HU215688B - Eljárás elektromechanikus motorral hajtott ajtó vezérlésére és szabályozására - Google Patents

Description

A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 4 lap ábra)

HU 215 688 Β

A találmány tárgya eljárás elektromechanikus motorral hajtott ajtó vezérlésére és szabályozására, amely ajtó mozgását érzékelők segítségével vezérlik, ahol a vezérlő- és szabályozóegység jel- és utasításfeldolgozásra való mikroprocesszorral van ellátva.

Az automatikusan működő ajtók vonatkozásában a legkülönbözőbb kialakítások ismertek, mint például karusszel forgóajtók, tolóajtók, íves tolóajtók, harmonikaajtók stb., amelyeket villamos motorral hajtanak. A vezérlésre és szabályozásra olyan egységet alkalmaznak, amely mikroprocesszorral van ellátva, amely lefutási programok alapján kívülről csatlakoztatandó érzékelőkkel vagy más biztonsági berendezésekkel kapcsolatban a megfelelően csatlakoztatott ajtó vezérléséről és szabályozásáról gondoskodik.

A fentiekben említett tolóajtónak egy lehetséges kialakítását ismerteti a DE 3940762 lajstromszámú közrebocsátási irat. Ennél az ajtónál olyan ajtóbiztonsági egységet alkalmaznak, amely az ajtó számára a biztonság szempontjából releváns funkciókat összefoglalja és feldolgozza.

A DE PS 42 07 705 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan karusszel forgóajtót ismertet, amelyet multitasking rendszer segítségével vezérelnek és szabályoznak. Egy adatfeldolgozó egység a mikroprocesszor és az ajtó összes funkcióját, amelyek magukba foglalják a vezérlést is, intem módon saját maga felügyeli.

A jelenleg piacon lévő összes vezérlőberendezés és rendszer közül egy sem képes arra, hogy egy különálló, az alkalmazott vezérlő és szabályozó áramköröktől független egységen keresztül kettős biztonságot nyújtson.

A találmány révén megoldandó feladat abban van, hogy automatikusan üzemeltetett, mikroprocesszor által vezérelt, illetve szabályozott ajtó számára megnövelt biztonságot nyújtsunk, amely manuális beavatkozásokat, illetve ellenőrzéseket is lehetővé tesz.

A feladat megoldására elektromechanikus motorral hajtott ajtó vezérlésére és szabályozására olyan eljárást hoztunk létre, amelynek során a találmány szerint a biztonság szempontjából releváns információkat és adatokat a mikroprocesszoros vezérlőberendezésben történő feldolgozás mellett egy járulékos biztonsági ellenőrző egységbe is eljuttatjuk és feldolgozzuk, és a biztonsági ellenőrző egység kimeneti jelét hibajelző egységbe vezetjük, amely a mikroprocesszoros vezérlőberendezés által történő közvetlen vezérlés mellett a motorhoz való közvetlen hozzáférésen keresztül a motort leállítja, ahol továbbá a mikroprocesszoros vezérlőberendezéshez szervizegység van csatlakoztatva. A bemeneti jelek mikroprocesszor által történő normális feldolgozása mellett a biztonság szempontjából releváns jeleket, amelyeket érzékelők vagy kapcsolók szolgáltathatnak, egyidejűleg biztonsági ellenőrző egységbe juttatjuk. A biztonsági ellenőrző egység megadott kritériumok szerint eldönti, hogy a rendszerben hiba lépett-e fel, és hogy ezen hiba miatt az ajtót le kell-e állítani. Amennyiben a biztonság szempontjából releváns hiba fordult elő, úgy ezt egy hibajelző egységgel közöljük, amely arról gondoskodik, hogy a csatlakoztatott ajtó motorja közvetlenül leállításra kerüljön.

így tehát egy kvázi redundáns vagy kétcsatornás rendszert hoztunk létre, amelynél a mikroprocesszoron belül is ugyanezt a jelet dolgozzuk fel. A kétcsatornás kialakítás biztosítja, hogy a biztonsági utak egyikének kiesése, azaz vagy a mikroprocesszor, vagy a biztonsági ellenőrző egység jelútjának kiesése esetén a csatlakoztatott ajtó mindenképpen nyugalmi helyzetbe jusson, és ezáltal a felhasználó személyek védve legyenek.

A megnövelt biztonság eléréséhez egy további lépés, hogy egy ellenőrző időkapcsolást (watch-dogtimer) alkalmazzunk, amely nem a mikroprocesszoron belül, hanem ezen kívül helyezkedik el. Ezt az ellenőrző időkapcsolást viszont a mikroprocesszor indítja, úgyhogy a mikroprocesszor kiesése esetén önműködően a csatlakoztatott rendszer is nyugalmi helyzetbe kerül. Az ajtórendszer újbóli beüzemelése csak abban az esetben lehetséges, ha a biztonsági ellenőrző egység működésbe lépésekor manuális visszaállítás-indítás valósul meg.

A mikroprocesszoros vezérlőberendezéshez csatlakoztatott szervizegység a kezelő személyzetet képessé teszi arra, hogy a teljes rendszert az összes, biztonság szempontjából releváns művelettel ellenőrizhesse. Ez például manuális kapcsolók segítségével történhet meg. Egy kapcsoló működtetésével, ezáltal egy fix jel szolgáltatható, amelynek révén egy programlefutás alapján például az ajtó fékezését az érzékelő berendezés egy stopjelének hatására megszakítjuk, úgyhogy ezt a feladatot a teszt számára a biztonsági ellenőrző egységnek át kell vennie.

Az összes fellépő hibát vagy egy különálló hibakijelző, vagy a biztonsági ellenőrző egységnek egy hibakijelzőjén keresztül kijelezzük. Ez vagy akusztikailag, vagy optikailag, vagy egyidejűleg mindkét módon történhet.

A találmányt az alábbiakban egy előnyös kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán kettős biztonságot nyújtó vezérlő- és szabályozóberendezés kapcsolási elve, a

2. ábrán egy biztonsági ellenőrző egység, a

3. ábrán redundáns felépítésű biztonsági rendszer elvi kapcsolása, és a

4. ábrán mikroprocesszoros vezérléssel ellátott szervizegység látható.

Az 1. ábrán látható 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés alapvető összekapcsolása a csatlakoztatandó, biztonság szempontjából releváns ágakkal, valamint 27 biztonsági ellenőrző egységgel és ennek 47 hibajelző egységével, egy ellenőrző 25 időkapcsolással (watchdog-timer) együtt. Alapvetően még egyszer rögzítenünk kell, hogy ezen vezérlési, illetve szabályozási elv független a csatlakoztatandó ajtótípustól, és így automatikusan működtetett ajtók bármilyen vezérlésénél és/vagy szabályozásánál alkalmazható. A különböző 2, 5, 7 programmódusok információit 3,4, 6 és 8 összeköttetéseken keresztül juttatjuk az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe. Az ezenkívül csatlakoztatott, biztonság szempontjából releváns egységek, mint 9 érzékelő, 11 reteszelő egység, további 13 érzékelő, 15 kapcsoló, 17 biz2

HU 215 688 Β tonsági megállító eszköz szintén 10, 12, 14, 16 és 18 összeköttetéseken keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezéssel vannak kapcsolatban. A 2 programmódusnak egy, például különösen érzékeny tartománya az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésben történő feldolgozás mellett szintén a 3 összeköttetésen keresztül a 27 biztonsági ellenőrző egységhez kerül továbbításra. A 27 biztonsági ellenőrző egység ennél a kiviteli példánál kétcsatornás jelleget biztosít, mivel a 27 biztonsági ellenőrző egység függetlenül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezéstől, 47 hibajelző egységgel összekapcsolva képes arra, hogy a csatlakoztatott 33 motort leállásra kényszerítse.

Mivel a 27 biztonsági ellenőrző egység a 33 motor esetleges blokkolásához közvetlenül hozzáfér, ezért a 33 motor által 32 összeköttetésen keresztül 31 kódolónak juttatott jel a 29 összeköttetésen keresztül a 27 biztonsági ellenőrző egységbe vezetendő. A 31 kódolóegység egyidejűleg 30 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezéssel is kapcsolatban van. így tehát a 33 motor forgásirányára és sebességére vonatkozó jelzés egyidejűleg az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe és a 27 biztonsági ellenőrző egységbe is kerül.

Amennyiben például az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés műszaki hiba miatt lekapcsolási ágában nem működőképes, úgy a 27 biztonsági ellenőrző egység a 28 összeköttetésen keresztül a 47 hibajelző egységet működteti. Ezen 47 hibajelző egység így például vezérlő 42 összeköttetésen keresztül 35 relét meghúzásra, illetve a kapcsolástól függően elengedésre kényszerítheti, úgyhogy 37 érintkezők a 33 motor 38 motorvezérlését megszakítják. Az alkalmazott egyenáramú 33 motortól függően ez a 33 motor például fékező ellenálláson működhet, vagy közvetlenül rövidre zárható. Ennek hatására a csatlakoztatott ajtó közvetlenül megállásra kényszerül. A vezérlő 42 összeköttetés a 35 relé működtetése mellett ezen jelet egyben a 43 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe továbbítja.

Az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés rendeltetésszerű működésének biztosítása érdekében az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés egy ellenőrző 25 időkapcsolásnak 26 triggerjelet szolgáltat. Ezen 25 időkapcsolás a 47 hibajelző egységbe 40 visszaállító jelet juttat. Ez is azt mutatja, hogy az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés biztonsági működéséről gondoskodtunk. Amennyiben ugyanis az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés a 33 motort nem bírná leállítani, mivel esetlegesen működésképtelenné vált, úgy ebben az esetben az ellenőrző 25 időkapcsolás a 47 hibajelző egységbe egy megfelelő jelzést juttatna, és maga a 47 hibajelző egység állítaná le a 33 motort. Amennyiben a 33 motor leállítása a mellékág lekapcsolása által, azaz a 27 biztonsági ellenőrző egységen keresztül történt, úgy alapvetően a vezérlésben hiba fordult elő. Ez indokolná, hogy az ajtó ne lendülhessen közvetlenül önlökés révén mozgásba, hanem a teljes berendezés csak tudatosan, manuális 24 visszaállításindítás révén legyen ismét beüzemeltethetően működtetve. Ezen 24 visszaállítás-indítás egyrészt a 23 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros berendezés felé, másrészt 50 összeköttetésen keresztül közvetlenül a 27 biztonsági ellenőrző egység felé kerül továbbításra, úgyhogy itt is biztosított a kétcsatornás jelleg, függetlenül a 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezéstől.

A 47 hibajelző egység viszont az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés által a 46 összeköttetésen keresztül tesztelendő. Ebben az esetben a 34 relét vezérlő 45 összeköttetésen keresztül működtetjük. A 34 relé működtetéséről a visszajelzés a 44 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlésbe jut. A 34 relé 36 érintkezőivel a 33 motor 38 motorvezérlését megszakítja. A 34 relé működtetésével egyidejűleg a 48 összeköttetésen keresztül a 49 hibajelzés is működésbe lép. A 49 hibajelzés vagy akusztikai jelet, vagy optikai kijelzést biztosíthat, hogy a kezelő személyzet, illetve a karbantartó közvetlenül értesítést kapjon a rendszerben fellépő hibák jellegéről.

Egy további biztonsági intézkedés abban van, hogy a 33 motor 39 összeköttetésen keresztül 65 motoráramellenőrző egységgel van kapcsolatban. A 65 motoráram-ellenőrző egység 41 összeköttetésen keresztül is folyamatosan küld jeleket az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe.

A fentiekben már említett, különböző csatlakozási lehetőségeken kívül a választott sebességről szóló információ a 19 sebességjelző felől a 20 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe jut. Ezenkívül karusszel forgóajtó esetén az információ a 21 nyugalmi helyzetről (X helyzet) a 22 összeköttetésen keresztül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe kerül.

A fentiekben leírt automatikus üzemelés mellett arra is van lehetőség, hogy az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésre 66 szervizegységet csatlakoztassunk, amely lehetővé teszi, hogy járulékos manuális kapcsolókon keresztül a teljes rendszer kétcsatornás biztonsági ellenőrző egységét teszteljük. Ehhez viszont szükség van arra, hogy az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésen belül egy lefutási program az ajtó fékezését az érzékelő elrendezés stopjelének hatására megszakítsa, így lehetővé válik, hogy a legkülönbözőbb kapcsolókon keresztül, mint például 67 tesztstop, 68 automata, 69 szervo, 70 pozíció, különböző kiviteli alakokat és ezáltal egyben biztonsági funkciókat teszteljünk, hogy megállapítsuk, hogy a gyártó által megadott tűrési tartományban vannak-e, vagy sem (lásd 4. ábra). Ezen intézkedés biztosítja, hogy a különböző értékek változását időben felismerjük, és így a kezelő személyzet képessé tehető arra, hogy a vezérlésben megelőző karbantartás alapján megfelelő intézkedéseket foganatosítson, hogy a tesztüzemet követően az ajtó normális üzemben ne hibásodjon meg.

A 2. ábrán szemléltettük a 27 biztonsági ellenőrző egység működését. Az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés az ajtó lefékezését követően, normális úton az 52 összeköttetésen keresztül 53 összehasonlító egységnek normális 51 visszaállító jelet szolgáltat. Az

HU 215 688 Β összehasonlító egység 1-nél nagyobb vagy 1-gyel egyenlő jel esetén a visszaállító bemeneten keresztül

RS-flipflopot kapcsol, ezáltal az 54 RS-flipflop működésbe lép, és a 3 összeköttetésen keresztül érkező stopjel esetén 55 összeköttetésen át S bemenetén keresztül működtethető. Az 54 RS-flipflop előkészített jelet juttat 61 összeköttetésen keresztül 60 ÉS kapuhoz. így például vészmegállítás kerül tárolásra. Ezen stopjel a 3 összeköttetésen keresztül egyben 56 monoflophoz kerül, aminek hatására az 56 monoflop átkapcsol, és az ajtó fékezési útjától függően egy meghatározott időtartamig low jelet állít elő. Ez az időtartam a várakozási időnek felel meg, amely alatt normál esetben az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésnek az ajtót meg kell állítania. A beállított idő elteltével az 56 monoflop ismét 1-re kapcsol vissza, és ezt az információt 71 összeköttetésen keresztül 59 ÉS kapuhoz juttatja. Amennyiben az előre megadott időn belül amely a csatlakoztatott ajtótól függ - a 33 motor nem kerül nyugalmi helyzetbe, a 31 kódoló a 29 összeköttetésen keresztül továbbra is küldi impulzusait az 58 mono flopnak. Az 58 monoflop kimenete 72 összeköttetésen keresztül szintén az 59 ÉS kapuval van kapcsolatban. Amennyiben az 59 ÉS kapu mindkét bemenetén high jel van jelen, úgy az 59 ÉS kapu kimenete szintén high szintre kapcsol, és ezt az információt a 73 összeköttetésen keresztül az ez után kapcsolt 60 ÉS kapunak továbbítja. Mivel ebben az esetben az ajtó még nincs álló helyzetben, a 61 összeköttetésen keresztül az 54 RS-flipflopról is high jel jut a 60 ÉS kapu második bemenetére. Ennek következtében a 60 ÉS kapu kimenetén szintén high jel van jelen, amely 62 összeköttetésen keresztül a 63 RS-flipflopot kapcsolja. Ezáltal a 63 RS-flipflop átbillen, és a 28 összeköttetésen keresztül rendszerhibát jelent a 47 hibajelző egységnek, amely, ahogy a fentiekben már leírtuk, a 33 motort leállítja. Ezzel egyidejűleg 64 hibajelzés valósul meg, amely jelzi, hogy az ajtó a 27 biztonsági ellenőrző egységen keresztül álló helyzetbe jutott. Az ajtó kizárólag egy 24 visszaállítás-indítás révén helyezhető ismét üzembe. Ezen 24 visszaállítás-indítás 50 összeköttetésen keresztül a 27 biztonsági ellenőrző egységhez kerül továbbításra, amely az 57 összeköttetésen keresztül az 56, 58 monoflopokat, valamint a 63 RS-flipflopot ismét visszabillenti.

Amennyiben ebben az esetben az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezés képes arra, hogy az ajtó normális fékezését biztosítsa, úgy az 51 visszaállító jel hatására az 53 összehasonlító egység is visszakapcsol, úgyhogy lehetővé válik, hogy az 54 RS-flipflopot - amelyben a tárolt vészstop még működésben van - ismét ellenőrzés céljából működtessük. A rendszer fentiekben leírt kapcsolási elrendezése tehát az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezéstől függetlenül kétcsatornás biztonsági ellenőrző berendezésként működik.

A fentiekben leírt kapcsolási elrendezés és ezáltal redundáns kiviteli alak természetesen, ahogy a 3. ábrán bemutattuk, bármilyen bemeneti jel, úgymint 2, 5, 7 programmódus, 9, 13 érzékelő, 11 reteszelő egység, 15 kapcsoló, 17 biztonsági megállító eszköz, 19 sebességjelző, valamint 21 nyugalmi helyzet jel esetére megvalósítható, ahol egyrészt az információkat közvetlenül az 1 mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe vezetjük, és másrészt közvetlenül a 27 biztonsági ellenőrző egységbe is juttatjuk. A 27 biztonsági ellenőrző egység ebben az esetben is ugyanúgy működik, mint ahogy a fentiekben leírtuk, csak a kapcsolási elrendezést megfelelően kibővítettük.

így tehát a csupán példaként említett kapcsolók segítségével az információáram megszakítható, ami kényszerűen a második csatorna igénybevételéhez és ezáltal egyidejűleg a hardver és szoftver ellenőrzéséhez vezet. Ezen biztonsági ellenőrzés a manuális kapcsolókon keresztül előnyösen sorban történik.

Claims (9)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás elektromechanikus motorral hajtott ajtó vezérlésére és szabályozására, amely ajtó mozgását érzékelők segítségével vezéreljük, ahol a vezérlő- és szabályozóegység jel- és utasításfeldolgozásra való mikroprocesszorral van ellátva, azzal jellemezve, hogy a biztonság szempontjából releváns információkat és adatokat a mikroprocesszoros vezérlőberendezésben (1) történő feldolgozás mellett egy járulékos biztonsági ellenőrző egységbe (27) is eljuttatjuk és feldolgozzuk, és a biztonsági ellenőrző egység (27) kimeneti jelét hibajelző egységbe (47) vezetjük, amely a mikroprocesszoros vezérlőberendezés (1) által történő közvetlen vezérlés mellett a motorhoz (33) való közvetlen hozzáférésen keresztül a motort (33) leállítja, ahol továbbá a mikroprocesszoros vezérlőberendezéshez (1) szervizegység (66) van csatlakoztatva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hibajelző egységhez (47) egy, a mikroprocesszoros vezérlőberendezés (1) által kiváltott ellenőrző időkapcsolást (25) rendelünk hozzá.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ellenőrző időkapcsolás (25) hibás kiváltása esetén a motort (33) a hibajelző egység (47) segítségével leállítjuk.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a biztonsági ellenőrző egységbe (27) és a mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe (1) egy, a motorhoz (33) társított kódoló (31) jeleit juttatjuk.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motor (33) motoráramát motoráram-ellenőrző egység (65) segítségével ellenőrizzük, és a jelet a mikroprocesszoros vezérlőberendezésbe (1) juttatjuk.
6. 6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motornak (33) a biztonsági ellenőrző egységen (27) keresztül történő lekapcsolása esetén az ajtó további üzemelését csak abban az esetben tesszük lehetővé, ha visszaállítás-indításon (24) keresztül, manuális indító utasítás kerül kiadásra.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy hiba előfordulása és a mikroprocesszoros vezérlőberendezés (1) által történő felismerése esetén ezen hibát a hibajelzésen (49) keresz4

   HU 215 688 Β tül kijelezzük, amely hiba alapján a motort (33) lekapcsoljuk.
8. 8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy hiba előfordulása és a biztonsági ellenőrző egység (27) által történő felismerése esetén ezen hibát a hibajelzésen (64) keresztül kijelezzük, amely hiba alapján a motort (33) lekapcsoljuk.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szervizegység (66) segítségével a biztonsági el5 lenőrző egységet (27) teszteljük.