Sviluppo di sistemi di controllo per ascensori

Prima dell'era elettronica, gli ascensori erano gestiti da quadri di comando realizzati con elementi di manovra elettromeccanici (relè, teleruttori). Lo schema elettrico di questi elementi, in altre parole il loro collegamento elettrico, era sotto forma di circuiti logici. Il compito svolto in questi sistemi non era altro che determinare la direzione di movimento del motore in base alla chiamata in arrivo e impedire l'apertura delle porte durante il movimento. Negli impianti con elementi di commutazione elettromeccanici, anche il controllo di sicurezza era molto basso, limitato a poche funzioni. In generale, queste funzioni erano limitate a quasi tre elementi come l'arresto del movimento quando il circuito di sicurezza veniva aperto in movimento, impedire il movimento in caso di sovraccarico e non consentire il movimento se i limiti del pozzo venivano superati. L'attivazione del regolatore di velocità che controlla l'accelerazione eccessiva o del sistema paracadute e i controlli di scoppio del tubo negli ascensori idraulici sono stati eseguiti completamente meccanicamente e situati all'esterno del pannello di controllo. Queste funzioni interromperebbero il circuito di sicurezza e si limiterebbero ad avvisare la centrale.

Sebbene l'uso dell'ascensore sia aumentato nel tempo, le funzioni di sicurezza che sono state utilizzate attivamente per un lungo periodo, fino all'introduzione diffusa dell'elettronica nel controllo degli ascensori, non sono cambiate in modo significativo. La sicurezza negli ascensori è rimasta invariata fino agli anni '1980, concentrandosi sulle tre funzioni principali sopra menzionate. Edifici alti, grattacieli, hotel ed edifici con funzioni speciali, costruiti grazie all'esistenza dell'ascensore, hanno riscontrato gravi problemi di implementazione al momento della loro entrata in funzione. Gli ascensori non funzionavano come desiderato; le persone dovevano attendere a lungo l'ascensore al piano o dovevano raggiungere piani non necessari. Tutti questi problemi hanno spinto gli ingegneri che lavoravano in questo campo a trasformare i quadri di controllo degli ascensori in una struttura più intelligente. Innanzitutto, sono state introdotte le funzioni di pieno carico e carico minimo. La funzione di pieno carico impedisce all'ascensore fermate inutili ai piani; la funzione di carico minimo impedisce partenze non necessarie. 

Nell'era preelettronica, il più grande sviluppo nei sistemi di controllo degli ascensori è stata la progettazione dei controlli collettivi degli ascensori. Prima dell'avvento di questi sistemi, gli ascensori funzionavano solo come semplici controlli, accettando ed elaborando una sola chiamata alla volta. Nel sistema di sollevamento collettivo, le registrazioni vengono memorizzate nel sistema di controllo e vengono elaborate nell'ordine di movimento a seconda del tipo di controllo. Questa caratteristica ha contribuito in modo significativo a risolvere il problema del traffico nei grattacieli. L'altra faccia della medaglia era la difficoltà di costruire questi sistemi senza memoria elettronica, utilizzando solo elementi elettromeccanici. In questi quadri collettivi realizzati con elementi elettromeccanici si utilizzava quasi il doppio di elementi rispetto ai quadri semplici, e quindi i collegamenti elettrici all'interno del quadro erano piuttosto numerosi e complessi. Questa complessità non è stata un grosso problema durante la produzione dei pannelli, in quanto è stata fatta da chi ha progettato la scheda o conosceva bene la circuiteria. Tuttavia, trovare un elemento guasto o un contatto metallico che ha perso la sua sensibilità meccanica nella sala macchine era molto difficile in questi sistemi complessi e questi sistemi potevano essere utilizzati attivamente solo in edifici mantenuti da società di ascensori che potevano impiegare personale altamente qualificato. Ecco perché l'utilizzo di questi pannelli è rimasto spesso ristretto alla categoria degli edifici privati.

Lo sviluppo dell'elettronica e il suo utilizzo nell'industria si sono manifestati per la prima volta nell'uso parziale di componenti elettronici nei comandi degli ascensori. Inizialmente si trattava di schede realizzate in parte con circuiti logici o con relè posti su un circuito stampato. Si trattava delle versioni dei circuiti dei quadri elettrici realizzati senza l'utilizzo di microprocessori e software, realizzati per lo più con elementi elettromeccanici, e adattati ai circuiti stampati con alcune semplici aggiunte. 

Progettati con elementi elettromeccanici, questi sistemi di controllo sono emersi come prodotti di transizione di grande successo quando sono stati ben progettati e hanno aperto la strada all'introduzione dell'elettronica negli ascensori negli anni '1980. Poiché questi tipi di prodotti sono una traduzione diretta dei circuiti utilizzati nelle precedenti applicazioni su circuiti stampati, sono stati in grado di raggiungere il mercato con tempi di sviluppo e test molto brevi. Parallelamente alla rapida espansione sul mercato di questi prodotti, hanno iniziato ad entrare nel mercato anche i pannelli di controllo elettronici basati su microprocessore. Poiché i prodotti progettati con microprocessori avevano memoria e software, i controlli degli ascensori erano ora aperti a tutti i tipi di sviluppi.

Il primo impatto significativo dell'avvento dei sistemi di controllo basati su microprocessore è stato quello di rendere il controllo di gruppo disponibile praticamente a tutti. Il controllo di gruppo, che consente agli ascensori di condividere i compiti nel trasporto passeggeri, è stato realizzato facilmente con il software. I controlli di gruppo basati su elettromeccanici erano stati costruiti prima dell'applicazione del microprocessore. Questi sistemi erano però molto costosi, sia per la loro struttura complessa dovuta all'utilizzo di più prodotti (relè o contattori) sia per la necessità di personale molto più qualificato nel settore per difficoltà di manutenzione e riparazione. Ora il controllo di gruppo era disponibile in ogni edificio con due ascensori. Con l'integrazione dei sistemi elettronici negli ascensori, il costo di gestione di più ascensori installati negli edifici come gruppo è diventato molto più economico e tecnicamente più semplice.

L'uso attivo dell'elettronica nei sistemi di controllo ha portato a riconsiderare la sicurezza negli ascensori. In passato, il processo decisionale nei pannelli di controllo veniva effettuato solo da elementi elettromeccanici, ma ora il compito decisionale è stato trasferito ai microcomputer. Con il software appropriato installato sul microcomputer, si poteva fare di tutto. Questi sviluppi segnalarono le nuove comodità che l'elettronica avrebbe apportato ai sistemi di controllo, aprendo allo stesso tempo la strada a ascensori più sicuri. Tuttavia, la fattibilità di questi sviluppi potrebbe essere possibile solo dopo essere stati controllati da determinate regole disciplinari. Questi nuovi sviluppi hanno spinto a ridefinire gli standard degli ascensori. Alcune delle clausole di sicurezza negli standard rivisti sono state scritte sulla base del fatto che ora c'era un microcomputer in un sistema di controllo, e gli standard EN81 ne sono un primo esempio. Non era impossibile che i requisiti di sicurezza della EN81-1/2 fossero pienamente soddisfatti da un quadro di controllo elettromeccanico, ma era molto difficile nella pratica. La maggior parte delle nuove disposizioni di sicurezza introdotte dall'attuale norma EN81-20/50 riguardano interamente le funzioni di controllo. È ormai evidente che lo sviluppo degli ascensori dipenderà in gran parte dallo sviluppo del software.

Lo sviluppo dell'elettronica ha anche migliorato la tecnologia di azionamento del motore. I sistemi di controllo del motore a velocità continua sviluppati in questo modo hanno spianato la strada alla creazione di ascensori ad alta velocità. Con questi sviluppi, i regolatori di velocità del motore ei sistemi di controllo degli ascensori sono diventati più efficienti comunicando tra loro. I produttori di sistemi di controllo per ascensori hanno portato questo sviluppo al livello successivo e hanno integrato questi due prodotti in un'unica unità di controllo integrata. Con questo sviluppo, gli ascensori sono diventati più performanti nel funzionamento, rendendo le implementazioni più economiche e più tecnologiche. 

Parallelamente alla proliferazione di Internet e all'uso del telecomando in tutti i sistemi di controllo elettronico, anche i sistemi di ascensori sono stati interessati da questa tendenza. Nei primi periodi veniva stabilita una rete di comunicazione tra il computer e la centrale tramite internet. Nei sistemi in cui la comunicazione telefonica di emergenza avveniva tramite rete fissa o non veniva utilizzata, era necessario hardware aggiuntivo per connettere l'ascensore a Internet, il che rappresentava una spesa aggiuntiva e, pertanto, non attirava la domanda prevista. Al giorno d'oggi, i telefoni di emergenza sono ampiamente utilizzati su GSM e, di conseguenza, ogni centrale ha un punto di accesso a Internet e questi sviluppi stanno diffondendo l'uso della comunicazione su cloud. La presenza della comunicazione in cloud ha anche aperto la strada all'IoT (Internet of Things) negli ascensori. 

L'accesso remoto al pannello di controllo dell'ascensore e l'IoT sono concetti completamente diversi e anche le loro funzioni sono diverse. L'accesso remoto viene utilizzato per esaminare e modificare i parametri della centrale e per monitorarne lo stato attuale. In altre parole, equivale a utilizzare lo schermo e la tastiera del pannello su Internet senza essere vicino al pannello di controllo dell'ascensore. All'inizio ciò veniva fatto con un modem dial-up senza utilizzare Internet e, con l'uso diffuso di Internet, questa connessione ha iniziato a essere effettuata tramite Internet. Oggi, la connessione remota ai pannelli degli ascensori viene solitamente effettuata tramite il cloud. Monitorare l'ascensore da remoto, visualizzarne lo stato ed esaminare gli errori passati consente alle aziende di manutenzione degli ascensori di avere informazioni tecniche dettagliate prima di intervenire in caso di malfunzionamento. Ciò aiuterà il personale di manutenzione a essere preparato per il problema esatto a cui dovrà rispondere o, in alcuni casi, a risolvere il problema da remoto. Il personale addetto alla manutenzione può monitorare a distanza il movimento e la risposta dell'ascensore effettuando una chiamata, se lo desidera. Possono stampare il malfunzionamento e l'elenco dei parametri dell'ascensore o ottenere una tabella dati elettronica da utilizzare nelle segnalazioni ad altri. Chiunque abbia mai inviato un comando da remoto a un dispositivo o ne abbia monitorato lo stato può facilmente comprendere l'utilità e l'utilità di questa funzione. 

Avere un punto di connessione Internet in ogni ascensore apre porte completamente nuove che possiamo utilizzare per scopi completamente diversi. Tutti gli ascensori connessi a Internet inviano istantaneamente il loro stato al database sul cloud. Questo si chiama battito cardiaco. Un programma di gestione basato su cloud esamina anche questi dati in arrivo e invia un messaggio contenente i dettagli del guasto al personale di manutenzione responsabile dell'ascensore non appena rileva un ascensore difettoso. In questo modo il personale addetto all'ascensore verrà a conoscenza del malfunzionamento prima ancora che lo sappiano le persone presenti nell'edificio e, se lo desiderano, potranno collegarsi all'ascensore e avere informazioni più dettagliate. 

Oltre al software cloud in grado di comunicare direttamente con il personale dell'ascensore, questa applicazione può anche essere monitorata attivamente tramite monitor nel centro di controllo di un sito o di un complesso edilizio. 

Un nuovo argomento che oggi viene studiato intensamente rischia di aprire ancora più orizzonti di queste due applicazioni. Ancora una volta, con il software in esecuzione sul cloud, vengono analizzati tutti i dati sullo stato passato di tutti gli ascensori che inviano i dati al cloud e vengono calcolati i cambiamenti comportamentali dell'ascensore. Viene analizzato l'incremento numerico del numero di guasti nel funzionamento degli ascensori. Se si determina che i guasti in qualsiasi funzione aumentano sistematicamente, si conclude che in futuro si verificheranno malfunzionamenti in questa funzione e questa informazione viene comunicata alla società di manutenzione dell'ascensore con valori numerici. In questo modo, prima che si verifichi un guasto permanente dell'ascensore, le parti che iniziano a cedere, ma che non ne impediscono ancora del tutto il movimento, possono essere sostituite o regolate e gli interventi necessari possono essere effettuati prima che l'ascensore sia fuori servizio. Questa si chiama manutenzione predittiva.

La manutenzione predittiva è la capacità di sapere, con un elevato grado di accuratezza, quando è probabile che si verifichi un guasto con sufficiente anticipo, dopo aver ricevuto ed elaborato i dati necessari da macchinari o apparecchiature. In altre parole, è manutenzione just-in-time. Un sistema di manutenzione predittiva significa in realtà rilevare un guasto futuro prima che si verifichi. Questa caratteristica non solo aumenta la soddisfazione del cliente e consente un intervento pianificato e controllato da parte della società di manutenzione, ma protegge anche altre parti che potrebbero essere interessate in caso di malfunzionamento, in quanto impedisce che si verifichino malfunzionamenti. Di conseguenza, il vantaggio in termini di costi di un intervento pianificato e controllato rispetto all'intervento a un guasto improvviso porterà vantaggi significativi sia nei costi di costruzione che nei costi di manutenzione a lungo termine.