Integrierte Steuerungslösung bietet viele Vorteile

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Abbildung 5: Traditionelle unabhängige Aufzugssteuerung mit VVVF

Die Aufzugssteuerungstechnologie hat sich seit den Tagen des frühesten Ward Leonard-Steuerungssystems weit entwickelt. Die Arbeit des Aufzugsingenieurs ist nur noch komplizierter geworden, da jedes Detail bei Konstruktion, Aufzugfahrt, Sicherheit und Inbetriebnahme beachtet wird. Während Vereinfachung und Benutzerfreundlichkeit jeden technischen Fortschritt vorantreiben müssen, sind sowohl Laien als auch Lernende im Umgang mit neuen Steuerungstechnologien oft verwirrt.

Während sich der Außendiensttechniker mit separaten Verkabelungen und Inbetriebnahmeverfahren sowohl für einen einzelnen Frequenzumrichter (VFD) als auch für eine Steuerung beschäftigt hat, ist es für unsere Branche an der Zeit, sich der integrierten Aufzugssteuerung (IEC) zuzuwenden. Durch die Kombination der Funktionen eines VFD und einer Aufzugssteuerung bietet es einen kostengünstigen technologischen Fortschritt, der sowohl den Anforderungen des Endbenutzers als auch des Außendiensttechnikers gerecht wird und mehr Sicherheit bietet.

Evolution der Aufzugssteuerung

  1. Ward Leonard: Die früheste Aufzugssteuerung geht auf das lange akzeptierte Ward-Leonard-System zurück. Es verwendet einen Motor-Generator-Satz. Die Leistung des Generators wird an den Gleichstrommotor abgegeben, dessen Steuerung erfolgen soll.
  2. SPS und AC-Wechselrichter: Ende der 1960er Jahre wurden speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingeführt. Der Hauptgrund für die Entwicklung solcher Vorrichtungen war die Eliminierung der hohen Kosten, die mit dem Ersetzen komplizierter relaisbasierter Steuersysteme verbunden sind. Als gute Abwechslung erwies sich auch die Verfügbarkeit von programmierbaren Ein- und Ausgängen. Schon heute gibt es OEMs, die diese Steuerungstechnik für ihre hydraulischen Aufzüge einsetzen. Mit geringerer Größe, besserer Diagnose und einfacher Programmierung setzen SPS den Trend für die moderne Aufzugssteuerung.
  3. Aufzugssteuerung und AC-Wechselrichter: Dieses System entspricht dem aktuellen Trend. Mit dem Bedarf an aufzugsspezifischen Funktionen und Steuerungen entstanden maßgeschneiderte Mikrocontroller für bestimmte Aufzüge. Die Beibehaltung der Kompaktheit und die einfache Programmierung aus der SPS machten diese Steuerung zu einer erfolgreichen Innovation.
  4. Integrierte Lösung: Mit den rasanten Fortschritten in der Siliziumtechnologie war dies einfach eine Veränderung, für die die Zeit gekommen war. Die Integration der Aufzugssteuerung und des VFD führte zu vielen Vorteilen, darunter geringere Größe, Kosten, Verkabelung, Inbetriebnahme und Zeitaufwand. Das Aufkommen der integrierten Lösung bedeutete, dass hochmoderne Sicherheitsstandards, verbesserte Fahrqualität und ein besseres Inbetriebnahmeerlebnis garantiert werden konnten.

Evolution der modernen Aufzugsmaschine

Die rasante Entwicklung elektrischer Maschinen war der Katalysator für den Fortschritt in der Aufzugssteuerungstechnik. Gleichstrommaschinen spielten eine wichtige Rolle beim Aufkommen der Steuerungstechnik im Ward-Leonard-System. Nach der Ära der Gleichstrommaschinen erlangte die Induktionsmotortechnik in der Aufzugsindustrie fast das Monopol.

Die Maschinen waren meist mit Getriebe ausgestattet, da das Motordrehmoment auf ein Getriebe übertragen wurde, das den Aufzug mobilisieren würde. Der Steuerungsaufbau war aufgrund des fehlenden Motorfeedbacks nicht präventiv. Dieses System wurde als „Open-Loop-Getriebesystem“ bezeichnet. Mit dem Aufkommen von Feedback-Komponenten wie Encodern und Resolvern wurde die Sicherheit und Überwachung der Aufzugstechnik stark verbessert. Dieses System wurde als „Closed-Loop/Geared-Machine“-System bezeichnet. Beide sind nach wie vor beliebt.

Im letzten Jahrzehnt spielten permanenterregte Synchronmaschinen eine große Rolle in der Entwicklung. Zusammen mit fortschrittlichen SinCos-Gebern bildeten Synchronmaschinen ein neues, zukunftsträchtiges System. Die umweltbewusste, sicherheitsbewusste Ära begrüßte Maschinen, die 40 % weniger Strom verbrauchen als herkömmliche Motoren. Als getriebelose Maschinen bekannt, benötigten sie kein Getriebe, um einen Aufzug zu mobilisieren.

Traditionelle Aufzugssteuerung

Heutzutage erfolgt die Steuerung von Aufzügen über einen AC-Inverter/VFD und eine dedizierte Aufzugssteuerung. Nachfolgend finden Sie eine kurze Erläuterung der Komponenten.

Wechselrichter

Der frequenzgeregelte Antriebsregler ist ein Festkörperwandlersystem, das aus drei unterschiedlichen Teilsystemen besteht: einem Gleichrichter-Brückenwandler, einem Zwischenkreis und einem Wechselrichter. VSI-Antriebe (Voltage-Source-Inverter) sind bei weitem die gebräuchlichste Antriebsart. Der einfachste Gleichrichterwandler für den VSI-Antrieb ist als Dreiphasen-, Sechspuls- und Vollwellendiodenbrücke konfiguriert. Bei einem VSI-Antrieb besteht der Zwischenkreis aus einem Kondensator, der die DC-Ausgangswelligkeit des Wandlers glättet und dem Wechselrichter einen steifen Eingang bereitstellt. Diese gefilterte Gleichspannung wird über die aktiven Schaltelemente des Wechselrichters in eine quasi-sinusförmige Wechselspannung umgewandelt. VSI-Antriebe bieten einen höheren Leistungsfaktor und eine geringere harmonische Verzerrung.

Aufzugssteuerung

Eine Aufzugssteuerung ist ein einzelner integrierter Schaltkreis, der einen Prozessorkern, Speicher und programmierbare aufzugsspezifische Ein-/Ausgabe-Peripherie (I/O) sowie Logikeinheiten für Aufzugsfunktionen wie Bremsen, automatischer Rettungsbetrieb usw. enthält. Eine gute Aufzugssteuerung muss auch über ein Kommunikationsmodul, das Anweisungen an den Wechselrichter gibt und Informationen von diesem empfängt.

Unabhängige Aufzugssteuerung

VVVF-Antriebe und Aufzugssteuerungen müssen aufzugsspezifische I/O-Funktionen wie Richtungstaster, Etagentaster, Kabineneingänge, Etagen- und Kabinendisplay-I/Os, Notstopps, Kabinenstatusmeldungen und Sprachmeldungen unterstützen. Da beide Geräte ständig versuchen, miteinander und den verbleibenden I/Os zu kommunizieren, kann man sich ein hochkomplexes Netzwerk von Anweisungen und Informationen vorstellen, die im gesamten System ausgetauscht werden.

Beim Versuch, die Profile zu generieren, muss die Steuerung die Bremslogik mit dem Motor und der entfernten Datenbanklogik beibehalten und verfolgen, während gleichzeitig dieselben Informationen an das VFD übermittelt werden. Im traditionellen System:

  • Bis zu 10 Nummern zusätzlicher digitaler und analoger E/A-Schnittstellen sind zwischen der Aufzugssteuerung und dem VVVF-Wechselrichter erforderlich. Dies gilt auch für das Encodersignal. Ein herkömmliches System erfordert eine Doppelspeisung sowohl für die Aufzugssteuerung als auch für den AC-Wechselrichter. Der AC-Wechselrichter kennt weder die aktuelle Position der Aufzugskabine noch wohin sie als nächstes fährt.
  • Im Falle einer Störungserkennung muss die Aufzugssteuerung die Notbremse betätigen, um Schäden zu vermeiden.
  • Grundsätzlich gibt es zwei Sätze von Parametereinträgen: einen Satz für den Umrichter und einen für den Regler. Dies erhöht den Inbetriebnahme- und Feinabstimmungsaufwand.
  • Da der Antrieb und die Steuerung separate Rampenprofile erzeugen, besteht die Möglichkeit, dass die Rampenprofile in Konflikt geraten.

Die ideale Lösung, um diese Komplikation zu lösen, besteht darin, die beiden Technologien zusammenzuführen. Mit der integrierten Lösung glauben und können wir beweisen, dass das gesamte Aufzugserlebnis nur noch besser geworden ist.

Integrierte Lösung

Die integrierte Lösung für die Aufzugssteuerung ist einfach die Einbettung der VFD- und Aufzugssteuerungstechnologien in eine einzige Einheit. Es löst leicht die oben genannten Probleme. Darüber hinaus hat es die folgenden Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Steuerungssystem:

  • Sicherheit: Die integrierte Lösung überwacht und aktualisiert kontinuierlich die Position der Aufzugskabine und verwaltet die Sicherheitsfunktionen alle paar Mikrosekunden. Es verfügt über alle Informationen über die Fahrzeugposition, die Entfernung zu den Endgrenzen, die aktuelle Geschwindigkeit, die nächste Türzone usw. und kann sicher und rechtzeitig reagieren, was einen sanften Stopp ohne plötzliches Bremsen gewährleistet.
  • Nahtlose Software: Sie bietet eine einzige Programmiertastatur sowohl für die Aufzugssteuerung als auch für den VVVF-Antrieb, wodurch zwei Programmiertools, Handbücher und individuelle Schulungen überflüssig werden. Die Diagnose weist genau auf das genaue Problem hin, was die Fehlerbehebungszeit verkürzt.
  • Sanfter Fahrkomfort: Die integrierte Lösung bietet optimale Fahrgeschwindigkeit bei minimaler Fahrzeit und maximalen Komfort für unterschiedliche Stockwerkshöhen mit direkter Landung (Distanzsteuerung). Die intelligente Verwaltung des generierten optimalen Sramp-Profils wird geteilt
    direkt mit dem VVVF AC-Wechselrichter-Mikroprozessor ohne Rauschinterferenzen oder Doppelrampenkonflikt.
  • Kosteneinsparungen: Die Reduzierung von Komponenten und Verdrahtung reduziert automatisch die Nettokosten des Steuerungssystems. Indirekt senkt die Reduzierung der Inbetriebnahme- und Fehlerbehebungszeit auch die Kosten.
  • Platzersparnis: Der Schaltschrankplatz wird optimiert.
  • Vereinfachung: Die Einrichtung und Feinabstimmung des Fahrkomforts des Aufzugs erfolgt mit einem gemeinsamen Parametersatz in leicht verständlichen Aufzugsbegriffen („m/s“, „kg“ usw.). Im traditionellen System gibt es zwei Sätze von Programmierparametern: einen für den AC-Wechselrichter und einen anderen für die Aufzugssteuerung.

Die IEC macht eine enge Abstimmung der Parametereinstellungen der Aufzugssteuerung und des VVVF-Wechselstrom-Wechselrichters sowie die Einstellung der Verzögerungszeiten für das Öffnen/Schließen der Bremsen überflüssig, die für einen angemessenen Fahrkomfort unerlässlich sind.

Fazit

Die IEC ist keine neue Idee, sondern ein bewährtes Konzept. Von den 450,000 Aufzügen, die 2012 allein in China produziert wurden, enthielten mehr als 360,000 Geräte IECs. Dies beweist die Akzeptanz der integrierten Lösung. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis der Rest der Welt diese Innovation annimmt.

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