Sistema di controllo dell'ascensore integrato

La combinazione di controller e driver del motore in un'unica unità offre molto di più della semplice semplicità.

Questo articolo è stato presentato per la prima volta al Simposio internazionale di ascensori e scale mobili 2018 a Istanbul. Per maggiori informazioni sull'evento di novembre 2019 a Las Vegas e per partecipare, visitare www.elevatorsymposium.org.

Un sistema di controllo dell'ascensore integrato è costituito da un controller dell'ascensore e un driver del motore combinati in un unico dispositivo. A prima vista, questa nuova tendenza può sembrare solo una questione di semplificazione del cablaggio del controller dell'ascensore, ma c'è molto di più cambiato dalla presenza dei controller dell'ascensore integrati. In questo articolo cercheremo di spiegare le strutture dei controllori di ascensori integrati, nonché le modifiche da essi introdotte. Per comprendere il passaggio ai dispositivi integrati, dovremmo prima dare un'occhiata alla comunicazione del controller dell'ascensore e del driver del motore.

Controllore dell'ascensore elettrico

Un controller dell'ascensore ha due unità principali: la scheda elettronica del controller dell'ascensore e il driver del motore. Altri elementi in una scatola del controller dell'ascensore sono gli elementi di commutazione, cablaggio e limitazione. La scheda di controllo dell'ascensore raccoglie tutte le informazioni nel vano e invia comandi e gestisce il driver del motore, nonché altre unità nel sistema dell'ascensore. Qualsiasi richiesta di movimento viene valutata dal controller inviando comandi appropriati al driver del motore. Il conducente del motore si comporta come uno schiavo e il controller dell'ascensore agisce come un gestore.

Il compito del driver del motore è solo quello di eseguire la rotazione del motore secondo i comandi del controller. Le parti di base del sistema di controllo dell'ascensore sono mostrate nella Figura 1.

Tutte le informazioni sul vano, inclusa la posizione della cabina, arrivano al controller dell'ascensore. Il conducente del motore non sa nulla dell'albero. Riceve solo comandi dal controller; ottiene la velocità e la posizione del rotore dal motore. Il driver del motore genera la tensione per ruotare il motore alla velocità desiderata.

Comunicazione tra controller e driver del motore

Il flusso di informazioni più semplice tra il controller e il conducente è mostrato nella Figura 2. Il controller invia la velocità di marcia, la direzione e il segnale di abilitazione al conducente e il conducente invia la velocità effettiva e lo stato del dispositivo al controller. Potrebbero esserci molti più dati che fluiscono lì, ma questi sono i comandi e le informazioni di base. Questa comunicazione può essere in parallelo o in collegamento seriale.

Connessione parallela

In modalità parallela, le uscite di un dispositivo sono collegate agli ingressi dell'altro dispositivo e viceversa. In modalità parallela, ogni comando o informazione richiede un ingresso nel primo dispositivo, un'uscita nell'altro dispositivo e il cablaggio tra di loro. Pertanto, esiste un limite fisico ai canali che possono essere implementati tra questi due dispositivi e il dispositivo con il minor numero di terminali imposta questo limite. Inoltre, le funzioni di output e input fornite dal controller e dal driver del motore variano in base alla marca o al modello del dispositivo selezionato. Inoltre, non è possibile utilizzare una funzione se non è già stata implementata in entrambi i dispositivi, e non è possibile trasferire dati numerici in una connessione parallela, poiché un terminale può trasportare solo dati a un bit. Ad esempio, la velocità effettiva non può essere inviata al controller in formato numerico al contrario. È possibile inviare solo le informazioni che dicono "la velocità è superiore o inferiore a un valore impostato", ma non il valore della velocità. D'altra parte, tutti i controller e i driver del motore supportano la connessione parallela, il modo più semplice per collegare un controller e un driver del motore. Non necessita né di un protocollo né dell'impostazione del canale di comunicazione.

Connessione seriale

Nella connessione seriale, solo i terminali di comunicazione seriale sono collegati tra il controller e il driver del motore (Figura 3). Tutte le informazioni ei comandi tra due dispositivi vengono trasmessi tramite la connessione seriale. Tutti i dati possono essere trasferiti all'altro dispositivo, a condizione che l'altro dispositivo possa utilizzarli o capirli. In teoria, sembra molto facile condividere le informazioni; in pratica, tuttavia, non è così facile.

vizi con standard seriali identici, come CAN o RS485, e strutture dati identiche. Sebbene la maggior parte dei controller e dei driver disponga di porte seriali, non tutti supportano lo stesso standard. Quando il canale di comunicazione è impostato, il problema successivo è il protocollo. Due dispositivi devono supportare lo stesso protocollo; cioè parlare la stessa lingua. Altrimenti non possono capirsi.

Una volta che i due dispositivi possono comunicare, possono condividere i dati, il che aumenta il loro controllo sul motore e sull'albero. Il controller dell'ascensore può gestire la corsa dell'ascensore molto meglio avendo le informazioni sulla velocità effettiva e sulla distanza di frenata fornite dalla retromarcia. I dispositivi possono condividere i propri dati tramite bus seriale per migliorare il proprio controllo sul sistema.

La comunicazione seriale tra due dispositivi sembra il modo migliore. Tuttavia, ci sono anche alcuni problemi. Esistono vari protocolli di comunicazione, ma alcuni produttori di driver motore e controller non li supportano tutti. È possibile che due dispositivi non possano comunicare, a meno che non vengano controllati attentamente prima di utilizzarli in un'applicazione. Nessun altro input o output è necessario per trasmettere più dati. Il software può migliorare la comunicazione sufficientemente per trasmettere nuovi dati.

Controllo e posizione dell'azionamento (DCP) e CANopen

I sistemi DCP e CANopen Profile Position Mode sono sviluppati appositamente per le applicazioni di ascensori, facilitando la comunicazione tra controller e driver del motore. Impiegano anche un encoder assoluto per ottenere i dati di posizione della cabina. Ciò consente al controller e al conducente del motore di avere informazioni sulla velocità, la posizione attuale dell'auto, la posizione dell'auto target e la distanza di frenata. Entrambi utilizzano questi dati per controllare correttamente il movimento e raggiungere un livello di precisione.

Controllori per ascensori integrati

Emersione di dispositivi integrati

I primi dispositivi integrati sul mercato erano, infatti, due dispositivi confezionati in una scatola, come mostrato nella Figura 6. Il modo più semplice e veloce per avere un controller integrato è semplicemente montare una scheda del controller dell'ascensore su un driver del motore, cablando i terminali tra di loro e mettendo tutte le parti in una scatola. Questo può essere facilmente implementato utilizzando qualsiasi driver del motore e qualsiasi scheda di controllo dell'ascensore. Tuttavia, questo metodo consentirà solo di risparmiare spazio e cablaggio all'interno della scatola del controller. La scheda controller e il driver del motore sono generalmente prodotti da due diversi produttori.

Dispositivi integrati distintivi

I dispositivi integrati prodotti in una scatola e da una fabbrica o produttore sono emersi dopo che alcuni produttori di controller hanno iniziato a produrre anche driver per motori. Questi produttori hanno acquisito le conoscenze per progettare un dispositivo elettronico in grado di azionare il motore, oltre all'ascensore (Figura 7). In questo esempio, un microcontrollore controlla tutti i lavori di sollevamento, nonché la rotazione del motore.

Ora possiamo parlare di un dispositivo completamente nuovo. Come puoi facilmente vedere, non c'è bisogno di un percorso o di un protocollo di comunicazione. Un microcontrollore sa tutto e fa tutto. Non ha bisogno di altro.

Tuttavia, il controllo preciso del motore viene effettuato tramite un metodo di controllo vettoriale. Le prestazioni di azionamento del motore sono strettamente correlate alla velocità dei calcoli per valutare le tensioni del motore. Molte trasformazioni spaziali e funzioni trigonometriche devono essere eseguite periodicamente in un intervallo di tempo inferiore al periodo della frequenza portante. Un controller di segnale digitale (DSC) viene in genere utilizzato per il controllo vettoriale. Il DSC è progettato per eseguire operazioni matematiche in un lasso di tempo molto più breve rispetto a un microcontrollore. Un DSC dedicato dovrebbe essere impiegato per la sezione di controllo del motore se è supportata una frequenza portante a 16 kHz. Altrimenti, il sistema raggiunge a malapena i 10 kHz. Un controller per ascensori integrato con un microcontrollore e un DSC è mostrato nella Figura 8.

In questo dispositivo, entrambi i microcontrollori possono raggiungere tutte le variabili del sistema ma non condividere i lavori. Il DSC si occupa solo dei calcoli del controllo vettoriale e del feedback del motore, mentre il microcontrollore si occupa dei lavori di sollevamento. Si inviano comandi o conferme l'uno all'altro tramite comunicazione interna ad altissima velocità.

In Figura 9 possiamo vedere il controller con dispositivo integrato. Si può facilmente vedere a prima vista che il sistema è semplificato.

Tuttavia, c'è di più: ora possiamo elencare i vantaggi:

• Il cablaggio elettrico è più semplice. Ci sono meno dispositivi, connessioni e cavi.
• Lo spazio richiesto all'interno della scatola di controllo è inferiore.
• Nessuna necessità di interfaccia con dispositivi, protocolli di comunicazione o configurazione seriale
• La parte del controller e il driver del motore sanno entrambi tutto, quindi possono utilizzare qualsiasi dato quando richiesto.
• Un encoder incrementale può essere utilizzato in modo molto efficiente, poiché entrambi i dispositivi possono ottenere informazioni immediatamente. Le periferiche encoder DSC dedicate consentono al dispositivo di valutare la posizione dell'auto in modo molto accurato.
• Il numero di parametri è diminuito e sono più efficienti.
• Non sono necessari due pannelli di monitoraggio; uno è sufficiente.