Fernüberwachung von Aufzügen

Ein umfassender Blick

Beim Thema Fernüberwachung von Aufzügen müssen alle Konsequenzen, die mit der Nutzung dieser Technologie verbunden sind, sorgfältig abgewogen werden. Die Gewährleistung, dass die Technologie die Sicherheit der Fahrgäste erhöht, sollte der Mindeststandard bei der Entscheidung für den Einsatz von Aufzugsüberwachungstechnologie sein. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Nutzung der Fernüberwachung nicht zu weniger Wartungsbesuchen führt, was zu einer gefährlichen Ansammlung von Schmutz und Ablagerungen in der Ausrüstung führen könnte. Dieser Artikel befasst sich mit der Geschichte der Steuerungsentwicklung, die zur Notwendigkeit und Verfügbarkeit der Fernüberwachung geführt hat, mit Methoden zur Bestimmung dessen, was überwacht werden sollte, und damit, wie die Dokumentation von Gerätestörungen dringend erforderlich und im Sicherheitscode A17.1/B44 für Aufzüge, Rolltreppen und Fahrsteige (Code) vorgeschrieben ist.

Früher basierten ältere Aufzugslogiksteuerungen auf Relaislogik, bevor Computerlogik oder Mikroprozessorsteuerungen implementiert wurden. Je nach Komplexität der Einheit gab es Dutzende bis Hunderte von Relais in einem Steuerungssystem, das von Komponenten wie Vakuumröhren, Netzteilen, Dioden, Metalloxidvaristoren, Kondensatoren und anderen Komponenten unterstützt wurde. Wenn eine auf Relaislogik basierende Steuerungskomponente, ein System, ein Subsystem oder eine Funktion eine Fehlfunktion aufwies, gab es im Allgemeinen physische Beweise für die Fehlerursache: eine Relaisspule, die bei Aktivierung nicht anspricht, ein verschweißter Relaiskontakt, ein defekter Shunt, eine kurzgeschlossene Diode, ein offener Widerstand, ein durchgebrannter Kondensator oder eine Vielzahl anderer Probleme, die für den erfahrenen Mechaniker sichtbar sind. Mit der richtigen Ausbildung und Erfahrung konnte die Art der Fehlfunktion bis auf einen bestimmten Schaltkreis und dann bis auf die fehlerhafte Komponente identifiziert werden.

Kenntnisse der Elektrotheorie waren unerlässlich, insbesondere das Wissen, wohin Elektronen gehen sollten und wohin nicht. Ausgestattet mit einem Voltmeter, einem Amperemeter und dem Ohmschen Gesetz war die Fehlersuche eine Fähigkeit, die zur Lösung vieler Probleme erforderlich war. Kenntnisse der Motortheorie, insbesondere des magnetischen Flusses und seiner Auswirkungen auf Fehler, führten den Aufzugsmechaniker ebenfalls zu einer Lösung. Dies war die Kunst der „Fehlersuche bei Aufzügen“ und ein Maßstab für die Fähigkeiten eines Mechanikers.

Komplexe Relaislogikschaltungen haben eine Reihenfolge, in der Relais angezogen und abgezogen werden, aber eine Relaisspule kann aufgrund von Alter, Schmutz, Ablagerungen oder einem Kurzschluss innerhalb der Spule schwächer werden und „halb angezogen“ werden. Je nach Sauberkeit des Controllers und der Luftfeuchtigkeit und Temperatur des Maschinenraums kann eine Fehlfunktion auftreten. Das Relais zieht die meiste Zeit möglicherweise vollständig an, aber gelegentlich nur halb, wodurch ein Kontakt zeitweise ausfällt. Wissen und Erfahrung führten zu Korrekturmaßnahmen, und ein Aufzug wurde erst wieder in Betrieb genommen, als die Grundursache des Problems vollständig identifiziert und behoben war. In einigen Fällen kann die Korrekturmaßnahme den Austausch aller verdächtigen Relaisspulen und die Überwachung umfassen, um festzustellen, ob das Problem erneut auftritt. Zeitgeber, die auf Widerstands-/Kondensatorbeziehungen (R/C) beruhen, können Fehlfunktionen aufweisen, wodurch kritische Zeitabläufe verkürzt oder verzögert werden und Fehlfunktionen verursacht werden. Überspannungsspitzen, die durch unsachgemäßes Entfernen magnetischer Durchbrenner an Hochleistungsrelais oder Blitzeinschläge verursacht werden, können zerstörerische Hochspannungen erzeugen, die die Kabelisolierung zerstören und zu Fehlfunktionen führen. Diese Liste ist endlos, und die Beispiele dienen hier nur zur Veranschaulichung.

Im Laufe der Zeit wurden viele Steuerungskomponenten durch Halbleiterbauelemente mit Dioden-Transistor-Logik (DTL) und Transistor-Transistor-Logik (TTL) ersetzt. Der Übergang zu diesen Technologien erforderte, dass Aufzugsmechaniker sich mit Halbleiterlogik und positiven/negativen (P/N) Verbindungen auskannten und auf der Grundlage dieses Verständnisses Fehler in Halbleiterbauelementen beheben konnten. Wenn ein Gerät den Zustand basierend auf Spannungsunterschieden an P/N-Verbindungen wechseln sollte, war das Verständnis dieser Funktionsweise unerlässlich, um die Ursache für die Fehlfunktion einer Logikkomponente zu ermitteln. Häufig wurden diese Probleme einfach durch den Austausch einer Leiterplatte (PC) behoben, die Testpunkte zum Messen von Spannungen außerhalb der Toleranz hatte. Die Logik war jedoch für den Mechaniker mit einem digitalen Voltmeter (DVM) und Erfahrung weiterhin zugänglich.

Als nächstes kamen Mikroprozessorsteuerungen, die es ermöglichten, die gesamte Logik in Arrays miniaturisierter Transistoren auf Halbleiterchips unterzubringen, die so klein waren, dass man sie nicht sehen konnte. Die Software und der Mikroprozessor registrieren die Adress-, Daten- und Steuerbusse, die Informationsbits übertragen, wobei der Nur-Lese-Speicher (ROM) und der Direktzugriffsspeicher (RAM) zusammenarbeiten, um dem Aufzug mithilfe von Eingabe-/Ausgabemodulen (E/A) das Starten und Stoppen zu befehlen. Bei E/A werden Hochspannungssignale in Niederspannungssignale umgewandelt und umgekehrt. Beispielsweise würde ein 48-V-Signal in einen Abschwächer eingespeist, der das Signal in 5 V umwandelt, das dann zu einem „hohen“ Signal wird, das auf einen Datenbus übertragen und an den Mikroprozessor gesendet wird, um das System über eine Anforderung von einem Eingang zu informieren. Wenn die 48 V auf 0 V fallen, wird das Datenbit wieder zu einer Null des „niedrigen“ Signals, also einem Binärsystem aus Einsen und Nullen, das Spannung verwendet, um einen Eingangs-„Zustand“ zu bestimmen. Die Software würde dies dann auswerten und ein Ausgangssignal bereitstellen, das verstärkt wird, um beispielsweise bei einem registrierten Anruf einen Druckknopf zum Leuchten zu bringen und so die Logik für die Reaktion und Bewegung des Aufzugs in Gang zu setzen. Dies mag zwar komplex erscheinen, ist aber mit der richtigen Logik und Steuerung und einem Verständnis der Logik nicht schwierig. Was früher mit Vakuumröhren und Relaiskontakten erreicht wurde, wird heute mit Transistoren, einem Mikroprozessor, Software und der notwendigen Elektronik erreicht, um den Mikroprozessor zum Laufen zu bringen.

Bei computergestützten Logiksteuerungen wurden die Probleme mit dem Halbziehen von Relais durch unsichtbare Spannungsschwankungen in der Logikspannung, unsichtbare Verzögerungen bei der seriellen Kommunikation oder unsichtbare schädliche Übergangsspannungen ersetzt, die die P/N-Verbindungen der Halbleiterkomponenten auf dem Siliziumsubstrat teilweise zerstören. Diese zeitweiligen Fehlfunktionen sind nicht mehr sichtbar, und es ist nicht ungewöhnlich, einfach die Halbleiterplatine auszutauschen, um das Problem auf externe Komponenten oder Probleme innerhalb der Platine selbst einzugrenzen. Leuchtdioden (LEDs) werden als Anzeigen für den Status von E/A-Signalen verwendet, aber selbst LEDs haben eine begrenzte Lebensdauer. Bei einer computergestützten Logiksteuerung gibt es keine physische Sichtbarkeit, um die Softwarelogik im Feld zu beobachten. Wenn E/A-Halbleiterkomponenten oder andere Halbleiterkomponenten eine Fehlfunktion aufweisen und einen unlogischen Zustand verursachen, wird ein anderer Computer benötigt, um alle E/A-Signale zu sehen, die der Hersteller in Echtzeit zugänglich machen möchte, um festzustellen, ob die Signale richtig durch die Steuerung weitergeleitet werden. Schließlich wurden auf allen Mikroprozessorsteuerungen Fehlercodes bereitgestellt, um geschulten Mechanikern einen Einblick in die Ursache von Fehlfunktionen zu geben. Dieser Übergang von der Beobachtung von Relaislogikfehlern zur Interpretation von Fehlercodes stellt die bedeutendste Änderung bei der Fehlersuche bei Controllerstörungen dar.

Mit der Einführung des Internets und der Cloud-Konnektivität können Fehlercodes zur Fernfehlerbehebung überallhin übertragen werden, nicht nur an den lokalen Mechaniker, der mit einem Laptop und der richtigen Schnittstellensoftware in der Nähe der Einheit steht. RC-Timer wurden durch digitale Flip-Flop-Timer ersetzt, die Zeiteinheiten genau zählen und mit den richtigen Parametereinstellungen auch aus der Ferne leicht angepasst werden können. Verbundene Schaltkreise mit Relaiskontakten wurden durch Subsysteme ersetzt, die ihre miteinander verbundenen Anforderungen über serielle Kommunikationssysteme kommunizieren und dabei die seriellen Kommunikationsprotokolle RS 232, RS 485 und CAN-Bus verwenden, um eine zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten. Alle Komponenten können überprüft werden – dass die Sicherheitskette intakt ist, die Türschlösser geschlossen sind, der Motor betriebsbereit und sicher ist und die Türen geöffnet und geschlossen werden können, indem lediglich ihre Daten in ein „Bit“ umgewandelt werden, was letztendlich ein Hoch- oder Niederspannungssignal ist, das in eine serielle Datenkette in einem „Byte“ umgewandelt und an jeden Uniform Resource Locator (URL) der Welt exportiert werden kann. Um den Aufzug sicher in Bewegung zu setzen, ist eine Koordination zwischen allen Komponenten, Systemen, Subsystemen und Funktionen erforderlich, um sicherzustellen, dass sie in der richtigen Reihenfolge arbeiten, was am lokalen Controller erfolgt. Das Internet ermöglicht einen Zugang über den lokalen Controller hinaus zu den von Designern und Ingenieuren verwalteten Datenbanken.

Die Fernüberwachung von Aufzügen wurde in den 1990er Jahren eingeführt, um dem Mechaniker Informationen zu liefern, mit denen er feststellen konnte, ob die Computerlogik wie erwartet funktionierte, fehlerhafte Komponenten und Geräte identifizieren und, was wichtig ist, gefährlichen Betrieb des Aufzugssystems erkennen und den Aufzug abschalten konnte. Bei der Fehlerbehebung geht es darum, eine Fehlfunktion korrekt zu identifizieren, idealerweise bis auf eine bestimmte Komponente oder Funktion, indem die Informationen bereitgestellt werden, die zur Reparatur, zum Austausch oder zur Anpassung einer Komponente erforderlich sind, mit der Gewissheit, dass das Problem vollständig identifiziert ist und Korrekturmaßnahmen die Grundursache der Fehlfunktion beheben. 

Die Bereitstellung von Informationen für den Mechaniker war nicht der einzige Zweck. Mit der Fernüberwachung von Aufzügen wurden die Lebensdauer der Komponenten, die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen, die Anzahl der Fahrten des Aufzugs, die Anzahl der aufgezeichneten Türzyklen und viele andere Datenpunkte aufgezeichnet und dokumentiert, um Designer bei der Produktgestaltung, Forschung und Entwicklung sowie der Bewertung der Lebenserwartung zu unterstützen. Dies ermöglicht möglicherweise die Vorhersage eines Komponentenausfalls. Wenn beispielsweise eine Rolle auf einer Rollenführung eine Konstruktionsspezifikation von 20 Millionen Umdrehungen vor dem Ausfall hat, könnte das Wissen, wie viele Umdrehungen sie absolviert hat, dazu genutzt werden, sie bei 19,900,000 Umdrehungen vor dem Ausfall auszutauschen. Dies ist das Versprechen der vorausschauenden Wartung.

Controller-Designer verfügen über alle Informationen, und Fehlercodes sind so konzipiert, dass sie den Mechaniker zu den Grundursachen führen. Die Komplexität eines jeden Systems kann jedoch zu Fehlinterpretationen der Grundursachen führen, da das System, der Mikroprozessor und seine erforderlichen Komponenten nun neue potenzielle Fehlerquellen darstellen. Die Genauigkeit der Informationen hängt davon ab, dass das System selbst ordnungsgemäß funktioniert. Wenn ein Softwarefehler vorliegt, können die Daten ungenau sein, wenn das System einer hohen Übergangsspannung ausgesetzt ist, die dazu führt, dass PN-Übergänge falsch ein- und ausgeschaltet werden, oder wenn die serielle Kommunikation verzögert wird, können Versuche, alle Fehlfunktionen zu identifizieren, um die Grundursache zu finden, verzerrt sein. Diese Probleme beheben sich im Idealfall mit der Zeit von selbst, wenn die Designer mehr Erfahrung mit jedem Steuerungssystem sammeln. Neue Fehlercodes werden entwickelt, um neu entdeckte Fehlfunktionen zu identifizieren und so bei der Suche nach den Grundursachen zu helfen. Es gibt jedoch Einschränkungen bei der Hinzufügung weiterer Fehleridentifizierungen, da die Informationen von Komponenten verarbeitet werden, die selbst möglicherweise nicht richtig funktionieren.

Der Informationsdurchsatz wird durch die Geschwindigkeit des Mikroprozessors begrenzt, und jede zusätzliche Belastung des Mikroprozessors könnte einen teureren, schnelleren Mikroprozessor erforderlich machen. Software braucht Zeit, um ausgeführt zu werden, und das Hinzufügen weiterer Software erhöht die für die Verarbeitung von Aufgaben erforderliche Zeit, was zu Lasten der eigentlichen Aufgabe des Aufzugsbetriebs geht. Diese Einschränkung der Mikroprozessorzeit ist eine Einschränkung bei der Fehlercodeverarbeitung, daher müssen Entwickler sorgfältig überlegen, welche Fehlercodes in das System integriert und dem Mechaniker zur Verfügung stehen. Frühere Generationen von Mikroprozessorsteuerungen arbeiteten mit niedrigeren Geschwindigkeiten (Megahertz-Taktraten) und konnten nur 8 Bit an Informationen auflösen. Heutige Steuerungen lösen bis zu 64 Bit an Informationen bei Gigahertz-Geschwindigkeiten auf – scheinbar unbegrenzt, aber dennoch begrenzt.

All dies geschieht auch im Lichte der Vorschriften, die sicherstellen sollen, dass elektrische Schutzeinrichtungen (EPDs) in kritischen Betriebsstromkreisen (COCs) ordnungsgemäß funktionieren und Schutz vor Softwarefehlern bieten. Der Code erfordert die Überwachung verschweißter Kontakte – normalerweise mithilfe von zwangsgeführten (FG) Relais und redundanten Hardware-Logik-Arrays, um sicherzustellen, dass die COC-Eingabeinformationen korrekt sind. Diese Schutzvorrichtungen sollen die Sicherheit des Systems gewährleisten und beispielsweise verhindern, dass der Aufzug mit offenen Türen läuft oder während der Inspektion auf Automatikbetrieb umschaltet. Dadurch werden sowohl der Mechaniker als auch die Öffentlichkeit geschützt.

Der Kodex verlangt seit Jahrzehnten auch Dokumentation und Aufzeichnung. Die Dokumentation der Korrekturmaßnahmen ist bei der Entgegennahme eines Anrufs erforderlich, z. B. die Dokumentation dessen, was bei der Reparatur eines defekten Aufzugs getan wurde. In den 1980er Jahren wurde beispielsweise auf einem Zeitschein der Austausch der Relaisspule „C“ dokumentiert, als diese ausgefallen war. Ein Protokoll im Maschinenraum informierte den nächsten Mechaniker darüber, dass ein vorheriger Anruf diese Korrekturmaßnahme beinhaltete. Heute muss aus demselben Grund auch der Fehlercode zusammen mit der ergriffenen Korrekturmaßnahme dokumentiert werden. Dies wird nicht regelmäßig durchgeführt und stellt einen Verstoß gegen den Kodex dar. Selten gibt es einen Zeitschein, der den Fehlercode dokumentiert, sodass der nächste Mechaniker ohne die wertvollen Informationen dasteht, die er zur Behebung der nächsten Störung benötigt. Wenn die Korrekturmaßnahmen nicht dokumentiert werden, beginnt der nächste Mechaniker von vorne und die vorherigen Informationen gehen verloren. Dies verstößt gegen den Kodex und den Geist der Fehlerbehebung bei Controller-Störungen.

Die erforderliche Beschreibung des Problems muss auf dem Zeitschein dokumentiert werden, einschließlich der Fehlercodes. Die erforderliche Beschreibung der ergriffenen Korrekturmaßnahmen muss dokumentiert werden, einschließlich einer genauen Beschreibung, z. B. „PMI 12 I/O-Modul ersetzt“ oder „Türplatine ersetzt und Türparameter zurückgesetzt“. Die Fernüberwachung zeichnet diese Fehlercodes auf und überträgt sie, aber meiner Erfahrung nach werden sie nie zu dokumentierten Beschreibungen hinzugefügt, entweder aus proprietären Gründen oder weil Unternehmen glauben, dass sie vom Code nicht verlangt werden. Dies ist das Gegenteil von dem, was der Code verlangt, und diese Berichte sollten für spätere Bezugnahme aufbewahrt werden, um sicherzustellen, dass die Grundursachen von Fehlfunktionen für eine spätere Auswertung durch mehr als nur das Controller-Entwicklungsunternehmen verfügbar sind.

Viele Unternehmen nutzen die Übertragung dieser Daten, um sich anbahnende oder andauernde Störungen zu erkennen, und können diese Daten direkt an einen Mechaniker vor Ort senden. Einige Unternehmen werben damit, dass sie von einer Störung des Aufzugs wissen, bevor der Eigentümer das Problem bemerkt. Dies ist differenziert und im Allgemeinen richtig, vorausgesetzt, die Informationen sind umfassend und der Mechaniker ist entsprechend geschult und verfügt über die erforderlichen Handbücher zum Entschlüsseln der Fehlercodes. Einige Fehlercodes sind einfach, z. B. ist die Endbegrenzung offen oder die Türen haben sich nicht in der erwarteten Zeit geschlossen. Viele sind zu allgemein, z. B. war eine serielle Kommunikation verzögert oder unerwartet, was zwar einen Hinweis auf ein Problem gibt, aber nicht spezifisch genug ist, um die Grundursache zu identifizieren, z. B. warum die Kommunikation verzögert wurde. War es eine Verzögerung bei einem Bus, einem Register, einem Kommunikationschip im Controller oder unten im Schacht bei einem Druckknopf? Schulung und Erfahrung des Mechanikers sind unerlässlich, um das Problem gründlich zu identifizieren und effizient zu beheben.

Seit Jahren wird die Fernüberwachung von Aufzügen auch als Rechtfertigung für die Reduzierung von vorbeugenden Wartungsbesuchen verwendet. Die vorherrschenden Gründe für weniger Wartungsbesuche sind die Vorteile, zu wissen, ob Fehlfunktionen kritisch sind und sofort behoben werden müssen, was per Definition auch bedeutet, dass der Fehler der Auslöser für den Besuch des Aufzugs ist – die Vermeidung von Fehlern steht nicht mehr im Vordergrund. Einige dokumentierte Fehler sind nicht kritisch; sie entstehen dadurch, dass ein Zusteller beim Ausliefern von Paketen eine Kiste verwendet, um eine Tür zuzuhalten. Dies ist keine kritische Fehlfunktion, und schließlich wird die Kiste entfernt und der Aufzug wieder in Betrieb genommen. Das Fehlen eines persistenten Fehlercodes führt zu der Schlussfolgerung, dass der Fehler nicht am Aufzug, sondern am Verhalten externer Benutzer lag. Andere Fehler können dauerhaft bestehen; ein Kommunikationsfehler, der zweimal im Monat auftritt, kann kritisch oder nicht kritisch sein. Was einen Rückruf verursacht, wird zu einer subjektiven Entscheidung des Wartungsunternehmens, um zu bestimmen, ob der Fehler kritisch ist oder nicht. Da das gesamte System von serieller Kommunikation abhängig ist, sollte jeder Kommunikationsfehler als kritischer Fehler betrachtet werden, was meiner Erfahrung nach jedoch nicht immer der Fall ist.

Zur vorbeugenden Wartung gehört auch die Instandhaltung. Unabhängig von der Technologie der Steuerung sammeln sich Schmutz und Ablagerungen auf der Aufzugsausrüstung an und müssen gereinigt werden, damit es nicht zu Fehlfunktionen kommt. Beispielsweise ist die Schachtgrube eines Aufzugs normalerweise eine schmutzige Umgebung. Wenn sich Schmutz in einem Ausgleichsscheibenschalter ansammelt, kann der Schalter ausfallen und einen plötzlichen Stopp verursachen, während der Aufzug mit Nenngeschwindigkeit läuft. Wäre die Schachtgrube der erforderlichen vorbeugenden Wartungsaufgabe der Reinigung unterzogen worden, wäre dies nicht passiert. Keine Technologie kann die Notwendigkeit der Instandhaltung ersetzen, dennoch ist die Instandhaltung die erste Aufgabe, die von Wartungsunternehmen vernachlässigt wird. Das Wissen, dass der Ausgleichsscheibenschalter ausgefallen ist und einen eigenen Fehlercode hat, verhindert den Fehler nicht; es hat den Fehler zugelassen und ein gefährliches Ereignis verursacht. Dies ist das Gegenteil von vorbeugender Wartung.

Die Fernüberwachung hat den Vorteil, dass man in das unsichtbare Kontrollsystem hineinsehen kann, und ist ein Werkzeug zur Fehlerbehebung, kann aber die vorbeugende Wartung nicht ersetzen. Bei sinnvoller Verwendung und in Verbindung mit regelmäßigen Besuchen zur vorbeugenden Wartung vor Ort ist sie ein äußerst wertvolles Werkzeug. Leider wird die Fernüberwachung unklugerweise dazu verwendet, früher monatliche Besuche auf vierteljährliche oder sogar halbjährliche Besuche vor Ort zu rechtfertigen. Der Kodex befasst sich mit den Kennzahlen zur Bestimmung der Intervalle zwischen Besuchen zur vorbeugenden Wartung, und wenn diese ignoriert werden, können sich Gefahren in den Betrieb einschleichen, die in einigen Fällen verheerende Schäden verursachen.

Beim Thema Fernüberwachung von Aufzügen müssen alle mit der Nutzung dieser Technologie verbundenen Konsequenzen sorgfältig abgewogen werden. Die Gewährleistung, dass die Technologie die Sicherheit der Fahrgäste erhöht, sollte der Mindeststandard bei der Entscheidung für den Einsatz von Aufzugsüberwachungstechnologie sein. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Fernüberwachung nicht zu weniger Wartungsbesuchen führt, was zu einer gefährlichen Ansammlung von Schmutz und Ablagerungen in der Ausrüstung führen würde. Die Dokumentation von Gerätestörungen ist von entscheidender Bedeutung und wird vom Kodex gefordert.