Avanço no controle seguro e econômico da caixa do elevador

Em conjunto, o APS e o iDiscovery oferecem uma série de benefícios.

Este artigo foi apresentado em  Madrid 2016, Congresso Internacional sobre Tecnologias de Transporte Vertical, e publicado pela primeira vez no livro da IAEE. Tecnologia de elevadores 21, editado por A. Lustig. É uma reimpressão com permissão da Associação Internacional de Engenheiros de Elevadores.  (site: www.elevcon.com).

O sistema de controle de segurança da caixa do elevador, com mais de um século de existência, já não se justifica. Cada vez mais funções relacionadas à segurança são necessárias para manter o nível de proteção adequado, enquanto recursos adicionais de conveniência, manutenção e pré-manutenção são incorporados. O sistema de posicionamento absoluto (APS), robusto e preciso, sem contato, em conjunto com a unidade supervisora ​​de posição (iDiscovery), assume todas as funções de segurança na caixa do elevador e aciona o freio do motor através da corrente de segurança ou diretamente pelo dispositivo de segurança elétrico.

A detecção de excesso de velocidade ou movimento não intencional da cabina, bem como a pré-abertura de portas, o nivelamento e o renivelamento com portas abertas e o controle de desaceleração são recursos contemplados pelo iDiscovery. Chaves de limite virtuais, chaves de limite de inspeção virtuais e espaços de abrigo virtuais também são suportados pelo iDiscovery. A combinação do APS com o iDiscovery reduz significativamente o custo e a complexidade dos equipamentos de elevadores, além do tempo de instalação.

Introdução

O que está acontecendo nos diferentes ramos da tecnologia? Em termos de tecnologia de automação, uma nova era começou. Ela é chamada de “Indústria 4.0”. Os sensores estão se tornando mais inteligentes e podem se autocalibrar e disparar eventos em caso de anormalidades. Os sistemas de controle estão recebendo mais recursos para pré-manutenção, para que possam se automonitorar ou aumentar a eficiência.

Observando a indústria automobilística, os caminhões estão utilizando a tecnologia steer-by-wire, substituindo os sistemas hidráulicos por sistemas elétricos. Os carros aprendem a se comunicar com outros veículos para ajudar a prevenir colisões e evitar congestionamentos. Em comparação, a indústria de elevadores pode parecer um dinossauro antigo, utilizando tecnologia de contatores e circuitos elétricos para atender a normas e padrões. Há, claro, uma razão para isso. O passado comprovou a confiabilidade e a segurança dessa tecnologia. Portanto, a mudança para uma nova tecnologia, ainda não comprovada pelo mercado, precisa ser tão confiável quanto a tecnologia atualmente em uso e tão simples de instalar e manter que os técnicos possam manuseá-la com a mesma precisão e cuidado que dedicam à tecnologia já consagrada.

A função de um elevador é muito simples. Ele deve transportar uma pessoa verticalmente com segurança, rapidez e sem interrupções, além de estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana. Ademais, caso ocorram imprevistos como queda de energia ou perda de tração, o elevador deve garantir que nenhuma situação de risco para o passageiro se instale.

A proposta é utilizar um Sistema de Proteção Automática (APS) em conjunto com o iDiscovery para separar as funcionalidades relacionadas à segurança das funcionalidades relacionadas à viagem. Isso significa que um controle de segurança supervisiona a caixa do elevador de forma segura para parar o elevador caso surja alguma condição insegura, e gera informações de status para o controle do elevador, permitindo manutenção, pré-manutenção e viagens mais confortáveis ​​de forma fácil e eficiente.

Funcionalidade do iDiscovery

Se forem introduzidos sensores inteligentes, o custo aumenta caso não sejam possíveis outras compensações. Um contato mecânico continua sendo uma das soluções mais seguras e econômicas para a leitura de informações, por exemplo, de um contato de porta.

Devem existir outras compensações que permitam uma redução de custos e complexidade:

• Circuito da porta (porta do carro e porta do poço)
• Regulador de velocidade (dispositivo de tensionamento, regulador de velocidade, corda e equipamento de segurança)
• Controle de retardo (os amortecedores padrão são substituídos por amortecedores reduzidos, interruptores de segurança e um dispositivo de controle do padrão de deslocamento)
• Inspeção (painel de recall, fosso de controle de inspeção e veículo, e instalações mecânicas para proteger o técnico)

O hardware mencionado acima precisa ser substituído por meios eletrônicos para obter um maior benefício do sistema. A Figura 1 mostra o iDiscovery em combinação com o APS. O APS gera informações de posição e velocidade sem contato, com classificação de Integridade de Segurança Nível 3, a partir da fita codificada, que está instalada no poço do elevador. Essas informações são transmitidas para o iDiscovery, que processa os dados de posição e velocidade juntamente com as demais informações do poço para garantir um ambiente seguro para os passageiros e os técnicos.

O que se entende por informações do poço? A Figura 2 mostra a cabina do elevador juntamente com três portas de poço e os limites de inspeção “virtuais” e de inspeção estendida. Na caixa pontilhada em cinza, são mostrados os interruptores de limite virtuais, cujas posições são armazenadas no iDiscovery por meios seguros e são monitoradas constantemente. A funcionalidade é explicada brevemente logo abaixo da figura e, mais detalhadamente, nas seções seguintes.

Circuito da porta

A solução mais econômica para monitorar o status da porta é um contato mecânico. Não existe outra solução disponível no mercado que se aproxime do custo de um contato puramente mecânico. No caso de um elevador expresso com longa distância percorrida e poucos andares para manutenção, ou um sistema de elevador com duas cabinas em um mesmo poço, onde são necessários dois circuitos virtuais de porta, ou um sistema que exija mais de dois circuitos virtuais de porta, a complexidade pode ser reduzida com o uso de contatos inteligentes para a caixa do elevador e para as portas da cabina. A redução da complexidade elétrica também significa maior confiabilidade do sistema, o que resulta em economia de custos devido à menor necessidade de manutenção.

A norma EN 81-20:5.12.1.4 descreve a abertura automática de portas no caso de portas com pré-abertura. O iDiscovery abre automaticamente a porta do poço dentro da zona da porta se receber o comando do painel de controle do elevador e se o limite de velocidade e a posição da cabina estiverem dentro dos limites definidos.

As normas EN 81-20:5.12.1.8 e 81-2:5.12.1.9 exigem que a interligação das portas da cabina e do poço seja permitida no modo de inspeção para evitar o uso de cabos de interligação, que podem ser facilmente esquecidos em um sistema de elevador e levar a uma situação insegura. O iDiscovery possui circuitos de porta separados para as portas do poço e da cabina. Se a cabina estiver operando no modo normal, cada movimento da porta da cabina e da porta do poço é monitorado pelo iDiscovery, o que garante que as correntes de segurança das portas do poço e da cabina funcionem corretamente. Qualquer interligação não autorizada de uma porta do poço ou da cabina será detectada durante a operação normal.

A pré-abertura das portas e o nivelamento do veículo são supervisionados em cada zona de portas para garantir:

• A travessia comandada pelo controle e o carro estão dentro da zona da porta direita.
• A velocidade está dentro dos limites de pré-abertura ou renivelamento.
• Não pode ocorrer nenhum movimento involuntário do carro (de acordo com EN 81-20:6.3.13)

O cliente pode escolher se deseja que este sistema seja combinado com um freio motorizado com certificação A3, com um dispositivo de segurança eletrônico (eSafety) ou com o sinal de pré-acionamento elétrico de um limitador de velocidade padrão. O iDiscovery garante um tempo de reação determinístico, que pode ser usado para o cálculo de movimento involuntário do veículo (UCM).

A Figura 3 mostra os indicadores de operação da porta juntamente com os indicadores de operação do sistema iDiscovery:

• ERRO: Isso significa que ocorreu um erro no sistema, que pode ser resolvido desligando e ligando o iDiscovery novamente.
• APS: Se estiver aceso ou piscando, não há comunicação com o APS ou o APS não está montado corretamente e, portanto, não há posição absoluta disponível.
• SO: Foi detectada velocidade excessiva.
• RC: O controle de retardo ocorreu.
• UCM: Ocorreu um UCM.
• RST: Botão de reinicialização para retornar à operação normal.
• FLT: O limite máximo final foi atingido.
• DZ, ACIMA, NIVELADO, BAIXO: Indica, em primeiro lugar, se o carro está na zona da porta (DZ), se está nivelado (Nível) ou se está acima (Acima) ou abaixo (Baixo) da zona da porta.
• DZ: Sobreposição de zonas de portas ativada.
• FLB: Limite inferior final atingido.

As informações de status também podem ser lidas via CAN proprietário ou CANopen (DS417) pelo controle do elevador.

Controle de Retardo

Nas extremidades superior e inferior do poço do elevador, o iDiscovery verifica constantemente se a velocidade de deslocamento e a desaceleração estão abaixo dos limites máximos permitidos. Caso contrário, a corrente de segurança é acionada para frear utilizando o freio do motor e, em seguida, o mecanismo de segurança é ativado. Essa funcionalidade também é utilizada em conformidade com o curso reduzido do amortecedor (EN 81-20:5.12.1.3). As curvas de limite de velocidade máxima possível são mostradas na Figura 4. Se, por algum motivo, a cabine for acelerada a ponto de atingir esses limites, a corrente de segurança é acionada (curva preta) e, em seguida, o mecanismo de segurança é ativado (curva cinza) para evitar que a cabine atinja o amortecedor com mais energia cinética do que o permitido.

Governador de velocidade

O regulador de velocidade convencional, conforme mostrado na Figura 5, comprovou sua confiabilidade ao longo de muitos anos. Em instalações de elevadores antigas, os requisitos do regulador de sobrevelocidade são a parada em uma sobrevelocidade predefinida e a ativação do dispositivo de segurança por meio de um cabo. Nas instalações atuais, é útil ter uma velocidade de parada adaptada para o Modo de Controle de Sobrevelocidade (UCM). Se a velocidade dentro de uma zona de porta exceder 0.8 m/s ou se o final de uma zona de porta for atingido muito rapidamente, o dispositivo de segurança é acionado se, no modo de nivelamento ou renivelamento, a velocidade monitorada puder ser reduzida para 0.3 m/s. Se ocorrer uma aceleração máxima durante o nivelamento com as portas abertas, o UCM pode ser detectado ainda mais cedo. Se o modo de inspeção estiver ativado e o elevador for direcionado para os espaços de inspeção (se o elevador ultrapassar os limites de inspeção ou inspeção estendida), a corrente de segurança é aberta primeiro para ativar um freio motor com certificação A3. Se a cabina ultrapassar 50 mm desse limite, o dispositivo de segurança é ativado para proteger o técnico de uma colisão. Um regulador de velocidade convencional não consegue lidar adequadamente com os modos descritos, pois é projetado para uma (ou, no máximo, duas) velocidades diferentes, sem qualquer informação de posição. Essas funções podem ser substituídas se o regulador de velocidade convencional for substituído por um APS (Sistema de Proteção Automática) e um iDiscovery. Nesse caso, o nível de segurança aumenta drasticamente. O iDiscovery pode acionar um regulador de velocidade convencional usando o sinal de pré-acionamento do próprio regulador ou acionando diretamente qualquer dispositivo de segurança eletrônico.

A Figura 6 mostra o dispositivo de segurança eletrônico Cobianchi PC24GO. O diagrama na Figura 7 mostra o acionamento do dispositivo de segurança. O diagrama superior mostra a posição ao longo do tempo, enquanto o segundo mostra a velocidade ao longo do tempo.

O sistema de segurança é acionado pelo iDiscovery a 2 m/s. O tempo de reação total é de aproximadamente 117 ms. O iDiscovery foi configurado para um tempo de reação de 50 ms. O tempo de reação precisa ser escolhido com muito cuidado. Se for muito curto, a robustez é comprometida e o sistema de segurança pode ser acionado inesperadamente. Se o tempo de reação for definido acima de 100 m/s, o sistema em si pode ser muito robusto contra acionamentos inesperados. No entanto, o tempo em que o carro ainda está sendo acelerado torna-se muito longo para um comportamento adequado do sistema. Os testes mostraram que o tempo de acionamento deve estar entre 50 ms e 100 ms. A velocidade máxima, neste caso com uma velocidade de acionamento de 2.0 m/s, é de 3.15 m/s.

Inspeção

As normas EN 81-20:5.12.1.5 e 81-20:5.12.1.6 apresentam uma grande mudança na função dos painéis de recall e controles de inspeção. Se os painéis de recall e os controles de inspeção estiverem conectados ao iDiscovery, ele prioriza o uso do recall e da inspeção de acordo com a norma. Independentemente do painel de inspeção (carro ou fosso) e dos interruptores da porta de acesso (altura livre ou fosso), o iDiscovery ativa os limites de inspeção virtuais e os limites de inspeção estendidos para garantir espaço livre suficiente e evitar situações inseguras para o técnico de serviço. A sinalização do módulo de inspeção é mostrada na Figura 7. A sinalização é:

• RP: Painel de recall ligado.
• CIC: Controle de inspeção veicular ativado.
• FOTO: Controle de inspeção da vala ligado.
• ST: A parte superior da porta de acesso ao espaço livre foi aberta.
• SB: A parte inferior da porta de acesso aos boxes foi aberta.
• ILT: Limite de inspeção superior ativado.
• ILB: Limite de inspeção inferior ativado.
• ILTE: Limite superior de inspeção estendido ativado.
• ILBE: Limite de inspeção inferior estendido ativado.

Mesmo que o carro tenha ultrapassado um dos limites virtuais e o iDiscovery seja reiniciado, ele impede que o carro se mova ainda mais na direção errada, mantendo a corrente de segurança aberta, mesmo após a reinicialização. A visualização clara ajuda o técnico a entender facilmente qual parte da corrente de segurança pode estar causando o problema, sem a necessidade de fazer pontes nos contatos da corrente de segurança. Isso simplifica a solução de problemas e evita situações inseguras.

Consistentes

O iDiscovery foi desenvolvido com base em módulos. Diversas instalações de teste demonstram que a modularidade é fundamental. As instalações de elevadores podem ser configuradas utilizando o módulo de circuito da porta, o módulo de segurança eletrônica ou o módulo de inspeção individualmente ou em conjunto.

Todas as informações relevantes para a segurança são processadas no iDiscovery. Portanto, o próprio sistema de controle do elevador pode se concentrar em softwares com funcionalidades da Indústria 4.0, algoritmos e recursos personalizados. Há uma clara separação entre o processamento de dados relevantes para a segurança e o processamento de dados não relevantes para a segurança.

Graças à sua modularidade, o sistema iDiscovery também pode ser utilizado em instalações de edifícios altos, em combinação com uma corrente de segurança para portas com contactos inteligentes. A funcionalidade de segurança geral mantém-se inalterada, o que facilita a instalação e a manutenção do iDiscovery pelo técnico. O autor considera este aspeto fundamental para a segurança do sistema, o que significa ter um sistema e um processo de instalação claros e simples. Isto aplica-se a todas as instalações de elevadores, sejam elas de edifícios baixos ou altos.