DE10230380A1

DE10230380A1 - Drahtlose Sicherheitskette für ein Aufzugsystem

Info

Publication number: DE10230380A1
Application number: DE10230380A
Authority: DE
Inventors: Michael Gozzo; Robert G Morgan; Alberto Vecchiotti
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: JP4199963B2; US6467585B1; DE10230380B4; JP2003040543A

Abstract

Eine drahtlose Sicherheitskette für ein Aufzugsystem beinhaltet einen Basis-Sender/Empfänger (12), der mit einer Systemsteuerung (14) verbunden ist. Eine Mehrzahl von Sicherheitsketten-Komponenten beinhaltet jeweils einen körperlichen Sensor, wie z. B. einen Schalter, und einen drahtlosen Sender/Empfänger (50). Der körperliche Sensor überwacht den Komponenten-Status. Der drahtlose Sender/Empfänger (50) sorgt für eine Kommunikation unter den anderen Sicherheitsketten-Komponenten und der Systemsteuerung (14). Die drahtlose Sicherheitskette verwendet vorzugsweise ein Zeichen-System, bei dem ein Zeichen von dem Basis-Sender/Empfänger (12) zu einer Komponente geschickt wird, die wiederum das Zeichen zu einer anderen Komponente schickt und so weiter, bis das Zeichen zu dem Basis-Sender/Empfänger zurückkehrt. Ein Nicht-Zurückkehren des Zeichens zu dem Basis-Sender/Empfänger innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer signalisiert, dass das Aufzugsystem unsicher ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet der Sicherheitseinrichtungen, die bei Aufzugsystemen Verwendung finden, und im spezielleren auf eine Sicherheitskette, die unter Verwendung von drahtloser Kommunikation realisiert wird.

Die Aufzugsteuerung, die sich in dem Maschinenraum befindet, stellt eine Schnittstelle mit einer Anzahl von Vorrichtungen in dem Aufzugschacht und dem Zugangsbereich her. Diese Vorrichtungen teilen sich auf drei Funktionsbereiche auf: Benutzereingabevorrichtungen (wie z. B. Installationselemente), Diagnosevorrichtungen (nicht sicherheitskritische Sensoren) und Sicherheitskettenvorrichtungen (sicherheitskritische Sensoren). Die derzeitige, Verdrahtungen verwendende Architektur beinhaltet einen Hauptschacht, der sich entlang der Länge des Aufzugschachts erstreckt. Von dem Hauptschacht erstreckt sich ein kleinerer lokaler Kanal zu jeder Vorrichtung in dem Zugangsbereich-Montagevorrichtungs- und Sicherheitsketten-System. Die Aufzugschacht- Vorrichtungen stehen über Drähte mit dem Maschinenraum in Verbindung. Diese Drähte sind normalerweise in einen starren oder nicht- starren Kanal eingeschlossen. Lokale Gebäudecodes regeln die Größe und das Material des Hauptschachts und der lokalen Kanäle (metallisch, Kunststoff, flexibel oder starr). Außerdem ist in manchen Bereichen der lokale Kanal nicht erforderlich, wenn geeignet isolierter Draht verwendet wird.

Die Systemkonfiguration ist von den Kundenbedürfnissen abhängig. Manche Aufzüge weisen eine Leuchte auf jedem Stockwerk auf, andere haben nur eine in der Lobby. Bei einer Serie von Aufzügen (mehreren Aufzügen Seite an Seite) kann in Abhängigkeit von dem Kundenbedarf eine beliebige Anzahl von Tasten (nicht in Exzess der Anzahl von Aufzügen) vorhanden sein.

Bei der Sicherheitsschaltung handelt es sich um eine separate Schaltung mit einer diskreten Anzahl von Schaltern, die dazu ausgebildet sind, den Status der Türen sowie die Position des Aufzugs an den Endpunkten des Aufzugschachts (Endschalter) anzuzeigen. Ferner ist eine Anzahl von anderen Schaltern vorhanden, die zum Überwachen des Sicherheitsstatus von anderen Aufzugkomponenten ausgebildet sind. Einige dieser Sicherheitsschalter werden von der Aufzugkabine gesteuert, wie z. B. der Regler für exzessive Geschwindigkeit und der Grenzschalter. Andere werden von den Türen gesteuert, wie z. B. die Schalter und die Verriegelungen der Stockwerktüren. Diese Schalter sind in einer seriellen Schaltung miteinander verdrahtet, die als "Sicherheitskette" bekannt ist. Wenn diese Schaltung "geöffnet" ist, d. h. einer der körperlichen Schalter nicht geschlossen ist, wird der Aufzug für "unsicher" gehalten und von der Steuerung stillgelegt.

Aufgrund der kritischen Eigenschaft der Sicherheitskette muss die Latenz, d. h. die Zeitdauer, die zum Abfragen des Status des Systems erforderlich ist sehr gering sein, etwa 100 ms. Außerdem muss ein Versagen des Systems in sicherer Weise stattfinden, d. h. die Fehlfunktion einer beliebigen Komponente in der Sicherheitskette darf nicht Ursache für ein unsicheres Arbeiten des Aufzugs sein.

Das US-Patent Nr. 6,173,814 (Herkel et al.) offenbart ein elektronisches Sicherheitssystem mit zweifach redundantem Sicherheits-Bus, das durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Erfindung gemacht wird. Das elektronische Sicherheitssystem benötigt immer noch ein großes Ausmaß an Verdrahtung in dem Aufzugschacht, um Kommunikationen des Sicherheitssystems zu bewältigen.

Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung kurz gesagt eine drahtlose Sicherheitskette für ein Aufzugsystem mit einem Basis-Sender/Empfänger, der mit einer Systemsteuerung verbunden ist. Eine Mehrzahl von Sicherheitskettenkomponenten beinhaltet jeweils einen körperlichen bzw. realen Sensor, beispielsweise einen Schalter, sowie einen drahtlosen Sender/Empfänger. Der körperliche Sensor überwacht den Komponenten-Status. Der drahtlose Sender/Empfänger sorgt für eine Kommunikation innerhalb der anderen Sicherheitskettenkomponenten und der Systemsteuerung. Die drahtlose Sicherheitskette verwendet vorzugsweise ein Token- bzw. Zeichen-System, bei dem ein Zeichen von dem Basis-Sender/Empfänger zu einer Komponente geschickt wird, die wiederum das Zeichen zu einer weiteren Komponente schickt und so weiter, bis das Zeichen zu dem Basis-Sender/Empfänger zurückkehrt. Ein Nicht-Zurückkehren des Zeichens zu dem Basis- Sender/Empfänger innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer signalisiert, dass das Aufzugsystem unsicher ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet eine Sicherheitskette für ein Aufzugsystem eine Steuerung in drahtloser Kommunikation mit einer Mehrzahl von Komponenten-Knotenpunkten, wobei jeder Komponenten-Knotenpunkt wenigstens einen Sensor und eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit der Steuerung aufweist, wobei jeder Sensor eine Betriebsbedingung des Aufzugsystems überwacht, so dass bei Versagen bzw. Nicht-Erfüllen der Betriebsbedingung die Einrichtung zum Kommunizieren mit der Steuerung ausgeschaltet wird; sowie eine Einrichtung zum Senden wenigstens eines Zeichens von der Steuerung zu jedem Komponenten-Knotenpunkt und zurück zu der Steuerung, wobei ein Nicht-Zurückkehren des Zeichens zu der Steuerung innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer signalisiert, dass das Aufzugsystem unsicher ist.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine drahtlose Sicherheitsketten-Architektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine drahtlose Sicherheitsketten-Architektur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 eine Darstellung eines Sicherheitszeichenring-Systems, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, beinhaltet eine Sicherheitsketten-Architektur 10 einen Basis-Sender/Empfänger 12, der mit einer Steuerung 14 verbunden ist. Die Steuerung 14 befindet sich typischerweise innerhalb eines Maschinenraums 16. Der Basis- Sender/Empfänger 12 und die Steuerung 14 sind über drahtlose Sender/Empfänger mit einer Anzahl von Sicherheitskettenkomponenten verbunden. Jede Komponenten beinhaltet einen körperlichen bzw. realen Sensor, bei dem es sich normalerweise um einen Schalter handelt, sowie einen drahtlosen Sender/Empfänger. Energie für den Sender/Empfänger wird vorzugsweise von einer Batterie, Festverdrahtung oder einer Kombination von beiden oder möglicherweise durch ein induktiv gekoppeltes System mit einer sich wieder aufladenden Schaltung geliefert, die an der Kabine vorgesehen ist.
Die Komponenten beinhalten solche Schalter wie einen Schalter 20 für übermäßige Geschwindigkeit, der in dem Maschinenraum 16 vorgesehen ist, einen Inspektionsschalter 22, einen Notstopp-Schalter 24, einen Türschalter 26 in einer Aufzugkabine 28 sowie einen oberen Grenzschalter 30, einen unteren Grenzschalter 32 sowie Türverriegelungsschalter 34, 36, 38 auf jedem Stockwerk eines Aufzugschachts 40. Weitere Beispiele von Sicherheitsketten-Schaltern (nicht gezeigt) sind Schalter für Notfälle in der Schachtgrube, ein Regler-Schalter, ein Seilriss anzeigender Schalter usw.. Der körperliche Sensor oder Schalter überwacht den Status der Komponente. Der Türverriegelungsschalter 34 überwacht zum Beispiel, ob eine Stockwerktür 42 geöffnet oder geschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sich auf denselben Bereich, beispielsweise ein Stockwerk, gruppierende Komponenten oder innerhalb der Aufzugkabine vorhandene Komponenten denselben Sender/Empfänger teilen. In der Kabine 28 sind z. B. Schalter 22', 24' und 26' mit einem Sender/Empfänger 50 verbunden. Auf dem ersten Stockwerk des Aufzugschachts 40 sind ein Türschalter 38' und ein unterer Grenzschalter 32' mit einem Sender/Empfänger 56 verbunden. Auf dem zweiten Stockwerk ist ein Türschalter 36' mit einem Sender/Empfänger 54 verbunden, während auf dem dritten Stockwerk ein oberer Grenzschalter 30' und ein Türschalter 34' mit einem Sender/Empfänger 52 verbunden sind. Der Basis-Sender/Empfänger 12 und die Sender/Empfänger 50, 52, 54 und 56 können vom Typ mit niedriger Leistung, hoher Leistung, vom Spread-Spektrum-Typ, analog, digital oder einem beliebigen anderen bekannten drahtlosen Kommunikations-Typ sein.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 zu sehen ist, kommuniziert der drahtlose Sender-/Empfängerbereich jeder Komponente zwischen weiteren Sicherheitskettenkomponenten. Im Normalbetrieb verwendet die drahtlose Sicherheitskettenschaltung vorzugsweise ein Token- bzw. Zeichen-System, bei dem ein Zeichen von dem Basis-Sender/Empfänger zu einer ersten Komponente, nämlich der Komponente 1, geschickt wird. Das Zeichen wird dann von der Komponente 1 zu der zweiten Komponente, der Komponente 2, geleitet und so weiter, bis das Zeichen die letzte Komponente, die Komponente n, erreicht. An diesem Punkt wird das Zeichen wieder zu dem Basis-Sender/Empfänger zurückgeschickt.
Das Protokoll in dem System ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass im Normalbetrieb eine bestimmte Komponente nur gültige Zeichen von der vorausgehenden Komponente in der Kette erhält. Dies läßt sich unter Verwendung der Komponenten-Adressen erzielen, so dass im normalen Betrieb eine bestimmte Komponente nur Zeichen von einer Komponente mit einer bestimmten Adresse empfangen kann und von anderen Komponenten kommende Zeichen ignoriert.
Wenn der Basis-Sender/Empfänger das Zeichen von der letzten Komponente innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer ab dem Aussenden desselben zurück erhält, dann wird der Aufzug für "sicher" gehalten und bleibt in Betrieb. Wird das Zeichen nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer empfangen, wird der Aufzug für "unsicher" gehalten und von der Steuerung stillgelegt.
Wenn der Aufzug für "unsicher" gehalten wird, fragt die Steuerung vorzugsweise jede einzelne Komponente ab, um festzustellen, welche versagt hat, wodurch einem eine Fehlerdiagnose durchführenden Mechaniker detaillierte Diagnoseinformation zur Verfügung gestellt wird. Dies ist derzeit bei seriell verdrahteten Sicherheitsketten, wie dies bei den meisten der Fall ist, nicht möglich, da die Komponenten in Reihe verdrahtet sind und die Steuerung lediglich feststellen kann, ob all der "Schalter" geschlossen oder geöffnet sind, jedoch nicht, welcher derselben geschlossen ist.
Zur Schaffung von zusätzlicher Sicherheit wird das zwischen Komponenten verschickte Zeichen wahlweise unter Verwendung von einem aus einer Anzahl von standardmäßigen Verschlüsselungsverfahren codiert.

Claims

1. Sicherheitskette für ein Aufzugsystem, gekennzeichnet durch:
eine Steuerung (14) in drahtloser Kommunikation mit einer Mehzahl von Komponenten-Knotenpunkten, wobei jeder Komponenten- Knotenpunkt wenigstens einen Sensor und eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit der Steuerung aufweist, wobei jeder Sensor eine Betriebsbedingung des Aufzugsystems überwacht, so dass bei Versagen der Betriebsbedingung die Einrichtung zum Kommunizieren mit der Steuerung ausgeschaltet wird; sowie
durch eine Einrichtung zum Senden wenigstens eines Zeichens von der Steuerung (14) zu jedem Komponenten-Knotenpunkt und zurück zu der Steuerung (14), wobei ein Nicht-Zurückkehren des Zeichens zu der Steuerung (14) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer signalisiert, dass das Aufzugsystem unsicher ist.

2. Sicherheitskette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Komponenten-Knotenpunkte folgendes aufweisen:
einen ersten Komponenten-Knotenpunkt, der sich an einem unteren Ende des Aufzugschachts (40) befindet und einen unteren Grenzschalter-Sensor (32; 32') aufweist;
einen zweiten Komponenten-Knotenpunkt, der sich an einem oberen Ende des Aufzugschachts (40) befindet und einen oberen Grenzschalter-Sensor (30; 30') aufweist;
einen dritten Komponenten-Knotenpunkt, der sich in einem Maschinenraum (16) befindet und einen Sensor (20; 20') für übermäßige Geschwindigkeit aufweist;
eine Mehrzahl von Stockwerktür-Komponenten-Knotenpunkten (34, 36, 38; 34', 36'; 38'), die sich jeweils in der Nähe einer Stockwerktür befinden und einen Stockwerktür-Sensor aufweisen; und wenigstens einen Aufzugkabinen-Komponenten-Knotenpunkt (22, 24, 26; 22', 24', 26'), der sich an einer Aufzugkabine (28) befindet und einen Inspektionsschalter-Sensor, einen Notstoppschalter- Sensor und einen Aufzugkabinentür-Sensor beinhaltet.

3. Sicherheitskette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung in jedem Komponenten-Knotenpunkt einen drahtlosen Sender/Empfänger (52, 54, 56) aufweist.

4. Sicherheitskette nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung eine Verbindung mit einem drahtlosen Sender/Empfänger (50) beinhaltet.

5. Sicherheitskette nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen drahtlosen Sender/Empfänger (52, 54, 56) auf jedem von dem Aufzugsystem bedienten Stockwerk, wobei alle Komponenten-Knotenpunkte auf einem Stockwerk den gleichen drahtlosen Sender/Empfänger auf diesem einen Stockwerk verwenden.

6. Sicherheitskette nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichen in serieller Weise von der Steuerung (14) nacheinander zu jedem der Komponenten- Knotenpunkte geführt wird.

7. Sicherheitskette nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Aufzugsystem aufgrund des Nicht-Zurückkehrens des Zeichens innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer für einen unsicheren Zustand aufweisend gehalten wird, ein zusätzliches Zeichen direkt zu jedem Komponenten-Knotenpunkt geschickt wird, um zu bestimmen, wo sich der unsichere Zustand befindet.

8. Sicherheitskette nach einem der Ansprüche 1-5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichen in paralleler Weise von der Steuerung (14) nacheinander jedem der Komponenten-Knotenpunkte zugeführt wird.

9. Sicherheitskette nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeichen verschlüsselt ist.