Entwicklung von Aufzugssteuerungssystemen

Vor dem elektronischen Zeitalter wurden Aufzüge von Steuertafeln gesteuert, die mit elektromechanischen Schaltelementen (Relais, Schütze) ausgestattet waren. Der Schaltplan dieser Elemente, also ihre elektrische Verbindung, war in Form von logischen Schaltungen ausgeführt. Die Aufgabe dieser Systeme war nichts anderes, als anhand des eingehenden Rufes die Bewegungsrichtung des Motors zu bestimmen und das Öffnen der Türen während der Bewegung zu verhindern. Auch bei Systemen mit elektromechanischen Schaltelementen war die Sicherheitssteuerung sehr gering, auf wenige Funktionen beschränkt. Im Allgemeinen waren diese Funktionen auf fast drei Punkte beschränkt, wie das Stoppen der Bewegung, wenn der Sicherheitskreis in Bewegung geöffnet wurde, das Verhindern der Bewegung unter Überlast und das Verhindern der Bewegung, wenn die Grenzwerte überschritten wurden. Die Ansteuerung des Geschwindigkeitsreglers zur Überbeschleunigung oder des Fallschirmsystems und der Schlauchbruchsicherung bei hydraulischen Aufzügen erfolgte komplett mechanisch und außerhalb des Steuerpults. Diese Funktionen würden den Sicherheitskreis unterbrechen und nur die Zentrale benachrichtigen.

Obwohl die Nutzung von Aufzügen im Laufe der Zeit zugenommen hat, haben sich die Sicherheitsfunktionen, die lange Zeit aktiv genutzt wurden, bis zur weitverbreiteten Einführung von Elektronik in der Aufzugssteuerung, nicht wesentlich verändert. Die Sicherheit von Aufzügen beschränkte sich bis in die 1980er-Jahre auf die drei oben genannten Hauptfunktionen. Hochhäuser, Wolkenkratzer, Hotels und Gebäude mit besonderen Funktionen, die dank des Aufzugs errichtet wurden, sahen sich bei ihrer Inbetriebnahme mit erheblichen Problemen konfrontiert. Die Aufzüge funktionierten nicht wie gewünscht; die Fahrgäste mussten sehr lange auf den Aufzug im gewünschten Stockwerk warten oder unnötige Stockwerke befahren. All diese Probleme veranlassten die Ingenieure in diesem Bereich, die Aufzugssteuerungen in eine intelligentere Struktur umzuwandeln. Zunächst wurden Volllast- und Minimallastfunktionen eingeführt. Die Volllastfunktion verhindert unnötige Haltestellen des Aufzugs, die Minimallastfunktion verhindert unnötige Anfahrten. 

In der vorelektronischen Ära war die größte Entwicklung bei Aufzugssteuerungssystemen das Design von kollektiven Aufzugssteuerungen. Vor dem Aufkommen dieser Systeme funktionierten Aufzüge nur als einfache Steuerungen, die jeweils nur einen Anruf entgegennahmen und bearbeiteten. Bei der Sammelaufzugsanlage werden die Aufzeichnungen in der Steuerung gespeichert und je nach Art der Steuerung in der Reihenfolge der Bewegung verarbeitet. Diese Funktion hat wesentlich zur Lösung des Verkehrsproblems in Hochhäusern beigetragen. Die andere Seite der Medaille war die Schwierigkeit, diese Systeme ohne elektronischen Speicher zu bauen, indem nur elektromechanische Elemente verwendet wurden. In diesen mit elektromechanischen Elementen hergestellten kollektiven Steuertafeln wurden fast doppelt so viele Elemente verwendet wie in einfachen Steuertafeln, und daher waren die elektrischen Verbindungen innerhalb der Tafel ziemlich zahlreich und komplex. Diese Komplexität war bei der Herstellung der Panels kein großes Problem, da sie von denjenigen durchgeführt wurde, die die Platine entworfen haben oder die Schaltung gut kannten. Bei diesen komplexen Systemen war es jedoch sehr schwierig, ein defektes Element oder einen Metallkontakt zu finden, der seine mechanische Empfindlichkeit verloren hat, und diese Systeme konnten nur in Gebäuden aktiv eingesetzt werden, die von Aufzugsunternehmen gewartet wurden, die hochqualifiziertes Personal beschäftigen konnten. Deshalb blieb der Einsatz dieser Paneele oft auf die Kategorie der privaten Gebäude beschränkt.

Die Entwicklung der Elektronik und ihr Einsatz in der Industrie manifestierte sich zunächst in der teilweisen Verwendung elektronischer Komponenten in Aufzugssteuerungen. In den frühen Stadien gab es Platinen, die teilweise mit Logikschaltungen oder mit auf einer gedruckten Schaltung platzierten Relais hergestellt wurden. Dies waren die Versionen der Schaltungen in den Bedienfeldern, die ohne Verwendung von Mikroprozessoren und Software hergestellt wurden, die hauptsächlich mit elektromechanischen Elementen hergestellt und mit einigen einfachen Ergänzungen an Leiterplatten angepasst wurden. 

Diese mit elektromechanischen Elementen konstruierten Steuerungssysteme wurden zu äußerst erfolgreichen Übergangsprodukten, als sie in den 1980er Jahren ausgereift waren und Pionierarbeit bei der Einführung der Elektronik in Aufzüge leisteten. Da diese Produkttypen eine direkte Übersetzung der in früheren Anwendungen verwendeten Schaltungen auf gedruckte Schaltungen sind, konnten sie den Markt mit sehr kurzen Entwicklungs- und Testzeiten erreichen. Parallel zur schnellen Marktexpansion dieser Produkte haben auch mikroprozessorbasierte elektronische Bedienfelder begonnen, auf den Markt zu kommen. Da die mit Mikroprozessoren konstruierten Produkte über Speicher und Software verfügten, waren die Aufzugssteuerungen nun offen für alle Arten von Entwicklungen.

Die erste bedeutende Auswirkung des Aufkommens mikroprozessorbasierter Steuerungssysteme bestand darin, die Gruppensteuerung für praktisch jeden verfügbar zu machen. Die Gruppensteuerung, die es Aufzügen ermöglicht, Aufgaben in der Personenbeförderung zu teilen, wurde einfach per Software realisiert. Gruppensteuerungen auf elektromechanischer Basis wurden vor der Anwendung von Mikroprozessoren gebaut. Diese Systeme waren jedoch sehr teuer, sowohl aufgrund ihrer komplexen Struktur aufgrund der Verwendung mehrerer Produkte (Relais oder Schütze) als auch aufgrund des Bedarfs an viel qualifizierterem Personal in der Branche aufgrund von Wartungs- und Reparaturschwierigkeiten. Nun war die Gruppensteuerung in jedem Gebäude mit zwei Aufzügen verfügbar. Mit der Integration elektronischer Systeme in Aufzüge wurden die Kosten für den Betrieb mehrerer in Gebäuden installierter Aufzüge als Gruppe viel wirtschaftlicher und technisch einfacher.

Der aktive Einsatz von Elektronik in Steuerungssystemen hat zu einer Neubetrachtung der Sicherheit in Aufzügen geführt. Während in der Vergangenheit die Entscheidungsfindung in den Schaltschränken nur von elektromechanischen Elementen getroffen wurde, wurde die Entscheidungsaufgabe nun auf Mikrocomputer übertragen. Mit der entsprechenden Software, die auf dem Mikrocomputer installiert ist, könnte alles getan werden. Diese Entwicklungen signalisierten die neuen Annehmlichkeiten, die die Elektronik Steuersystemen bringen würde, und ebneten gleichzeitig den Weg für sicherere Aufzüge. Die Durchführbarkeit dieser Entwicklungen konnte jedoch nur möglich sein, nachdem sie durch bestimmte disziplinarische Regeln kontrolliert wurden. Diese neuen Entwicklungen haben dazu geführt, dass die Standards für Aufzüge neu definiert wurden. Einige der Sicherheitsklauseln in den überarbeiteten Normen wurden auf der Grundlage geschrieben, dass es jetzt einen Mikrocomputer in einem Steuersystem gibt, und die EN81-Normen sind ein frühes Beispiel dafür. Es war nicht unmöglich, die Sicherheitsanforderungen von EN81-1/2 von einer elektromechanischen Steuerplatine vollständig zu erfüllen, aber in der Praxis war es sehr schwierig. Die Mehrzahl der neuen Sicherheitsbestimmungen, die durch die aktuelle Norm EN81-20/50 eingeführt werden, beziehen sich ausschließlich auf Steuerungsfunktionen. Mittlerweile zeichnet sich ab, dass die Entwicklung von Aufzügen maßgeblich von der Entwicklung von Software abhängen wird.

Die Entwicklung der Elektronik hat auch die Motorantriebstechnik verbessert. Auf diese Weise entwickelte stufenlose Motorsteuerungssysteme ebneten den Weg für die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsaufzügen. Mit diesen Entwicklungen sind Motordrehzahlregler und Aufzugssteuerungssysteme effizienter geworden, indem sie miteinander kommunizieren. Hersteller von Aufzugssteuerungssystemen haben diese Entwicklung auf die nächste Stufe gehoben und diese beiden Produkte in einer einzigen integrierten Steuereinheit integriert. Mit dieser Entwicklung sind die Aufzüge im Betrieb leistungsfähiger geworden, die Umsetzungen wirtschaftlicher und technologischer geworden. 

Parallel zur Verbreitung des Internets und dem Einsatz von Fernbedienungen in allen elektronischen Steuerungssystemen sind auch Aufzugsanlagen von diesem Trend betroffen. In den Anfangszeiten wurde über das Internet ein Kommunikationsnetzwerk zwischen Computer und Zentrale aufgebaut. In Systemen, in denen die Notfalltelefonkommunikation über eine Festnetzleitung erfolgte oder nicht verwendet wurde, war zusätzliche Hardware erforderlich, um den Aufzug mit dem Internet zu verbinden, was zusätzliche Kosten verursachte und daher nicht die erwartete Nachfrage auf sich zog. Heutzutage werden Notruftelefone in großem Umfang über GSM verwendet, und als Ergebnis hat jede Alarmzentrale einen Internetzugangspunkt, und diese Entwicklungen verbreiten die Nutzung der Kommunikation über die Cloud. Die Präsenz der Kommunikation über die Cloud hat auch den Weg für IoT (Internet of Things) in Aufzügen geebnet. 

Fernzugriff auf die Aufzugssteuerung und IoT sind völlig unterschiedliche Konzepte und auch ihre Funktionen sind unterschiedlich. Der Fernzugriff wird verwendet, um die Parameter der Zentrale zu überprüfen und zu ändern und ihren aktuellen Status zu überwachen. Mit anderen Worten, es entspricht der Verwendung des Bildschirms und der Tastatur der Zentrale über das Internet, ohne sich in der Nähe der Aufzugssteuerung zu befinden. In den Anfängen wurde dies mit einem DFÜ-Modem ohne Nutzung des Internets durchgeführt, und mit der weit verbreiteten Nutzung des Internets begann diese Verbindung über das Internet hergestellt zu werden. Heutzutage erfolgt die Fernverbindung zu Aufzugszentralen normalerweise über die Cloud. Durch die Fernüberwachung des Aufzugs, die Anzeige seines Status und die Untersuchung früherer Fehler können Aufzugwartungsunternehmen detaillierte technische Informationen erhalten, bevor sie im Falle einer Störung eingreifen. Dies hilft dem Wartungspersonal dabei, genau auf das Problem vorbereitet zu sein, auf das es reagieren wird, oder in einigen Fällen das Problem aus der Ferne zu lösen. Das Wartungspersonal kann die Bewegung und Reaktion des Aufzugs aus der Ferne überwachen, indem es auf Wunsch einen Anruf tätigt. Sie können die Störung und die Parameterliste des Aufzugs ausdrucken oder eine elektronische Datentabelle erhalten, die in Berichten an andere verwendet werden kann. Jeder, der jemals aus der Ferne einen Befehl an ein Gerät gesendet oder seinen Status überwacht hat, kann den Nutzen und die Nützlichkeit dieser Funktion leicht verstehen. 

Ein Internetanschlusspunkt in jedem Aufzug öffnet ganz neue Türen, die wir für ganz andere Zwecke nutzen können. Alle mit dem Internet verbundenen Aufzüge senden ihren Status sofort an die Datenbank in der Cloud. Dies wird als Herzschlag bezeichnet. Ein Cloud-basiertes Verwaltungsprogramm überprüft diese eingehenden Daten und sendet eine Nachricht mit den Fehlerdetails an das für den Aufzug zuständige Wartungspersonal, sobald es einen fehlerhaften Aufzug erkennt. Auf diese Weise wird das zuständige Personal des Aufzugs über die Störung informiert, bevor die Personen im Gebäude überhaupt davon erfahren, und können sich auf Wunsch mit dem Aufzug verbinden und detailliertere Informationen erhalten. 

Neben der direkten Kommunikation der Cloud-Software mit dem Aufzugspersonal kann diese Anwendung auch aktiv über Monitore in der Leitstelle eines Geländes oder Gebäudekomplexes überwacht werden. 

Noch mehr Horizonte als diese beiden Anwendungen dürfte ein neues Thema eröffnen, das heute intensiv erforscht wird. Auch hier werden mit Software, die über die Cloud läuft, alle vergangenen Zustandsdaten aller Aufzüge, die Daten an die Cloud senden, analysiert und die Verhaltensänderungen des Aufzugs berechnet. Analysiert wird die zahlenmäßige Zunahme der Anzahl von Störungen in der Funktion von Aufzügen. Wenn festgestellt wird, dass die Ausfälle in irgendeiner Funktion systematisch zunehmen, wird daraus geschlossen, dass in dieser Funktion zukünftig eine Fehlfunktion auftreten wird, und diese Information wird der Aufzugswartungsfirma mit numerischen Werten gemeldet. Auf diese Weise können, bevor ein dauerhafter Ausfall des Aufzugs auftritt, die Teile, die beginnen zu versagen, aber die Bewegung noch nicht vollständig verhindern, ersetzt oder neu eingestellt werden, und die erforderlichen Eingriffe können vorgenommen werden, bevor der Aufzug außer Betrieb ist. Dies wird als vorausschauende Wartung bezeichnet.

Predictive Maintenance ist die Fähigkeit, mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu wissen, wann ein Ausfall wahrscheinlich genug im Voraus auftritt, nachdem die erforderlichen Daten von Maschinen oder Anlagen empfangen und verarbeitet wurden. Mit anderen Worten, es handelt sich um Just-in-Time-Wartung. Ein vorausschauendes Wartungssystem bedeutet eigentlich, einen zukünftigen Ausfall zu erkennen, bevor er eintritt. Dieses Feature erhöht nicht nur die Kundenzufriedenheit und ermöglicht ein geplantes und kontrolliertes Eingreifen des Wartungsunternehmens, sondern schützt auch andere Teile, die im Falle einer Störung betroffen sein können, da es verhindert, dass es zu einer Störung kommt. Der Kostenvorteil des geplanten und kontrollierten Eingreifens anstelle des Eingreifens bei einem plötzlichen Ausfall bringt somit langfristig deutliche Vorteile sowohl bei den Baukosten als auch bei den Wartungskosten.