Controller per ascensori e sistemi di selezione per corse più fluide

Perché la qualità della guida inizia dal controller e non dall'auto

I passeggeri giudicano un ascensore in base a tre cose: quanto dolcemente si avvia, con quanta precisione si ferma e quanto silenziosamente si muove nel mezzo. Niente di tutto questo comfort proviene dall'interno della cabina. Viene da controllore dell'ascensore seduto nella sala macchine, coordineo dozzine di input ogni secondo in modo che l'accelerazione, il livellamento e il timing delle porte sembrino facili e non meccanici.

Un moderno ascensore per passeggeri è in realtà un problema di controllo distribuito racchiuso in una scatola d’acciaio. Pulsanti di chiamata, sensori di posizione, circuiti di sicurezza e feedback di guida fanno tutti capo a un processore centrale che deve prendere decisioni di invio e movimento in frazioni di secondo. Quando il processore è vecchio, mal sintonizzato o abbinato a un hardware di selezione usurato, i sintomi si manifestano immediatamente: arresti bruschi, disallineamento del pavimento, risposta ritardata della porta o un debole sobbalzo subito prima del livellamento.

Questo articolo analizza i livelli hardware e logici che determinano la qualità di guida: il regolatore dell'ascensore stesso, il relè e l'hardware del selettore sottostante, la tecnologia di azionamento che muove effettivamente il motore e i segnali di manutenzione che indicano quando è necessaria la sostituzione di una scheda principale.

Hardware principale dietro ogni controller per ascensore

Prima di discutere la logica del software, è utile separare i componenti fisici che compongono un tipico quadro elettrico. Ogni parte ha un compito ristretto e ben definito e i problemi di qualità di guida possono quasi sempre essere ricondotti a uno di essi.

Componente	Funzione primaria	Tipico sintomo di guasto
Scheda di controllo dell'ascensore	Esegue logica di invio, profili di movimento, interblocchi di sicurezza	Stalli casuali, codici di errore, chiamate che non rispondono
Scheda relè ascensore	Commuta carichi ad alta corrente per freni, motori di porte, illuminazione	Apertura o chiusura ritardata della porta, rumore dei freni
Finecorsa dell'ascensore	Segnala i limiti di corsa superiore e inferiore per la protezione da oltrecorsa	La cabina si ferma prima del piano terminal o fa scattare il circuito di sicurezza
Sistema di selezione	Tiene traccia della posizione continua della cabina all'interno del vano corsa	Dislivello del piano, visualizzazione errata del piano
Azionamento o inverter	Converte i segnali di controllo in coppia e velocità del motore	Accelerazione brusca, rumore del motore udibile

Di questi, il scheda relè dell'ascensore and finecorsa dell'ascensore sono i componenti più spesso trascurati durante le ispezioni, semplicemente perché raramente si guastano completamente. Si degradano invece gradualmente, producendo guasti intermittenti che sono più difficili da diagnosticare rispetto a un guasto pulito.

Logica del relè Limite di commutazione Feedback del selettore Controllo della guida

Come un sistema di selezione dell'ascensore tiene effettivamente traccia della posizione

An sistema di selezione dell'ascensore è il meccanismo che comunica continuamente al controllore esattamente dove si trova la cabina all'interno del vano corsa, non solo a quale piano è più vicina. Le installazioni più vecchie si basavano su un albero selettore meccanico con un tamburo rotante adattato al movimento dell'auto. La maggior parte dei sistemi attuali utilizza invece un file nastro di selezione dell'ascensore , una striscia perforata o codificata magneticamente corre per tutta l'altezza del vano, letta da un sensore montato sulla vettura.

L'approccio a nastro offre tre vantaggi pratici rispetto all'hardware del selettore rotante:

Feedback di posizione assoluto continuo, anziché impulsi contati che possono derivare su lunghe distanze di viaggio
Nessun punto di usura meccanica all'interno dell'albero stesso, poiché il nastro viene letto otticamente o magneticamente senza contatto
Ricalibrazione semplificata dopo la manutenzione, poiché il nastro codifica indicatori di posizione fissi anziché fare affidamento su un conteggio di ripristino

La precisione del selettore determina direttamente la precisione del livellamento. Un sistema a nastro in buone condizioni mantiene in genere il feedback della posizione dell'auto entro pochi millimetri dal livello effettivo del pavimento, motivo per cui la maggior parte dei produttori specifica controlli periodici della tensione del nastro e dell'allineamento dei sensori come parte della manutenzione ordinaria piuttosto che come riparazione reattiva.

Tecnologia di azionamento per ascensore e inverter di sollevamento VVVF

Il più grande salto in termini di qualità di guida negli ultimi decenni è arrivato dal passaggio a Azionamento dell'ascensore VVVF tecnologia, abbreviazione di frequenza variabile a tensione variabile. A invertitore di sollevamento prende una potenza in ingresso fissa e rimodella sia la tensione che la frequenza fornita al motore, consentendo di regolare la velocità in modo uniforme durante l'intero viaggio anziché passare da pochi passaggi di velocità fissi.

La fluidità non riguarda la velocità con cui un'auto viaggia tra i piani, ma la gradualità con cui passa da uno stato di velocità all'altro.

Prima che gli azionamenti con inverter diventassero standard, molti controller utilizzavano motori a più velocità commutati tramite contattori, che producevano notevoli incrementi di accelerazione. Un moderno inverter aumenta invece la velocità lungo una curva continua, quindi la transizione da fermo a piena velocità, e da piena velocità a arresto a terra, sembra un movimento continuo piuttosto che una sequenza di sobbalzi.

3 fasi di velocità tipiche sostituite da rampe continue

70 corrente di spunto di picco inferiore di una percentuale rispetto ai motori a velocità fissa

2 Tolleranza di livellamento tipica fino a 4 mm con feedback di guida ottimizzato

Oltre al comfort, il controllo basato su inverter riduce anche lo stress meccanico sul motore di sollevamento e sul gruppo freno, poiché i picchi di corrente improvvisi vengono in gran parte eliminati. Questa minore sollecitazione si traduce in un minor numero di riparazioni non pianificate di freni e motori durante la vita utile dell'attrezzatura.

Architettura dell'ascensore con controllo a microprocessore e comunicazione seriale

Controllo a microprocessore dell'ascensore ha sostituito la logica basata su relè gestendo le decisioni di invio, il monitoraggio della sicurezza e la profilazione del movimento nel software anziché tramite commutazione cablata. Questo cambiamento ha fatto molto più che aggiungere flessibilità, ha cambiato radicalmente il modo in cui i componenti comunicano tra loro.

I sistemi più vecchi cablavano ogni ingresso e uscita come un singolo circuito punto-punto, il che significava che un grande edificio con molti piani richiedeva un enorme cablaggio. A ascensore di comunicazione seriale l'architettura gestisce invece un singolo bus dati tra il controller e i moduli di ingresso e uscita remoti, con ciascun dispositivo identificato da un indirizzo anziché da un cavo dedicato.

Le stazioni di chiamata al piano segnalano le richieste sul bus condiviso invece che sui singoli cavi
Il controller interroga o riceve gli interrupt in sequenza da ciascun modulo collegato
I dati diagnostici, inclusi i codici di errore e le statistiche di utilizzo, viaggiano sullo stesso bus
Gli aggiornamenti del firmware possono spesso essere inviati ai moduli remoti senza ricablare il vano corsa

Il vantaggio pratico per i proprietari degli edifici è la riduzione dei costi di installazione e una risoluzione dei problemi più rapida, poiché un tecnico può leggere la cronologia dei guasti direttamente dal controller invece di tracciare fisicamente i singoli circuiti piano per piano.

Ascensori Motion Control: accelerazione fluida senza formule

Ascensori con controllo del movimento fare affidamento su un profilo di velocità sagomato piuttosto che su una rampa diritta tra l'arresto e la massima velocità. Invece di passare direttamente alla velocità massima, il controller aumenta la velocità gradualmente, mantiene una velocità di crociera costante per la parte centrale dei viaggi più lunghi, quindi diminuisce gradualmente la velocità quando l'auto si avvicina al piano target.

Questa configurazione è più importante all'inizio e alla fine di un viaggio, dove i cambiamenti improvvisi di velocità sono più evidenti per i passeggeri. Un ben sintonizzato regolatore dell'ascensore attenua sia l'inizio dell'accelerazione che la transizione al livellamento finale, in modo che i passeggeri avvertano un inizio di movimento delicato anziché una spinta improvvisa.

Fase di corsa	Sensazione del passeggero se mal sintonizzata	Obiettivo di un profilo ottimizzato
Inizio del viaggio	Spinta o sobbalzo improvviso sotto i piedi	Inizio del movimento graduale, appena percettibile
Crociera a metà viaggio	Fluttuazione della velocità o rumore del motore	Velocità costante, silenziosa e costante
Avvicinamento al pavimento	Sensazione di frenata brusca	Decelerazione delicata nella posizione piana
Livellamento finale	Rimbalza o supera la linea del pavimento	Arresto unico e preciso a livello del pavimento

Oggi l'ottimizzazione di queste transizioni è in gran parte un compito software, gestito attraverso i parametri di configurazione nel controller piuttosto che tramite la regolazione fisica, motivo per cui la qualità del firmware è diventata importante quanto l'hardware meccanico stesso.

Sostituzione della scheda principale dell'ascensore: segnali, tempistiche e considerazioni

Sostituzione della scheda principale dell'ascensore è uno degli eventi di manutenzione più problematici per un edificio, poiché di solito richiede la messa fuori servizio dell'ascensore. Il riconoscimento dei primi segnali di allarme consente di programmare la sostituzione anziché forzarla con un arresto di emergenza.

Codici di errore intermittenti che si risolvono da soli ma si ripresentano con frequenza crescente
Scolorimento visibile o rigonfiamento sui condensatori, un segno comune di invecchiamento termico
Livellamento incoerente del pavimento che varia in base all'ora del giorno, spesso legato a componenti sensibili alla temperatura
Firmware che non può più essere aggiornato perché l'hardware della scheda non è più supportato
Errori di comunicazione sul bus seriale che compaiono solo in caso di traffico di chiamate intenso

Quando si rende necessaria la sostituzione, la compatibilità con l'hardware del selettore, le schede relè e le unità di azionamento esistenti merita la stessa attenzione della scheda stessa. Uno più nuovo controllore dell'ascensore abbinato ad un invecchiamento nastro di selezione dell'ascensore o usurato scheda relè dell'ascensore può ancora produrre lamentele sulla qualità di guida, poiché l’anello più debole della catena limita ancora le prestazioni complessive.

Logica del relè e controllo del microprocessore: un confronto diretto

Molti edifici più vecchi funzionano ancora con il controllo basato su relè, sia su apparecchiature originali che su successive modifiche. Comprendere le differenze pratiche aiuta i proprietari degli edifici a valutare se vale la pena effettuare un aggiornamento.

Fattore	Controllo basato su relè	Controllo tramite microprocessore
Complessità del cablaggio	Punto per punto, ampio	Bus condiviso, cablaggio minimo
Diagnostica	È necessaria la tracciatura manuale	Cronologia e codici errori registrati
Profilo di velocità	Passaggi fissi	Curva continua e regolabile
Precisione del livellamento	Più grossolano, limitato meccanicamente	Ottimizzato attraverso cicli di feedback
Approccio manutentivo	Reattivo, scambio di componenti	Predittivo, basato su parametri

Nessuno dei due approcci è intrinsecamente inaffidabile se mantenuto correttamente. La differenza sta principalmente nella precisione e nella visibilità diagnostica disponibili e nella gradualità con cui è possibile regolare il comportamento di guida senza ricablaggio fisico.

Visualizzazione del flusso del segnale all'interno di un sistema di controllo di un ascensore

Il diagramma seguente traccia una singola richiesta di chiamata dalla pressione del pulsante fino al livellamento finale, mostrando come regolatore dell'ascensore , la scheda relè, l'azionamento e il circuito di feedback del selettore interagiscono in sequenza.

Domande frequenti

Q1: Qual è la differenza tra un sistema di controllo dell'ascensore e un sistema di selezione dell'ascensore?

Il controllore prende decisioni, ad esempio a quale piano rispondere e quanto velocemente viaggiare, mentre il sistema di selezione segnala solo la posizione continua della cabina all'interno del vano corsa in modo che il controllore sappia quando rallentare e fermarsi.

Q2: Con quale frequenza è necessario ispezionare il nastro del selettore dell'ascensore?

La maggior parte dei programmi di manutenzione richiedono un controllo visivo e della tensione ad ogni visita di servizio di routine, con un controllo dell'allineamento più approfondito su base annuale o dopo qualsiasi lavoro significativo sul pozzo.

Q3: Un azionamento per ascensore VVVF riduce il consumo energetico?

Sì, perché il motore assorbe solo la corrente necessaria per la velocità e il carico attuali anziché passare bruscamente tra livelli di velocità fissi, il che riduce sia la domanda di picco che il consumo energetico complessivo.

Q4: Che cosa solitamente determina la sostituzione della scheda principale dell'ascensore piuttosto che una riparazione?

Guasti intermittenti ricorrenti, condensatori obsoleti o firmware che non può più essere aggiornato sono i fattori scatenanti più comuni, poiché questi problemi tendono a peggiorare nel tempo anziché risolversi con una singola riparazione.

D5: È possibile aggiornare una vecchia scheda relè dell'ascensore senza sostituire l'intero sistema di controllo?

In alcuni casi una scheda relè può essere sostituita in modo indipendente, ma i miglioramenti in termini di qualità di guida sono limitati a meno che anche il sistema di selezione e la trasmissione non siano in buone condizioni, poiché tutti e tre i componenti lavorano insieme per determinare la fluidità complessiva.

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In che modo i moderni sistemi di controllo e selezione degli ascensori offrono una qualità di guida più fluida