التحكم في باب مصعد الشحن: فرصة للتكنولوجيا اللاسلكية

مقارنة بين أنظمة التحكم في أبواب المصاعد ذات الأسلاك الصلبة والأنظمة اللاسلكية

بقلم ستيفن رينولدز ، بي إنغ وهنري إي بيل ، الثالث ، مارك ألماني

المقدمة

حتى الآن ، وجدت التقنيات اللاسلكية تطبيقًا محدودًا فقط في صناعة المصاعد. في حين أن عددًا قليلاً من الشركات المصنعة لمصعد الوصول قد طبقت لاسلكيًا لأجهزة الاتصال / الإرسال وبعضها طبق Bluetooth ™ للتحكم في الإعداد ، لم يكن هناك استخدام عام للشبكات اللاسلكية للتحكم في المصعد. في حين أن استخدام اللاسلكي محدود ، لا يوجد حظر للتقنية اللاسلكية في الأكواد السائدة. ال ASME A17.1 / CSA B44 كود السلامة للمصاعد والسلالم المتحركة لا يحظر استخدام التكنولوجيا اللاسلكية لوظائف المصاعد. في حين أن الكود يحظر استخدام الأجهزة اللاسلكية المساعدة مثل أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون وعلامات تعريف التردد اللاسلكي غير المرتبطة مباشرة بالمصعد ، فإن الكود يسمح بالأجهزة أو الأنظمة اللاسلكية المرتبطة مباشرة بوظيفة المصعد.

أهداف التعلم

بعد قراءة هذا المقال ، يجب أن تكون قد تعلمت ما يلي:
♦ يسمح ASME A17.1 / CSA B44 بالتقنية اللاسلكية
♦ يمكن للتكنولوجيا اللاسلكية أن تقلل بشكل ملحوظ من عدد وتعقيد أسلاك الرافعة وأعلى السيارة
♦ يمكن لوحدات التحكم في باب الشحن اللاسلكي الفردية لكل باب وبوابة التخلص من وحدة التحكم المركزية المثبتة في غرفة الماكينة
♦ يمكن لوحدات التحكم في الأبواب اللاسلكية استخدام شبكة المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN) في تكوين "شبكة" بدلاً من تكوين "نجمة"
♦ يجب أن تتوافق أجهزة التحكم في الأبواب اللاسلكية مع معايير لجنة الاتصالات الفيدرالية واختبارها.

مع الاستخدام المتزايد للشبكات اللاسلكية في تطبيقات مثل الهواتف المحمولة وشبكات Wi-Fi والبلوتوث ، أصبحت المشكلات المرتبطة بمناعة التحكم في المصاعد مهمة. تضمن ASME A17.1-2000 / CSA B44-00 متطلبات مناعة التداخل الكهرومغناطيسي على جميع معدات التحكم ، بناءً على معيار اتحاد التسويق الأوروبي EN 12016. يضمن هذا المعيار أن المصعد لن يتحرك بشكل غير متوقع عند فرض ضوضاء مشعة على المصعد- نظام التحكم. والمثير للدهشة أن اعتماد اختبار المناعة قبل 10 سنوات لم يؤد إلى اعتماد التكنولوجيا اللاسلكية المطبقة على المصعد. 

اليوم ، الاتصالات اللاسلكية موثوقة مثل الشبكات السلكية. تستخدم الصناعات الأخرى ، بما في ذلك الأتمتة الصناعية ، أنظمة لاسلكية تتضمن أجهزة مصنفة بمستوى سلامة السلامة (SIL) ، مع تصنيفات SIL عالية مثل تلك المطلوبة من قبل ASME A17.1 / CSA B44. لقد حان الوقت لاستخدام اللاسلكي في تطبيقات التحكم في المصاعد. تتناول هذه المقالة أحد هذه التطبيقات ، وهو استخدام اللاسلكي لأنظمة التحكم في باب مصعد الشحن. نظرًا للعديد من الأسلاك المستخدمة في الأنظمة التقليدية ونضج التكنولوجيا اللاسلكية ، يعد تطبيق اللاسلكي مناسبًا تمامًا لأبواب مصعد الشحن.

تتناول هذه المقالة أنظمة التحكم في باب مصعد الشحن التقليدية ذات الأسلاك الصلبة. ثم يتناقض هذا مع نظام لاسلكي ، مع التركيز على التخفيض الكبير في عدد الأسلاك المطلوبة أثناء التثبيت. فيما يلي مناقشة لطرق وبروتوكولات الاتصال. قبل الختام ، تستعرض المقالة الاختبارات التنظيمية والامتثال.

التحكم في باب مصعد الشحن التقليدي

لشرح مزايا الاتصال اللاسلكي ، من الضروري فهم الأنظمة التقليدية ذات الأسلاك الصلبة. يتم تشغيل معظم أبواب وبوابات المصاعد بشكل فردي بواسطة محركاتها الخاصة. ونتيجة لذلك ، يكون لكل باب وبوابة مجموعته الخاصة من الحدود أو المشفرات الموضعية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي كل باب وبوابة على مجموعته الخاصة من أزرار فتح الباب وإغلاقه وإيقافه. يحتوي كل باب هبوط أيضًا على مفتاح منطقة وقفل باب وجهاز فتح في حالات الطوارئ. تحتوي بوابة السيارة أيضًا على جهاز انعكاس ومفتاح بوابة. تعود الأسلاك الخاصة بهذه الأجهزة إلى غرفة الماكينة ، على شكل دوائر متسلسلة أو متوازية ، وتنتهي عند وحدة تحكم الباب الموجودة في غرفة الآلة.    

يسرد الجدول 1 عدد الموصلات التي تعود إلى غرفة الماكينة لمجموعة أبواب أمامية وبوابة سيارة واحدة. يُستثنى من ذلك أسلاك الجهاز الفردية عند كل باب وبوابة.

يسرد العمود الأول من الجدول الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى أسلاك للأبواب والبوابة. يسرد العمود الثاني إجمالي أسلاك الرافعة لتوصيل جهاز التحكم في الباب / البوابة الموجود في غرفة الماكينة بأقرب باب هبوط (إما الباب العلوي أو السفلي ، اعتمادًا على موقع غرفة الماكينة). هذا أيضًا هو نفس عدد الأسلاك اللازمة لربط كل باب هبوط بالباب المجاور وما إلى ذلك ، حتى يتم توصيل جميع الأبواب. يسرد العمود الثالث العدد الإجمالي لأسلاك كبل السفر لتوصيل وحدة تحكم الباب / البوابة ببوابة السيارة. يسرد العمود الرابع الأسلاك اللازمة لتوصيل وحدة التحكم في الباب / البوابة بجهاز التحكم في المصعد. 

عندما يبدأ التحكم في المصعد تشغيل الباب ، يجب أن يتواصل التحكم في الباب / البوابة مع بعضها البعض. الإشارات المرسلة كمخرجات من التحكم في المصعد إلى التحكم في الباب / البوابة هي بدء تشغيل الكاميرا ، وعملية الفحص ، وبدء فتح الباب ، وبدء إغلاق الباب ، والدفع ، وإغلاق صفارة الإنذار. الإشارات المستلمة كمدخلات للتحكم في المصعد من نظام الباب هي موضع الباب (مغلق ومفتوح) ، وبدء جهاز الانعكاس ، وحالة الباب مغلق ومغلق الباب (التعشيق) وحالة إغلاق البوابة (اتصال البوابة).

يوضح الشكل 1 عدد التوصيلات في تطبيق مصعد شحن نموذجي بأسلاك صلبة. كما هو موضح ، يتطلب نظام باب مصعد الشحن النموذجي بثلاث محطات 66 توصيلًا سلكيًا (22 × 3) لأبواب الهبوط ، و 22 سلكًا لبوابة السيارة ، وثلاثة أسلاك كهربائية و 16 سلكًا لوصلات جهاز التحكم إلى جهاز التحكم ، بإجمالي من 107 وصلات الأسلاك. عند النظر في متطلبات الكود الوطني للكهرباء بأن جميع الأسلاك الثابتة تعمل في أي قناة أو حوض وحظر نقابي ضد التوصيلات السلكية مسبقًا ، يتم تخصيص وقت ميداني كبير للأسلاك.

التحكم في باب مصعد الشحن اللاسلكي

عند التوقف عند الأرضية ، تكون بوابة السيارة وباب الهبوط متجاورتين مباشرة. ومع ذلك ، كهربائيًا ، فإنهما متباعدان كثيرًا. تمر الوصلات السلكية بين بوابة السيارة وباب الهبوط عبر كابل السفر إلى غرفة الماكينة وتعود أسفل الرافعة إلى الهبوط. اعتمادًا على طول انتقال المصعد ، قد تكون هذه المسافة كبيرة. في حين أن الاتصال التسلسلي السلكي يقلل من عدد الاتصالات المنفصلة بين أبواب الهبوط ، وبين التحكم في غرفة الماكينة وأبواب الهبوط وبوابة السيارة ، فإن مسار الاتصال بين الأجهزة لا يزال طويلاً للغاية. غالبًا ما يتطلب الاتصال التسلسلي أنواعًا خاصة من الأسلاك ، وفي بعض الحالات ، كبلات محمية.

على الرغم من أن الوصلات السلكية الثابتة بين بوابة السيارة وباب الهبوط المجاور متباعدة ، لاسلكيًا ، إلا أنها قريبة من بعضها البعض. في أبسط أشكاله ، يكون مسار الاتصال الوحيد المطلوب هو بين بوابة السيارة وباب الهبوط المجاور. ومع ذلك ، هناك مزايا لنظام قادر على مراقبة نظام الباب بأكمله. تحدد المعلومات الخاصة بأوضاع الباب المشاكل مع مشغلي الباب. توفر معلومات موضع الباب فحصًا للحالة المغلقة أو المفتوحة بشكل مستقل عن التعشيق. الإشارات التي تشير إلى تنشيط أجهزة فتح القفل في حالات الطوارئ أو تظهر أن السيارة موجودة في أكثر من نقطة موقع واحدة للمشكلات التي تحتاج إلى استجابة.

اختارت شركة Peelle شبكة متداخلة تستخدم ضوابط لامركزية لتقليل الطاقة المطلوبة للاتصال اللاسلكي. في النظام اللامركزي ، يكون لكل باب هبوط وبوابة سيارة تحكم لاسلكي خاص به. في الشبكة المعشقة ، يتحكم كل باب هبوط في البيانات إلى الباب المجاور في الطابور. يتلقى كل سطر من الأبواب قناة الاتصال الفريدة الخاصة به وعنوانه الفريد ، وعادةً ما يكون رقم الطابق. يوضح الشكل 2 شبكة متداخلة وتتناقض مع شبكة النجوم الأكثر شيوعًا.

ينتج عن بدء الإغلاق ، في نظام لاسلكي لامركزي ، عندما يتم إخراج إشارة بدء قريبة منفصلة عن طريق التحكم في المصعد في غرفة الماكينة. تنتقل إشارة الإغلاق إلى أسفل كابل السفر ويتم استقبالها بواسطة وحدة التحكم في بوابة السيارة. تتطلب عملية التسلسل إغلاق بوابة السيارة قبل باب الهبوط. عند استلام إشارة الإغلاق وبعد أي توقف أو تحذير ، سيتم إغلاق بوابة السيارة. في النظام اللاسلكي ، عندما يتم إغلاق بوابة السيارة بمقدار 2/3 ، فإن التحكم في بوابة السيارة سوف يرسل لاسلكيًا إشارة قريبة إلى باب الهبوط المجاور ، ويبدأ إغلاق باب الهبوط.

يمكن أن يمتد الاتصال اللاسلكي بين باب الهبوط وبوابة السيارة إلى أي عدد من عمليات البدء أو التحكم. يمكن لأزرار الضغط لفتح وإغلاق باب الهبوط ، عند بدء التشغيل ، نقل حالتها لاسلكيًا إلى التحكم في بوابة السيارة من التحكم المحلي في باب الهبوط الذي تتصل به. ثم تشير أداة التحكم في بوابة السيارة إلى التحكم في المصعد بأن المستخدم ضغط على زر دفع مفتوح أو مغلق عبر توصيلات كابل السفر. يوضح الشكل 3 مسار الاتصال هذا بين زر الضغط على الهبوط وجهاز التحكم في المصعد.

يمكن إرسال أي عدد من الإشارات لاسلكيًا من وحدة التحكم في باب الهبوط إلى وحدة التحكم في بوابة السيارة ، وبالتالي إلى وحدة التحكم في المصعد ، مثل:

• موضع باب الهبوط: مفتوح تمامًا أو مغلق تمامًا أو أي شيء بينهما
• فتح القاعة وإغلاقها وإيقاف الأزرار الانضغاطية
• منطقة باب الهبوط
• فتح حالة الجهاز
• جهاز أو كاشف لعكس الباب
• حالة المحرك ، الحمولة الزائدة أو العمل الزائد

في النظام اللاسلكي المزود بوحدات تحكم لا مركزية ، يتم توصيل الأجهزة المحلية في كل هبوط وعلى السيارة بوحدة التحكم الخاصة بها. يزيل الاتصال اللاسلكي الترابط بين أبواب الهبوط. ومع ذلك ، تتطلب اللامركزية خطوط تشغيل للطاقة ، لأن كل تحكم لامركزي يقود مباشرة باب الهبوط ومحركات بوابة السيارة. يسرد الجدول 2 عدد الموصلات التي تعود إلى غرفة الآلة لمجموعة أبواب أمامية وبوابة سيارة واحدة تستخدم أدوات تحكم لاسلكية لامركزية. يُستثنى من ذلك أسلاك الجهاز الفردية عند كل باب وبوابة السيارة.

كما هو موضح في العمود الأول ، تستخدم أدوات التحكم السلكية واللاسلكية نفس الأجهزة الكهربائية. يسرد العمود الثاني أسلاك الرافعة التي تربط أبواب الهبوط بغرفة الماكينة. نظرًا لأن الأسلاك الخاصة بالأجهزة الفردية تكون محلية بالنسبة لوحدة التحكم الفردية في باب الهبوط ، فإن التوصيلات الوحيدة هي دوائر الطاقة والتشابك. يسرد العمود الثالث العدد الإجمالي لأسلاك كبل السفر التي تربط وحدة التحكم في المصعد بوحدة التحكم في بوابة السيارة. الأجهزة المحلية لسلك بوابة السيارة مباشرة إلى التحكم اللاسلكي في بوابة السيارة المثبت أعلى السيارة. يتكون التوصيل لغرفة الماكينة فقط من أسلاك الطاقة وأزرار الضغط وأسلاك الإشارة. مع عدم وجود تحكم في الباب الموجود في غرفة الماكينة ، تعود أسلاك الإشارة مباشرة إلى وحدة التحكم في المصعد ، مما يلغي الترابط بين وحدة التحكم ووحدة التحكم.

يوضح الشكل 4 عدد التوصيلات للتطبيق اللاسلكي المجسد. كما هو مبين ، فإن مصعد الشحن ثلاثي التوقفات الذي يستخدم التحكم اللاسلكي اللامركزي يقلل من عدد التوصيلات السلكية إلى 24 لأبواب الهبوط و 22 لبوابة السيارة ، ويقضي على توصيلات وحدة التحكم إلى جهاز التحكم في غرفة الماكينة. يقلل النظام اللاسلكي من الأسلاك بنسبة 57٪ بالمقارنة مع نظام الأسلاك الصلبة (انظر الشكل 1). يقلل عدد التوصيلات والأسلاك من مستوى التعقيد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وفرص الخطأ. هذا يترجم بشكل مباشر إلى وفورات كبيرة في التركيبات الميدانية.

بروتوكولات الاتصال اللاسلكي

تربط شبكة المنطقة الشخصية اللاسلكية (WPAN) كل تحكم لاسلكي لامركزي باستخدام شبكة متشابكة ، كما هو موضح سابقًا. يشبه WPAN شبكة المنطقة المحلية التي تستخدم بشكل شائع لشبكات الكمبيوتر السلكية. اختار Peelle معيار الاتصال لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) 802.15.4 ، والذي يحدد بروتوكولات اتصال الشبكة والبيانات لـ WPAN. يتضمن هذا المعيار تجنب اصطدام الاتصالات لضمان اتصالات موثوقة وآمنة. يستخدم بروتوكول الوصول المتعدد (CSMA) لاستشعار الموجة الحاملة إجراءً للاستماع والإرسال والاستلام. يسمح CSMA للتحكم اللاسلكي باستقبال وإرسال الاتصالات بشكل موثوق أثناء وجود أجهزة لاسلكية أخرى.

في بروتوكول استشعار الناقل ، يستمع الجهاز اللاسلكي المرسل أولاً إلى موجات الموجات الحاملة الأخرى. ينتظر الجهاز بعد ذلك توقفًا مؤقتًا في عمليات الإرسال الجارية قبل الإرسال. الأجهزة ذات بروتوكول الوصول المتعدد قادرة بشكل متساوٍ على استقبال أي بيانات مرسلة. ومع ذلك ، فإن استخدام الشبكة المعشقة يحد من استلام الإرسال إلى باب الهبوط التالي في الخط. عندما يتلقى باب الهبوط التالي في الخط البيانات المرسلة ، فإنه يقر بالاستلام للجهاز المرسل. يمكن لباب الهبوط بعد ذلك إرسال البيانات إلى الباب المجاور في الطابور ، مرة أخرى باتباع بروتوكول الاستماع والإرسال والاستلام.

بينما سيستقبل كل جهاز لاسلكي ، بالتسلسل ، على سبيل المثال ، إشارة بدء قريبة ، لن تستجيب جميع أبواب الهبوط وتبدأ في الإغلاق. كما هو موضح سابقًا ، يتم تخصيص قناة فريدة لكل سطر من كل مصعد ؛ يمكن فقط للأجهزة المعينة لتلك القناة الفريدة أن تتلقى إشارة قريبة صادرة من جهاز مبرمج للتواصل عبر تلك القناة.

ثم يقوم مفتاح منطقة الباب بتحديد أي باب في الخط يستجيب لإشارة الإغلاق. عندما تصل السيارة إلى الهبوط وتخفض الكاميرا المتقاعدة ، وتفتح باب المصعد ، فإنها تقوم أيضًا بتنشيط مفتاح المنطقة. يحد مفتاح المنطقة هذا من أي إشارات فتح وإغلاق يتم تلقيها على طول القناة لهذا الباب المعين. إن منهجية تبديل المنطقة ليست جديدة ؛ تعد مفاتيح المنطقة شائعة في الأنظمة ذات الأسلاك الصلبة من جميع الأنواع. ومع ذلك ، فإن استخدام التحكم اللامركزي يسمح بالاتصال بالحالة من خلال كل باب على طول القناة. هذا يجعل من الممكن اكتشاف ما إذا كان هناك أكثر من مفتاح منطقة نشط ، كما هو الحال عندما تكون السيارة عند هبوط واحد ، ويقوم الموظفون المصرح لهم بتنشيط جهاز فتح الطوارئ عند هبوط آخر. بعد ذلك ، سيوقف التحكم اللامركزي المتصل بالشبكة الشبكية تشغيل الباب.

المتطلبات التنظيمية وإصدار الشهادات

لتلبية متطلبات ASME A17.1 / CSA B44 ، يجب إدراج أدوات التحكم اللاسلكية واعتمادها وفقًا لـ ASME A17.5 / CSA B44.1 واجتياز اختبار المناعة الكهرومغناطيسية على المستويات المرتبطة بـ "دوائر الأمان" وفقًا لـ EN 12016. ASME تحدد A17.5 / CSA B44.1 الحد الأدنى من معايير السلامة لمعدات التحكم في المصعد. علاوة على ذلك ، عند الاختبار وفقًا للمعيار EN 12016 ، يجب ألا تقوم أداة التحكم المختبرة بما يلي:

• جعل أجهزة الحماية الكهربائية المهمة غير فعالة
• السماح بحركة السيارة خارج منطقة التسوية عندما تكون ملامسات التعشيق أو البوابة مفتوحة
• سرعات السماح تتجاوز الحدود المنصوص عليها في الكود
• اسمح للسيارة بالعودة إلى التشغيل العادي إذا كانت في وضع الالتفافية
• جعل أقفال التعشيق أو جهات اتصال البوابة أو مفاتيح الوصول أو مفاتيح التحويل غير فعالة

بينما تنطبق متطلبات مماثلة بموجب EN 81 ، فإن ذلك يتطلب أيضًا اختبارًا لـ EN 12015. على عكس EN 12016 ، التي تختبر حساسية وحدة التحكم للانبعاثات المشعة ، تختبر EN 12015 وتحد من كمية الانبعاثات المشعة والمنفذة عبر الخط التي يمكن أن تولدها وحدة التحكم.

تأتي متطلبات الاختبار أيضًا من لجنة الاتصالات الفيدرالية ووزارة الصناعة الكندية والمفوضية الأوروبية ، التي تنظم استخدام الطيف ومتطلبات التداخل الكهرومغناطيسي الأخرى. تشمل المعايير الفيدرالية والعالمية المطبقة على وحدات التحكم اللاسلكية ما يلي:

• الكود أو اللوائح الفيدرالية - منح ترخيص المعدات ، الجزء الفرعي C من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ، المشعات المقصودة
• Industry Canada - شهادة القبول لكندا
• المعدات الطرفية للراديو والاتصالات السلكية واللاسلكية الأوروبية - توجيه R & TTE
• IEEE 802.15.4 - بروتوكول اتصالات البيانات اللاسلكية القياسي الدولي

خاتمة

استعرضت هذه المقالة تطبيق تقنية ناضجة ولكنها غير مستغلة إلى حد كبير - في هذه الحالة ، الاتصال اللاسلكي للتحكم في باب مصعد الشحن. تمثل الأسلاك جزءًا كبيرًا من وقت التثبيت. يمكن لأنظمة التحكم التي تستخدم الاتصالات اللاسلكية أن تقلل بشكل كبير من عدد الأسلاك ونقاط الاتصال. تقضي اللامركزية على التحكم في غرفة الماكينة ، وهو أمر ضروري الآن مع الاعتماد الواسع النطاق للوحدات التي لا تحتوي على غرفة ماكينات. كما هو موضح ، لا يوفر الاتصال اللاسلكي تحكمًا قويًا ومبسطًا فحسب ، بل إنه يوفر أيضًا تكلفة كبيرة.

أسئلة تعزيز التعلم

استخدم أسئلة تعزيز التعلم أدناه للدراسة لامتحان تقييم التعليم المستمر المتاح عبر الإنترنت على www.elevatorbooks.com أو في الصفحة 94 من هذه المشكلة.
♦ ما هي المزايا التي توفرها التكنولوجيا اللاسلكية في نظام التحكم في باب مصعد الشحن المعقد؟
♦ ما هو نوع ترتيب الشبكة الذي تم استخدامه لوحدات التحكم في باب المصاعد للشحن اللاسلكي ولماذا؟
ضع قائمة ببعض المعلومات التي تم تمريرها لاسلكيًا من وحدة تحكم باب إلى أخرى.
♦ ما هو تقسيم الأرض وماذا يفعل مفتاح المنطقة؟
♦ ما الشهادات والقوائم المطلوبة لأجهزة المصاعد الخالية من الأسلاك؟