FR2937432A1

FR2937432A1 - Procede et dispositif de commande d'une charge de levage

Info

Publication number: FR2937432A1
Application number: FR0857167A
Authority: FR
Inventors: Francois Malrait; Stefan Capitaneanu
Original assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Current assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-04-23
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: CN102196982B; US20110166697A1; ES2640763T3; WO2010046275A1; US8584808B2; EP2337758A1; EP2337758B1; JP2012506352A; FR2937432B1; CN102196982A

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour commander une charge de levage, la commande de la charge étant réalisée selon un premier profil de commande qui comporte les étapes principales suivantes : - accélération de la charge en vue d'atteindre une première vitesse (ω ), - décélération de la charge suite à la réception d'un ordre de décélération (FLG1), - arrêt de la charge. Lorsque la charge reçoit un ordre de décélération (FLG1) alors qu'elle est à une vitesse courante inférieure à la première vitesse (ω ), le procédé comporte : - une étape de détermination d'une deuxième vitesse (ω ) inférieure à la première vitesse (ω ) et supérieure à la vitesse courante, ladite deuxième vitesse (ω ) ayant une valeur optimale pour minimiser le temps de parcours de la charge jusqu'à l'arrêt.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour commander une charge de levage tel qu'un ascenseur. L'invention concerne également un variateur de vitesse susceptible de mettre en oeuvre ledit procédé.

Le profil de commande d'une charge de levage tel qu'un ascenseur qui se déplace entre des étages comporte en règle générale les étapes principales suivantes: une accélération jusqu'à une première vitesse, la réception d'un ordre de décélération lorsque l'ascenseur a atteint un 1 o certain niveau, cet ordre pouvant être donné lors du passage de l'ascenseur devant un capteur externe, une première décélération jusqu'à une seconde vitesse inférieure à la première vitesse, la réception d'un ordre d'arrêt lorsque l'ascenseur est proche de l'étage 15 d'arrivée, cet ordre pouvant également être donné lors du passage de l'ascenseur devant un second capteur, une seconde décélération jusqu'à l'arrêt. Selon la durée pour atteindre la première vitesse suite à l'accélération et la durée pour atteindre la seconde vitesse suite à la première décélération, le profil peut 20 également comporter une étape de maintien de la vitesse de l'ascenseur à la première vitesse avant la première décélération et une étape de maintien à la seconde vitesse avant la seconde décélération. La première vitesse est réglée pour être la vitesse maximale à atteindre par l'ascenseur lors d'un trajet entre deux étages séparés de plusieurs niveaux. Or lorsque 25 l'ascenseur doit effectuer un trajet plus court, par exemple entre deux étages séparés d'un seul niveau, cette vitesse maximale n'est souvent jamais atteinte. Dans une telle situation l'ascenseur est tout de même commandé selon le profil de commande défini ci-dessus. L'ascenseur reçoit donc l'ordre de décélération avant d'avoir atteint sa vitesse maximale et débute donc la première décélération plus tôt selon un même 30 profil de vitesse que si la vitesse maximale avait été atteinte. Or, au moment de la réception de l'ordre de décélération, l'ascenseur n'a parcouru qu'une faible distance. Pendant toute la distance restante avant la réception de l'ordre d'arrêt, l'ascenseur se déplace donc à basse vitesse. La durée passée par l'ascenseur à la basse vitesse est donc très longue.

Le but de l'invention est de proposer un procédé de commande permettant de minimiser le temps passé à basse vitesse lorsque l'ascenseur effectue un trajet tel qu'il reçoit l'ordre de décélération avant d'avoir atteint sa vitesse maximale.

Ce but est atteint par un procédé de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour commander une charge de levage, la commande de la charge étant réalisée selon un premier profil de commande qui comporte les étapes principales suivantes : accélération de la charge en vue d'atteindre une première vitesse, 1 o décélération de la charge suite à la réception d'un ordre de décélération, arrêt de la charge, caractérisé en ce que lorsque la charge reçoit l'ordre de décélération alors qu'elle est à une vitesse courante inférieure à la première vitesse, le procédé comporte : une étape de détermination d'une deuxième vitesse inférieure à la 15 première vitesse et supérieure à la vitesse courante, ladite deuxième vitesse ayant une valeur optimale pour minimiser le temps de parcours de la charge jusqu'à l'arrêt, une étape de génération et d'application d'un second profil de commande remplaçant le premier profil de commande et comportant une étape 20 d'accélération de la charge jusqu'à l'atteinte de la deuxième vitesse suivie d'une étape de décélération et d'une étape d'arrêt. Selon une particularité de l'invention, le second profil de commande peut comporter une étape de maintien de la vitesse de la charge à la deuxième vitesse pendant une durée déterminée. 25 Selon une autre particularité, entre l'étape de décélération et l'étape d'arrêt, le second profil de commande comporte une étape de maintien de la vitesse de la charge à une troisième vitesse inférieure à la deuxième vitesse. Selon une autre particularité, à l'issue de l'étape de décélération, le second profil de commande comporte une étape de réception d'un ordre d'arrêt. 30 Selon une autre particularité, après réception de l'ordre d'arrêt, le second profil de commande comporte une étape de décélération jusqu'à l'arrêt. Selon une autre particularité, l'ordre de décélération ou l'ordre d'arrêt est envoyé par un capteur externe apte à détecter le passage de la charge de levage ou peut être envoyé par un automate connecté au variateur de vitesse.

L'invention concerne également un variateur de vitesse permettant de commander la charge de levage, la commande de la charge étant réalisée selon un premier profil de commande qui comporte les étapes suivantes : accélération de la charge en vue d'atteindre une première vitesse, réception d'un ordre de décélération, décélération de la charge, arrêt de la charge, caractérisé en ce que, lorsque la charge reçoit l'ordre de décélération à une vitesse courante inférieure à la première vitesse, le variateur de vitesse met en oeuvre : 1 o des moyens de détermination d'une deuxième vitesse inférieure à la première vitesse et supérieure à la vitesse courante, ladite deuxième vitesse ayant une valeur optimale pour minimiser le temps de parcours de la charge jusqu'à l'arrêt, des moyens de génération et de mise en oeuvre d'un second profil de 15 commande remplaçant le premier profil de commande et comportant une étape d'accélération de la charge jusqu'à l'atteinte de la deuxième vitesse suivie d'une étape de décélération et d'une étape d'arrêt. Selon une particularité de l'invention, le variateur comporte des moyens pour maintenir la vitesse de la charge à la deuxième vitesse pendant une durée déterminée. 20 Selon une autre particularité, le variateur de vitesse comporte des moyens pour maintenir la vitesse de la charge à une troisième vitesse inférieure à la deuxième vitesse. Selon une autre particularité, le second profil de commande comporte une réception d'un ordre d'arrêt. 25 Selon une autre particularité, le second profil de commande comporte une décélération jusqu'à l'arrêt suite à la réception de l'ordre d'arrêt. Selon une autre particularité, le variateur est connecté à un capteur externe apte à envoyer l'ordre de décélération ou l'ordre d'arrêt lorsque qu'il détecte le passage de la charge de levage. En variante, le variateur peut être connecté à un 30 automate programmable apte à envoyer l'ordre de décélération ou l'ordre d'arrêt. 5 15 20 25 30 D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : les figures 1A et 1B représentent respectivement un profil de vitesse et son profil de position correspondant suivis par un ascenseur se déplaçant entre deux étages en atteignant sa vitesse maximale, les figures 2A et 2B représentent respectivement un profil de vitesse et son profil de position correspondant suivis par un ascenseur se déplaçant entre deux étages sans atteindre sa vitesse maximale et sans application du procédé de commande de l'invention, - les figures 3A et 3B représentent respectivement un profil de vitesse et son profil de position correspondant suivis par un ascenseur se déplaçant entre deux étages sans atteindre sa vitesse maximale et avec application du procédé de commande de l'invention.

Comme déjà décrit précédemment, en référence à la figure 1 B, un profil de commande classique appliqué dans un variateur de vitesse pour commander une charge de levage telle qu'un ascenseur à l'aide d'un moteur électrique comporte les étapes principales suivantes : réception d'un ordre de départ pour déplacer l'ascenseur d'un étage à un autre, accélération selon une rampe d'accélération RA jusqu'à atteindre une vitesse maximale coR, réception d'un ordre de décélération (FLG1) par exemple à l'aide d'un premier capteur externe placé sur le trajet de l'ascenseur, décélération selon une rampe de décélération RD jusqu'à atteindre une basse vitesse coi, réception d'un ordre d'arrêt (FLG2) par exemple à l'aide d'un second capteur externe placé sur le trajet de l'ascenseur, décélération selon une rampe d'arrêt RS jusqu'à l'arrêt complet de l'ascenseur à l'étage voulu. Chaque capteur externe est disposé sur le trajet de l'ascenseur à une certaine distance avant l'étage d'arrivée souhaité pour respecter les distances de décélération et d'arrêt.

Ce type de profil de commande est mis en oeuvre en tenant compte de contraintes liées au confort de l'utilisateur. En effet, ce profil de commande doit être appliqué de manière confortable pour l'utilisateur. Pour cela, deux principes sont généralement appliqués : chaque rampe (accélération, décélération, arrêt) doit être appliquée suivant une accélération faible, au plus égale à 0,5 m/s2, les impulsions ou arrondis (jerk en anglais) en début et en fin de chaque rampe doivent être limitées, par exemple à une valeur comprise entre 0,2 et 0,5 m/s3.

Le profil de commande défini ci-dessus est idéal lorsque l'ascenseur se déplace de plusieurs niveaux car l'ascenseur dispose alors d'un temps suffisant pour atteindre sa vitesse maximale coR avant la réception de l'ordre de décélération (FLG1). En revanche, lorsque l'ascenseur effectue un trajet court entre deux étages, par exemple séparés d'un seul niveau, l'ordre de décélération (FLG1) peut être reçu avant que l'ascenseur n'ait eu le temps d'atteindre sa vitesse maximale coR. Dans ce cas, si l'ascenseur continue d'accélérer après la réception de l'ordre de décélération (FLG1), les distances d'arrêt à l'étage souhaité ne pourront pas être respectées ou si l'ascenseur est commandé en décélération selon le profil de commande défini ci- dessus, la basse vitesse coi sera atteinte très tôt et l'ascenseur sera donc amené à se déplacer très lentement à cette basse vitesse coi pour atteindre l'étage voulu comme représenté sur les figures 2A et 2B. Selon l'invention, lorsque le variateur de vitesse reçoit l'ordre de décélération (FLG1) alors que l'ascenseur est à une vitesse courante inférieure à sa vitesse maximale coR, le variateur détermine une deuxième vitesse coR' inférieure à la vitesse maximale coR et supérieure à sa vitesse courante, cette deuxième vitesse étant une vitesse optimale jusqu'à laquelle l'ascenseur peut continuer d'accélérer pour minimiser le temps de parcours jusqu'à l'arrêt tout en respectant les distances d'arrêt (voir figures 3A et 3B).

Pour déterminer cette vitesse optimale coR°', en référence à la figure 1 B, nous considérons par exemple le profil de commande suivant, linéaire par morceaux en accélération : - accélération yA pendant le temps Ta suivant une rampe d'accélération RA, maintien à la vitesse coR pendant un temps de palier Tp, accélération yD pendant le temps Td suivant une rampe de décélération RD,

maintien à la basse vitesse coi pendant un temps TL afin de parcourir la distance restante jusqu'à l'arrêt. Le calcul de la vitesse optimale coR PI se fait en respect des grandeurs

d'accélérations et d'impulsions pour maintenir un niveau de confort. Il se peut que le calcul de la vitesse optimale modifie les grandeurs d'accélération et d'impulsion 1 o comparées à la trajectoire initiale. Dans l'exemple que nous traitons ci-après, nous

considérons que la rampe d'accélération pour atteindre la vitesse optimale coR PI calculée est la rampe d'accélération RA du profil de commande initialement prévu et que la rampe de décélération appliquée après avoir atteint la vitesse optimale coR PI est

également la rampe de décélération RD du profil de commande initialement prévu. 15

A partir du profil de commande défini ci-dessus, avec co désignée comme la vitesse courante de la charge et 9 la position courante de la charge, on effectue le raisonnement suivant : 20 Entre 0 et Ta (phase d'accélération), nous avons :

co=cOo+7A•t e=(Oo t+2 yA t~ Ce qui donne en Ta :

COR=COo+YA• TA

1 2 eR =cwo.TA+2'YA.TA Soit avec TA = cOR ù Wo YA 2 2 25 Nous obtenons alors : eR = cOR ù 0o 2'YA Entre Ta et Ta+Tp, la vitesse étant constante, nous avons : = 0=0R +c0R•t Ce qui donne en Ta+Tp : OP = OR + 0R • TP Entre Ta+Tp et Ta+Tp +Td (phase de décélération), nous avons : (0 =°R -7D t O=OP+CI)R•tù1•7D•t2 2 Ce qui donne en Ta+Tp+Td : coR =coL +7D •TD 1 OD = OP + (l)R TD ù 2 YD T z D Avec TD=c')R-

YD On obtient alors : 2 2 2 2 = WR ùW OD 0 + wR °L + Q)R TP 2•YA 2•7D 15 Puis entre Ta+Tp+Td et TR=Ta+Tp+Td+TL, nous avons : =coL 0 = OD + coL • t Ce qui donne en TR : 2 2 2 2 eDd = OD + (l)L TL = ù (00 + WR ù ~L + Q)L TL 2•YA 2•7D sous la condition que TL>O, il vient alors : 10 • TP + Cl) R 20 TL = 2•YA 2•YD 2 2 2 2 WR ù W0 0R ù WL °Dd ùWR •TP ù ù L Nous obtenons alors : 2 2 2 2 _ 0 R ù O0 _ 0R ù WL TR=WRùW°+TP+WRùWL+ eDdùWR Tl' >0 2'YA 2'YD YA YD WL Avec : 2 2 2 2 WR ù 00 _ 0R ù WL ~R ù C00 , T = WR ù ~L et TeDd _0) _ R TP 2' YA 2' YD D L= YA YD WL Nous obtenons donc que le temps de parcours est une fonction de la vitesse coR. 1 o Si TL <0, cela signifie que la distance parcourue pendant les mouvements de fin d'accélération et décélération ont consommés trop de distance. Par conséquent, le temps TL doit être positif ce qui nous amène à poser les relations suivantes : 8 TA o _ wR 2 2 o) ° + O) + L YA YD 2.ODd co y = R Tp et 15 et à étudier la contrainte : ( 1 1 w R2 +°2 + wL2 w + `YA YD) 2 2'YA 2'YD °Dd ùcoR'TP ù T = L T = `YA YD i L 20 Pour remplir la condition TL 0 , il faut donc que (0R°2 ù 2(0: ' (0R ù (OR2 0 wL 0 Nous obtenons alors la relation suivante : 1 1 (Co °2 y 2) + R ù 2 Co .co R R ùco R 0 2•coL10 En résolvant cette équation du second degré, on obtient la vitesse optimale coR pt à atteindre tenant compte de la contrainte : (0Ropt = ùWRY + V(0RY2 + (0R°Z Afin de confirmer que la vitesse coRpt est bien la vitesse optimale permettant de minimiser le temps de parcours, il suffit d'étudier la fonction suivante et son évolution en fonction de coR : 2 2 2 2 Tù 0R -0)0 ù 0 R ù WL P TR~ WR ù 0° + TP +0')R ù WL + 2 • YA 2.0 R~ YA YD 0L / 1 + ,oR j.( '2-2.w R Y La variation de TR est déterminée à partir de sa dérivée : eDd 0)R 1 + 1 • (~JR w° ù ~?L + TP + ~YA YD ~YA YD YA YD 2•WL 2) 0R 0)R 1 1 + • (0)R7 + 0)R) dTR (0)R ù 1 + 1 _ ~YA YD dwR YA YD 0) / L GJRY 1_ + WR L Par définition c0R est supérieure à coi, il vient donc que la fonction TR est monotone 15 décroissante sur son espace de définition, c'est-à-dire coR dans [coi , coR pt]. Nous constatons donc que le temps TR est minimum lorsque COR est maximum permettant de justifier le choix de 0Ropt = ùcoR + VcoR72 + coR°Z . On obtient alors : Y v2 °z T = ù~R + \f~R + C,OR =ù 1 1 +

+ YA YD 1 1 + 1 1 + + `YA YD 1 YA YD TP opt WR = WR 2 2 CO 2 , eDd + 0 + ~L

YA YD 20 La vitesse optimale ainsi calculée est insérée dans un nouveau profil de commande déterminé par le variateur lorsque l'ordre de décélération (FLG1) est reçu alors que la vitesse maximale coR prévue dans le profil de commande initial n'a pas été atteinte. Ce second profil de commande est déterminé en tenant compte de la nouvelle vitesse optimale calculée coR', en respectant les deux principes définis précédemment liés aux accélérations et impulsions à appliquer pour garantir un confort optimal à l'utilisateur et en tenant compte de la distance restant à parcourir. Ce nouveau profil de commande comporte donc, après la réception de l'ordre de décélération (FLG1), les étapes suivantes : 1 o accélération jusqu'à la vitesse optimale coR PI calculée selon une nouvelle rampe d'accélération RA°pt tenant compte notamment de la distance restant à parcourir, décélération selon une nouvelle rampe de décélération RD°pt, tenant compte également de la distance restant à parcourir, jusqu'à atteindre la 15 basse vitesse c0L, réception de l'ordre d'arrêt (FLG2) par exemple à l'aide du second capteur externe placé sur le trajet de l'ascenseur, décélération selon la rampe d'arrêt RS jusqu'à l'arrêt complet de l'ascenseur à l'étage voulu. 20 Ce nouveau profil de commande peut notamment comporter une étape de maintien de la vitesse de la charge à la vitesse optimale coR PI pour créer un palier à cette vitesse pendant une durée déterminée, comprise en zéro et plusieurs secondes, et une étape de maintien de la vitesse de la charge à la basse vitesse coL pendant une certaine durée, pouvant aller de zéro à plusieurs secondes, avant la réception de 25 l'ordre d'arrêt (FLG2).

Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour commander une charge de levage, la commande de la charge étant réalisée selon un premier profil de commande qui comporte les étapes principales suivantes : accélération de la charge en vue d'atteindre une première vitesse (coR), décélération de la charge suite à la réception d'un ordre de décélération (FLG1), arrêt de la charge, 1 o caractérisé en ce que lorsque la charge reçoit l'ordre de décélération (FLG1) alors qu'elle est à une vitesse courante inférieure à la première vitesse (coR), le procédé comporte : une étape de détermination d'une deuxième vitesse (coR 1 t) inférieure à la première vitesse (coR) et supérieure à la vitesse courante, ladite deuxième 15 vitesse (coR 1t) ayant une valeur optimale pour minimiser le temps de parcours de la charge jusqu'à l'arrêt, une étape de génération et d'application d'un second profil de commande remplaçant le premier profil de commande et comportant une étape d'accélération de la charge jusqu'à l'atteinte de la deuxième vitesse 20 (coRt) suivie d'une étape de décélération et d'une étape d'arrêt.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second profil de commande comporte une étape de maintien de la vitesse de la charge à la deuxième vitesse (coR0Jt) pendant une durée déterminée.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, entre 25 l'étape de décélération et l'étape d'arrêt, le second profil de commande comporte une étape de maintien de la vitesse de la charge à une troisième vitesse (coL) inférieure à la deuxième vitesse (coRt)
4. Procédé l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, à l'issue de l'étape de décélération, le second profil de commande comporte une étape de 30 réception d'un ordre d'arrêt (FLG2).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que après réception de l'ordre d'arrêt (FLG2) le second profil de commande comporte une étape de décélération jusqu'à l'arrêt.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'ordre de décélération (FLG1) ou l'ordre d'arrêt (FLG2) est envoyé par un capteur devant lequel passe la charge de levage.
7. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'ordre de décélération (FLG1) ou l'ordre d'arrêt (FLG2) est envoyé par un automate connecté au variateur de vitesse.
8. Variateur de vitesse pour commander une charge de levage, la commande de la charge étant réalisée selon un premier profil de commande qui comporte les étapes suivantes : accélération de la charge en vue d'atteindre une première vitesse (coR), réception d'un ordre de décélération (FLG1), décélération de la charge, arrêt de la charge, caractérisé en ce que lorsque la charge reçoit l'ordre de décélération (FLG1) à une vitesse courante inférieure à la première vitesse (coR), le variateur de vitesse met en oeuvre : des moyens de détermination d'une deuxième vitesse (coR pt) inférieure à la première vitesse (coR) et supérieure à la vitesse courante, ladite deuxième vitesse (coRt) ayant une valeur optimale pour minimiser le temps de parcours de la charge jusqu'à l'arrêt, des moyens de génération et de mise en oeuvre d'un second profil de commande remplaçant le premier profil de commande et comportant une étape d'accélération de la charge jusqu'à l'atteinte de la deuxième vitesse (coRt) suivie d'une étape de décélération et d'une étape d'arrêt.
9. Variateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir la vitesse de la charge à la deuxième vitesse (WRpt) pendant une durée déterminée (Tp).
10. Variateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le variateur de vitesse comporte des moyens pour maintenir la vitesse de la charge à une troisième vitesse (coL) inférieure à la deuxième vitesse (coR pt)
11. Variateur selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le 5 second profil de commande comporte une réception d'un ordre d'arrêt (FLG2).
12. Variateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le second profil de commande comporte une décélération jusqu'à l'arrêt suite à la réception de l'ordre d'arrêt.
13. Variateur selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il est 1 o connecté à un capteur externe apte à envoyer l'ordre de décélération (FLG1) ou l'ordre d'arrêt (FLG2) lorsque qu'il détecte le passage de la charge de levage.
14. Variateur selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il est connecté à un automate apte à envoyer l'ordre de décélération (FLG1) ou l'ordre d'arrêt (FLG2).
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