Il gruppo CANopen definisce il protocollo di comunicazione

L'unità KEB sfrutta lo standard plug-and-play, indipendente dal fornitore.

di Dalen Miller e Colin Zauner

Il funzionamento affidabile e sicuro degli impianti di ascensori richiede l'interoperabilità tra molti dispositivi interconnessi. Durante l'intero ciclo di vita dell'impianto di ascensori, se un dispositivo non funziona correttamente o non funziona correttamente, l'intero sistema è a rischio di arresto. Questo è particolarmente vero per gli impianti di ascensori moderni, dotati di numerosi dispositivi elettronici in rete. L'interoperabilità di ciascun dispositivo in rete diventa una sfida quando i dispositivi scambiano informazioni utilizzando protocolli di comunicazione diversi.

Con questa sfida in mente, è stato formato un gruppo tecnico denominato "CANopen Special Interest Group Lift" all'interno di CAN in Automation (CiA) per definire un protocollo di comunicazione standard da utilizzare da tutti i dispositivi in ​​rete nel sistema di controllo degli ascensori. Tali dispositivi possono essere azionamenti a frequenza variabile, controller di cabina, controller di porte, pannelli di ingresso, unità di visualizzazione, ecc. Il profilo applicativo CiA 417 per il controllo degli ascensori è stato definito come protocollo standardizzato aperto per la comunicazione dei dispositivi in ​​un sistema di ascensori CANopen. CiA 417 si basa sul profilo di comunicazione CANopen, comunemente utilizzato in molte applicazioni industriali. L'obiettivo della creazione di un protocollo di comunicazione standard è quello di creare un sistema di ascensori indipendente dal fornitore utilizzando componenti plug-and-play. Ciò offre agli utenti la libertà di combinare prodotti di produttori diversi senza la preoccupazione di problemi di incompatibilità. I ​​vantaggi della creazione di un sistema plug-and-play includono la riduzione di costi e tempi di progettazione, installazione e manutenzione del sistema di ascensori.

La famiglia di prodotti COMBIVERT F5 con operatore CANopen Lift (CiA 417) è stata sviluppata per l'impiego in applicazioni ascensoristiche. L'operatore CANopen Lift è stato sviluppato sulla base di un programma per ascensori già collaudato, che include un'ampia gamma di funzionalità appositamente progettate per ridurre i tempi di installazione e garantire un'elevata qualità di guida senza compromettere la sicurezza. 

Protocollo aperto standard

CiA 417 definisce un protocollo di comunicazione standard che deve essere utilizzato da tutti i dispositivi sul bus di comunicazione per i sistemi di ascensori. Ogni dispositivo comunicherà utilizzando lo stesso set di regole per la trasmissione delle informazioni. Ciò significa che la trasmissione delle informazioni a tutti i dispositivi sul bus seguirà un formato e un significato comuni. Inoltre, tutte le informazioni vengono trasmesse e ricevute utilizzando lo stesso meccanismo di comunicazione. CiA 417 definisce tutti i parametri, i comandi e i servizi utilizzati dal sistema di ascensori. Il fulcro di CiA 417 è il suo dizionario oggetti univoco che contiene, tra le altre cose, impostazioni di input/output definite, impostazioni di configurazione e identificatori specifici dei dispositivi. Utilizzando questo "linguaggio" comune, ogni dispositivo sul bus comprenderà tutti i comandi o i messaggi di stato inviati e ricevuti.

Inoltre, i sistemi bus CAN (Controller Area Network) consentono lo scambio di informazioni con tutti i dispositivi contemporaneamente (Figura 1). Ogni dispositivo determina quindi individualmente l'importanza di ciascun messaggio e decide come reagire. I dispositivi sul bus CAN possono essere programmati per leggere e rispondere ai messaggi di errore provenienti da altri dispositivi. Ad esempio, se l'azionamento dell'ascensore entra in uno stato di errore, l'azionamento invierà una descrizione dell'errore corrispondente a tutti i dispositivi sul bus. Lo stato dell'azionamento sarà universalmente noto a tutti i dispositivi programmati per ricevere messaggi dall'azionamento. L'accesso alle informazioni di stato su tutti i dispositivi può contribuire a ridurre i tempi e i costi dedicati alla risoluzione dei problemi.

Il protocollo heartbeat è una specifica aggiuntiva che garantisce una comunicazione affidabile e una rapida gestione degli errori. Periodicamente, ogni dispositivo invierà un breve messaggio sul bus indicando a tutti gli altri dispositivi di essere connesso. Questo messaggio è noto come heartbeat. L'heartbeat viene utilizzato per confermare la connessione e lo stato di ciascun dispositivo sul bus. Ogni dispositivo deve essere programmato per monitorare l'heartbeat degli altri dispositivi con cui deve comunicare, ad esempio l'azionamento e il controller. Se un dispositivo non risponde entro un determinato intervallo di tempo, il dispositivo master può intraprendere un'azione specifica per resettarlo o generare un errore. I dispositivi sono configurati per ricevere un heartbeat specifico da altri dispositivi; ad esempio, il controller produrrà un heartbeat e l'azionamento lo riceverà. Se l'azionamento non riceve l'heartbeat del controller entro il tempo specificato, eseguirà la risposta programmata.

Terminale virtuale 

CiA 417 consente di accedere e modificare i parametri di tutti i dispositivi, indipendentemente dalla loro posizione fisica, tramite qualsiasi interfaccia uomo-macchina (HMI). L'accesso remoto a qualsiasi dispositivo avviene tramite il terminale virtuale. Ad esempio, la regolazione di un parametro di azionamento può essere molto complessa se l'ascensore è privo di locale macchina (MRL) e l'azionamento è montato nel vano corsa. Il terminale virtuale semplifica questa operazione, poiché consente di regolare i parametri di azionamento direttamente dal controller di cabina. Il terminale virtuale utilizza codici di tastiera virtuali (Figura 2) e caratteri dello schermo che utilizzano codici ASCII conformi allo standard ISO 88915 per la parametrizzazione e la configurazione dei dispositivi. Ogni HMI che utilizza gli stessi codici e sequenze può essere utilizzata come schermo di un dispositivo remoto. Se un dispositivo wireless è connesso al bus, è anche possibile connettersi da remoto tramite uno smartphone e utilizzarlo come strumento di regolazione. L'interfaccia operatore KEB include il terminale virtuale per l'accesso universale a tutti i dispositivi sul bus.

Vantaggi hardware

CANopen è un protocollo di comunicazione di livello superiore basato sul protocollo CAN. CANopen è stato inizialmente progettato per sistemi di controllo macchine orientati al movimento. Il protocollo CAN sottostante costituisce il fondamento dell'hardware di rete e definisce la procedura di trasferimento dati.

I sistemi CAN bus sono utilizzati in molti sistemi diversi, tra cui applicazioni industriali e automobilistiche. L'elevata domanda di chip controller CAN ha generato un'ampia offerta da parte di diversi produttori a prezzi convenienti.

Gli armadi di controllo degli ascensori spesso contengono molte potenziali forme di interferenze elettromagnetiche (EMI). La risoluzione dei problemi relativi alle EMI e al trasferimento dati corrotto può causare notevoli ritardi nell'installazione e comportare notevoli perdite finanziarie. I chip del controller CAN sono dotati di una gestione avanzata degli errori integrata. L'hardware CAN può rilevare errori di bit e impedire a trasmettitori e ricevitori di trasmettere messaggi non validi prima di un ulteriore trasferimento dati. I meccanismi di controllo degli errori includono, tra gli altri, il controllo del frame di monitoraggio dei bit, il controllo della conferma di ricezione e il confinamento degli errori. Gli azionamenti KEB CANopen Lift integrano anche funzionalità e diagnostica avanzate nel software applicativo per ascensori.

Azionamenti per ascensori KEB CANopen

CANopen può essere utilizzato nell'azionamento KEB con modalità di controllo della velocità. Questa soluzione è simile alle attuali implementazioni di controllo della velocità che utilizzano diversi tipi di comunicazione seriale, ma presenta i vantaggi offerti dalla comunicazione CAN già discussi. Molti controller per ascensori nel mercato statunitense utilizzano la comunicazione seriale e questo tipo di applicazione può essere facilmente realizzata con la comunicazione CANopen.

L'azionamento KEB per ascensori è dotato anche di un controllore di posizione integrato nel software. Il controllore di posizione integrato nell'azionamento può essere utilizzato in combinazione con un encoder CAN per determinare con precisione la posizione e il movimento della cabina dell'ascensore. Queste informazioni possono essere utilizzate per il controllo diretto della posizione al piano. Ciò non solo fornisce un profilo di velocità ottimizzato, ma riduce anche il carico di lavoro dell'unità di elaborazione centrale del controller principale. L'intenso compito di calcolare le distanze di rallentamento e determinare i tassi di decelerazione o accelerazione può essere gestito dall'azionamento KEB per un avvicinamento al piano fluido e preciso con una distanza di livellamento minima (Figura 3).

Conclusione

I vantaggi dell'utilizzo di un protocollo di comunicazione standardizzato in un controller per ascensori sono evidenti. Consente l'interoperabilità di tutti i dispositivi in ​​rete, riduce i costi e offre un design indipendente dal fornitore che non sacrifica né la qualità della corsa né la sicurezza. La specifica CANopen Lift offre numerosi vantaggi che non faranno che aumentare con il passare del tempo.