funktionsmodul der elektrischen Antriebssteuerung des Krans. Vor dem Lösen der mechanischen Bremse und dem Starten des Hubantriebs wird überprüft, ob der Motor Drehmoment erzeugen kann und die mechanische Bremse nicht durchrutscht. Bei erfolgreicher Drehmomentprüfung hat das Motordrehmoment den korrekten Wert erreicht, sodass die mechanische Bremse gelöst und der Startvorgang gestartet werden kann. Im Drehmomentregelungsmodus ist die Drehmomentprüfung nicht aktiv. 3.1.4 Leistungsoptimierung Die Leistungsoptimierungsfunktion, auch als Beschleunigung bei geringer Last bezeichnet, nutzt die Feldschwächungsbeschleunigung, um eine Drehzahlregelung oberhalb der Nenndrehzahl (Basisdrehzahl) des Motors zu erreichen. Dies reduziert jedoch das Motordrehmoment. Um sicherzustellen, dass der Motor innerhalb des Feldschwächungsbereichs stets ausreichend Drehmoment zur Laststeuerung erzeugen kann, wird eine maximal zulässige Drehzahl berechnet. Diese Funktion wird als Leistungsoptimierung bezeichnet. Erhält das Leistungsoptimierungsmodul ein Signal zur Freigabe der Beschleunigung bei geringer Last, ist eine Beschleunigung auf die maximale Drehzahl zulässig. Die berechnete maximale Drehzahl wird dem Integrator als Eingangsgröße übergeben, woraufhin der Motor auf die entsprechende Drehzahl beschleunigt. Beim Beschleunigen auf die Nenndrehzahl berechnet das Leistungsoptimierungsmodul die maximal zulässige Drehzahl, sobald diese 90 % der Nenndrehzahl erreicht hat. Die Berechnung erfolgt nach folgender Formel: Maximal zulässige Drehzahl = Nenndrehzahl × TQLIM / TORQHOLD. TQLIM ist die maximale Drehmomentgrenze im Vorwärts-/Rückwärtsbetrieb, und TORQHOLD ist das vom Leistungsoptimierungsmodul berechnete Drehmoment, das zur Lastunterstützung erforderlich ist. Die Leistungsoptimierung wird während des gesamten Beschleunigungsprozesses des Motors durchgeführt. Das gemessene Gesamtdrehmoment (Lastdrehmoment + Beschleunigungsdrehmoment) dient zur Berechnung der maximal zulässigen Drehzahl unter Feldschwächungsregelung, um sicherzustellen, dass das Nennfehlerdrehmoment des Motors nicht überschritten wird. 3.1.5 Drehmomentüberwachung: Die Drehmomentüberwachungsfunktion überwacht das Motordrehmoment und prüft, ob der Motor den Sollwert der Drehzahl beim Beschleunigen und Verzögern einhält und ob es im Normalbetrieb sowie beim Beschleunigen/Verzögern zu übermäßigen Drehzahlabweichungen kommt. Überschreitet der Absolutwert der Drehzahlabweichung den Sollwert und dauert die Abweichung länger als die eingestellte Zeit, löst der Umrichter aufgrund eines Drehmomentfehlers aus. 3.2 Berechnung und Konfiguration der Hubumrichterkapazität: Der Hubmechanismus benötigt ein Anlaufdrehmoment vom 1,3- bis 1,6-Fachen des Nenndrehmoments. Um eine sichere Anlaufleistung von 125 % zu gewährleisten, muss sein maximales Drehmoment das 1,6- bis 2-Fache des Nenndrehmoments betragen. Umrichter, die Motoren mit gleicher Leistung antreiben, bieten eine Überlastkapazität von bis zu 60 Sekunden und 150 % des Nenndrehmoments. Der Überlastfaktor beträgt somit k = 2/1,5 = 1,33. Nach Auswahl der Umrichterkapazität ist eine Stromprüfung durchzuführen, d. h.: ICN ≥ kIM, wobei: k der Stromwellenformkorrekturkoeffizient (1,05–1,1 für PWM-Modulation) ist; ICN der Nennausgangsstrom des Umrichters in Ampere ist; IM der Nennstrom des Motors bei Netzfrequenz in Ampere ist. Der 1100-t-Frequenzumrichter-Portalkran verfügt über zwei unabhängig angetriebene Hubmechanismen. Jeder Hebemechanismus wird synchron von zwei Motoren angetrieben, die jeweils eine eigene Seiltrommel drehen. Diese hebt den Haken über ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe mittels eines beweglichen Riemenscheibensystems an. Die Frequenzumrichter-Drehzahlregelung des Hebemechanismus arbeitet nach dem Prinzip „1:1“, wobei ein Umrichter einen Motor antreibt. Als Umrichter wurde der speziell für Hebezeuge entwickelte Umrichter ACC600 mit direkter Drehmomentregelung gewählt. Um die Dynamik und die Drehmomentabgabe bei niedrigen Drehzahlen zu verbessern, wird jeder Motor mit einem Impulsgeber im geschlossenen Regelkreis gesteuert. Die beiden Umrichter jedes Hebemechanismus arbeiten mit einem Master-Slave-Steuerungsschema und der vom Umrichter ACC600 bereitgestellten Winkelsynchronisationssteuerung. Diese Steuerungsschemata gewährleisten eine präzise synchrone Steuerung und eine gleichmäßige Drehmomentverteilung der beiden Motoren. Basierend auf den oben genannten Umrichterauswahl- und Berechnungsformeln wurden vier speziell für Hebezeuge entwickelte Umrichter des Typs ACC601-0120-3 für den Doppelhebemechanismus ausgewählt. Ihre technischen Parameter sind: Shd = 100 kVA, Phd = 75 kW, I2hd = 147 A (für Anwendungen mit hoher Last und einem Lastzyklus von 4/5 Minuten). Die Umrichter sind mit vier NTAC-02-Impulsgebern mit folgenden technischen Parametern ausgestattet: fmax = 100 kHz, Vcc = 24 V DC, 1024 Impulse pro Runde (ppr) und sechs Push-Pull-Signalausgängen (A, A, B, B, Z, Z). Wie in Abbildung 1 dargestellt, wird die Master-Slave-Steuerung, die die synchrone Ansteuerung der beiden Antriebsumrichter jedes Hebemechanismus ermöglicht, über eine Master/Slave-Kommunikationsverbindung zwischen dem Master- und dem Slave-Kanal CH2 realisiert. Alle Kranbetriebssignale werden ausschließlich an den Master-Umrichter gesendet. Der Slave-Umrichter wird vom Master-Umrichter über eine Master-Slave-Glasfaserverbindung gesteuert. In diesem Beispiel ist der Hauptantrieb typischerweise drehzahlgeregelt, und der Slave-Umrichter folgt dem Sollwert des Master-Umrichters. Das Impulsgebermodul NTAC-02 zur Drehzahlregelung ist an Kanal CH1 des entsprechenden Dehnungsmessstreifen-Frequenzumrichters angeschlossen. Folgende Parameter müssen eingestellt werden: ① 50.04 ENCODER-KANAL: KANAL 1; ② 70.03 CH1 BAUDRATE: 4 Mbit/s. Klicken Sie hier, um alle Bilder anzusehen. 3.3 Umgang mit regenerativer Energie: Wenn ein vom Frequenzumrichter angetriebener Hebemechanismus eine Last mit potenzieller Energie zum Absenken zieht, befindet sich der Asynchronmotor im Zustand der Energierückgewinnung. Die sechs Rückkopplungsdioden im Umrichter wandeln die mechanische Energie des Antriebsmechanismus in elektrische Energie um und speisen diese in den Zwischenkreis ein. Dadurch steigt die Spannung am Energiespeicherkondensator. Werden keine geeigneten Maßnahmen ergriffen, schaltet der Frequenzumrichter aufgrund von Überspannung ab, sobald die Spannung des Zwischenkreiskondensators den Schutzgrenzwert erreicht. Bei Hochleistungs-Frequenzumrichtern gibt es zwei Verfahren zur Nutzung kontinuierlicher Rückgewinnungsenergie: ① Einbau eines Widerstands in den Zwischenkreis, um die Rückgewinnungsenergie als Wärme über den Widerstand abzuführen; dieses Verfahren wird als dynamisches Bremsen bezeichnet. ② Rückspeisung der Rückgewinnungsenergie ins Netz mittels eines regenerativen Gleichrichters; dieses Verfahren wird als regeneratives Bremsen bezeichnet. Dynamisches Bremsen ist einfach zu steuern und kostengünstig, jedoch weniger energieeffizient als regeneratives Bremsen. Regeneratives Bremsen bietet zwar höhere Energieeinsparungen und ermöglicht kontinuierliches Bremsen über längere Zeiträume, ist aber komplexer zu steuern und teurer. Es ist zu beachten, dass regeneratives Bremsen nur bei stabilen Netzspannungsbedingungen mit geringer Ausfallwahrscheinlichkeit (Netzspannungsabfall maximal 10 %) eingesetzt werden kann. Bei Portalkranen mit Schleifkontaktleitungen zur Stromversorgung ist besonders darauf zu achten, dass die Schleifkontakte der Schleifkontaktleitungen nicht unterbrochen werden. Kann dies nicht gewährleistet werden, sollte dynamisches Bremsen eingesetzt werden, um die Zuverlässigkeit der Drehzahlregelung beim kontinuierlichen Absenken des Hubwerks sicherzustellen. Das Frequenzumrichtersystem des 1100-t-Portalkrans nutzt daher die dynamische Bremsung zur Nutzung der Rückgewinnungsenergie der einzelnen Antriebsmechanismen. Die Auswahl und Berechnung der Komponenten nach Anwendung der dynamischen Bremsung für jeden Mechanismus ist in Referenz 2 beschrieben; aus Platzgründen wird dies hier nicht weiter ausgeführt. Gemäß der Formel zur Auswahl und Berechnung der Bremseinheit und des Bremswiderstands ist jeder Umrichter ACC601-0120-3 des Doppelhubmechanismus mit zwei ABB NBRA-659 Bremseinheiten mit folgenden technischen Parametern ausgestattet: PBRmax = 352,8 kW. Jede Bremseinheit ist mit zwei parallelgeschalteten SAFUR200F500 Bremswiderständen mit folgenden technischen Parametern ausgestattet: PRcont = 13,5 kW, R = 2,7 Ω, ER = 5400 kJ (400 Sekunden Arbeitszyklus). 4 Systemprüfung 4.1 Prüfung vor dem Einschalten Bei der Prüfung der externen Verkabelung des Wechselrichters sind folgende Punkte zu beachten: (1) Die Stromversorgungsleitung muss an die Klemmen R, S und T angeschlossen werden und darf niemals an die Klemmen U, V und W angeschlossen werden. Wenn die Bremseinheit an den Wechselrichter angeschlossen ist, müssen ihre Polaritäten mit den Polaritäten des DC-Busses des Wechselrichters übereinstimmen. Beim Anschluss des Bremswiderstands an die Bremseinheit darf kein Kurzschluss oder Erdschluss vorliegen. (2) Sind die Schrauben der Klemmen und Steckverbinder fest angezogen? Gibt es Kurzschlüsse oder Erdschlüsse zwischen den Klemmen und freiliegenden leitfähigen Teilen? Alle Erdungsklemmen müssen ordnungsgemäß geerdet sein. (3) Sind die Master-Slave-Verbindung, die Glasfaserverbindung zwischen dem erweiterten DI-Modul und dem Wechselrichter korrekt und ist der Spannungspegel-Jumper in der Bremseinheit korrekt angeschlossen? (4) Funktionieren die mechanischen Bremsen der Hebe- und Fahrwerksmechanismen einwandfrei und ist die Bremsverdrahtung korrekt? 4.2 Funktionsparametereinstellungen des Frequenzumrichtersystems für den Doppelhubmechanismus: Beim Versand des Frequenzumrichters der Serie ACC600 sind alle Funktionscodes voreingestellt. Da die Anforderungen des Frequenzumrichtersystems für die Drehzahlregelung des 1100-t-Portalkrans jedoch von den Werkseinstellungen abweichen, müssen einige wichtige Funktionsparameter neu konfiguriert werden. (1) Startdaten (Parametergruppe 99): Parameter 99.2 (Anwendungsmakro): M/FCTRL (Master/Slave-Bus-Kommunikationsfunktion zur Anwendung der Hebemaschine hinzufügen); Parameter 99.4 (Motorsteuerungsmodus): DTC (Direktmomentregelung); Parameter 99.5–99.9 (Normale Motorkennfeldparameter): Eingabe gemäß den Angaben auf dem Motorkennfeld. (2) Digitaler Eingang (Parametergruppe 10): Parameter 10.1–10.13 (Voreingestellte Parameter der digitalen Eingangsschnittstelle): Einstellung gemäß der Definition der Peripherieschnittstelle des Umrichters. Aus Platzgründen wird dies hier nicht weiter erläutert. (3) Begrenzung (Parametergruppe 20) Parameter 20.1 (Minimale Betriebsdrehzahl): -750 U/min; Parameter 20.2 (Maximale Betriebsdrehzahl): 750 U/min; Parameter 20.6 (Parameter für DC-Überspannungsschutz): AUS (In diesem Beispiel verwendet der Umrichter ACC600 eine dynamische Bremsung. Der Bremschopper kann erst aktiviert werden, wenn dieser Parameter auf AUS gesetzt ist.) (4) Impulsgeber (Parametergruppe 50) Parameter 50.1 (Anzahl der Impulse pro U/min des Impulsgebers): 1024; Parameter 50.3 (Geberfehler): FEHLER (Bei einem Geberfehler zeigt der Umrichter eine Fehlermeldung an und stoppt.) (5) Hebezeug (Parametergruppe 64) Parameter 64.2 (Auswahl der kontinuierlichen Drehzahl): Wahr; Parameter 64.3 (Hochgeschwindigkeitsstufe 1): 99 %; Parameter 64.10 (Auswahl der Steuerungsart): STEPRADIO; Parameter 64.16 (Segmentierte Stufe 4): 98 %. (6) Logikmanagement (Parametergruppe 65) Parameter 65.2 (Zeit, in der das Magnetfeld des Motors nach dem Motorstopp eingeschaltet bleibt): 1 s; Parameter 65.3 (Einschaltimpulsverzögerung): 1 s. (7) Drehmomentprüfung (Parametergruppe 66) Parameter 66.1 (Drehmomentprüfung aktivieren): Aktiviert. (8) Mechanische Bremssteuerung (Parametergruppe 67) Parameter 67.3 (Halterungsinterne Bestätigung aktivieren): Master deaktiviert, Slave aktiviert. (9) Leistungsoptimierung (Parametergruppe 68) Parameter 68.1 (Leistungsoptimierung aktivieren): Aktiviert (Leistungsoptimierung aktiv); Parameter 68.2 (Basisdrehzahl): 50 %; Parameter 68.3 (Automatische Anpassung aktivieren): Aktiviert (Automatische Anpassung aktiv); Parameter 68.4 (Gesamtes Aufwärtsträgheitsmoment): 10 kgm²; Parameter 68.5 (Gesamtträgheitsmoment nach unten): 10 kgm². (10) Sollwertverwaltung (Parametergruppe 69) Parameter 69.1 (Entspricht 100 % Soll-Motordrehzahl): 1500 U/min; Parameter 69.9 (Anlaufdrehmoment-Auswahl): AUTOTQMEM (Automatische Drehmomentspeicherung). (11) Master-Slave-Steuerung (Parametergruppe 72) Parameter 72.1 (Master-Slave-Antriebsbetriebsmodus): MASTER (Einstellung Master-Frequenzumrichter des Hebemechanismus) oder FOLLOWER (Einstellung Slave-Frequenzumrichter des Hebemechanismus); Parameter 72.2 (Slave-Modus-Auswahl): SPEED (Slave befindet sich im Drehzahlregelungsmodus). (12) Optionale Module (Parametergruppe 98) Parameter 98.1 (Auswahl des Impulsgebermoduls): YES (zeigt an, dass das Impulsgebermodul installiert ist); Parameter 98.5 (Auswahl des Erweiterungsmoduls): Master JA (zeigt an, dass das Erweiterungs-DI-Modul installiert ist), Slave NEIN (zeigt an, dass das Erweiterungs-DI-Modul nicht installiert ist). 4.3 Probelauf Nach der Einstellung der Funktionsparameter des Frequenzumrichtersystems kann ein Probelauf durchgeführt werden. Beim Doppelhubwerk ist zunächst die Drehzahl am Bedienfeld jedes Frequenzumrichters einzustellen. Anschließend ist der Frequenzumrichter manuell zu starten, damit der Hubmotor einige Minuten unbelastet laufen kann. Dabei ist zu prüfen, ob die Drehrichtung des Motors korrekt ist, die Drehzahl stabil ist, die angezeigten Daten korrekt sind, der Temperaturanstieg normal verläuft und Beschleunigung und Verzögerung gleichmäßig erfolgen. Weiterhin ist zu prüfen, ob die Bremseinheit und der Bremswiderstand während des Absenkens des Haupthakens ordnungsgemäß funktionieren. Nach erfolgreichem Probelauf des einzelnen Frequenzumrichters wird das Impulsgebermodul zur Überprüfung des Drehzahlregelkreises angeschlossen. Abschließend wird die Master-Slave-Verbindung hergestellt, um das Frequenzumrichtersystem des Hubwerks im Probelauf zu testen. Beim Debuggen der Master-Slave-Verbindung kann, falls ein TORQFLT-Fehleralarm auftritt, nach Überprüfung der korrekten Verdrahtung und Parametereinstellungen des Impulsgebers und des Motors die A/B-Signale des Impulsgebers an einem Motor vertauscht werden, um den Fehler zu beheben. Dies ist notwendig, da sich die beiden Hubmotoren in entgegengesetzte Richtungen drehen. Beim Debuggen der Leistungsoptimierungsfunktion ist zusätzlich zu den im ACC600-Benutzerhandbuch beschriebenen Schritten die korrekte Einstellung der 64 nicht im Benutzerhandbuch erwähnten Parametersätze zu beachten. Ist der Sollwert von Parameter 64.16 (Segmentierter Sollwert Stufe 4) größer als der Sollwert von Parameter 64.3 (Hochgeschwindigkeitsstufe 1), wird das HighSpeedOK-Signal deaktiviert und die Leistungsoptimierungsfunktion direkt aktiviert. Ist der Sollwert von Parameter 64.16 kleiner als der Sollwert von Parameter 64.3, ist die Leistungsoptimierungsfunktion nur aktiviert, wenn das HighSpeedOK-Signal den Zustand „EIN“ hat, und deaktiviert, wenn es den Zustand „AUS“ hat. Nachdem der Hubfrequenzumrichter manuell einwandfrei läuft, kann er zur integrierten Fehlersuche der gesamten Maschine an die SPS-Steuerung angeschlossen werden. Während der Inbetriebnahme ist es entscheidend, die schnelle Öffnungs- und Schließreaktion der mechanischen Haupthakenbremse beim Anfahren und Anhalten des Frequenzumrichters sowie das Auftreten von Hakenschlupf zu beobachten. Weiterhin ist zu prüfen, ob der Temperaturanstieg der Bremseinheit und des Bremswiderstands nach Inbetriebnahme während des Absenkens des Haupthakens im normalen Bereich liegt. Vor dem Betrieb müssen die hydraulischen Schienenklemmen vollständig geöffnet sein. 5. Fazit: Das in diesem Beitrag vorgestellte Frequenzumrichter-Drehzahlregelungskonzept und die Berechnungsmethode mit ACC600-Direktdrehmomentregelung (DTC) wurden erfolgreich beim 1100-t-Frequenzumrichter-Portalkran angewendet. Dieser Kran, der derzeit die größte Tragfähigkeit in China aufweist, wurde von unserem Unternehmen für die China First Heavy Industries Group gefertigt und ist im Kohleverflüssigungswerk der Shenhua Group im Normalbetrieb. Nach über einem Jahr im praktischen Betrieb hat sich gezeigt, dass das SPS-gesteuerte Frequenzumrichter-Drehzahlregelungssystem die Schaltung nicht nur erheblich vereinfacht, sondern auch das herkömmliche Drehzahlregelungssystem mit Schleifringläufer-Asynchronmotor in vielerlei Hinsicht übertrifft. Darüber hinaus verbessern die umfassenden Fehlerdiagnose- und Anzeigefunktionen des Frequenzumrichters und der SPS die Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit des gesamten Drehzahlregelungssystems deutlich. Das elektrische Steuerungssystem des 1100-t-Portalkrans mit variabler Frequenzumrichter-Drehzahlregelung umfasst auch die automatische Steuerung von Geräten wie der SPS und der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die hier aus Platzgründen nicht näher beschrieben werden.