PT1529251E - Mass determination for automatic sliding door and lift door control systems - Google Patents
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Abstract
Description
11
DESCRIÇÃO "DETERMINAÇÃO DA MASSA PARA SISTEMAS DE COMANDO DE PORTAS DESLIZANTES E DE PORTAS DE ELEVADORES" 0 presente invento diz respeito tanto a um método como a um dispositivo de controlo de um sistema de portas operado electricamente por meio de uma unidade de comando de portas, que se configura a si própria, sendo que o sistema de portas é movimentado por meio de um dispositivo de accionamento eléctrico.DESCRIPTION " MASTER DETERMINATION FOR SLIDING DOOR AND DOOR DOOR CONTROL SYSTEMS " The present invention relates both to a method and to a control device of a door system electrically operated by means of a self-configuring door control unit, the door system being moved by means of an electric drive device.
Os sistemas de portas que são movimentados por meio de dispositivos de accionamento eléctricos e, de modo especial, que são accionado de forma automática, como é o caso, por exemplo, das portas de correr automáticas ou das portas de elevadores, estão sujeitos às disposições de normas internacionais como, por exemplo, da norma CSA B44-M94, da norma CEN EN81:1:1985, da norma ASME A17.1-1996 e da norma ASME A17.1-2000, nas quais, entre outras coisas, é determinada a energia cinética máxima admitida para sistemas de portas desse tipo. A patente europeia EP 0 848 309 AI descreve um dispositivo de monitorização e de limitação da força de fecho estática de uma porta que é movimentada por meio de um motor de accionamento. Um dispositivo de comando, tal como o que é descrito na patente europeia EP 0 848 309 Al, está associado não só a um esforço elevado em termos de manutenção, e aos custos inerentes, mas também à instalação e ao ajuste do dispositivo de comando a um sistema de porta, e, por exemplo, a um sistema de elevadores, demonstrou não só implicar gastos de tempo extremamente 2 elevados, mas também estar associado a custos muito elevados.Door systems which are moved by means of electrically driven devices and, in particular, that are actuated automatically, as in the case, for example, of automatic sliding doors or elevator doors, are subject to the provisions international standards such as CSA standard B44-M94, CEN EN81: 1: 1985, ASME A17.1-1996 and ASME A17.1-2000, in which, among other determined the maximum kinetic energy allowed for such door systems. EP 0 848 309 AI discloses a device for monitoring and limiting the static closing force of a door which is moved by means of a drive motor. A control device, such as that described in European patent EP 0 848 309 A1, is associated not only with a high maintenance effort and with the inherent costs but also with the installation and adjustment of the control device to a door system, and for example an elevator system, has not only been shown to involve extremely high time costs but also to be associated with very high costs.
Em face do exposto, o presente invento tem por objectivo a disponibilização seja de um método, seja de um dispositivo do tipo do que é descrito no início da presente, que permita evitar as desvantagens anteriormente referidas e que, por comparação com os dispositivos e métodos actualmente existentes, e, em especial, no que diz respeito ao tempo necessário para a instalação e para a manutenção do sistema de portas e aos custos associados, sejam optimizados.In the light of the foregoing, the object of the present invention is to provide either a method, whether of a device of the type described hereinbefore, which allows to avoid the disadvantages previously mentioned and which, by comparison with the devices and methods currently available, and in particular as regards the time required for the installation and maintenance of the door system and the associated costs, are optimized.
Trata-se de um objectivo que, de acordo com o presente invento, é satisfeito através do facto de, para a configuração da unidade de comando da porta, a massa do sistema de portas ser automaticamente determinada, para o que o sistema de portas, durante, pelo menos, um curso controlado é acelerado de forma regulada e, em seguida, é novamente parado, o que faz com que a tensão do motor do dispositivo de accionamento seja definida. Assegura-se desta forma que para qualquer sistema de portas equipado com uma unidade de comando concebida de acordo com o presente invento seja garantido que o sistema só seja operado quando as velocidades de fecho admitidas máximas e a energia cinética admitida máxima do sistema de portas, definidas através de normas internacionais, não sejam ultrapassadas. Através da determinação automática da massa, o esforço inerente à instalação do sistema de portas regista uma redução considerável e, por outro lado, a segurança do sistema de portas também regista um aumento, uma vez que, já antes de ser assumido o modo de operação normal, é assegurado automaticamente que os valores limite, 3 relevantes em termos de segurança não são ultrapassados. Além disso, os custos também registam uma redução, a qual se fica a dever, de modo especial, ao facto de, através do presente invento, o esforço necessário para o ajuste da unidade de comando da porta a diversos motores e mecanismos de portas sofrer uma redução considerável. A tensão do motor do dispositivo de accionamento é determinada, de modo vantajoso, por meio da modulação da duração do impulso. Desta forma, torna-se possivel determinar de modo muito preciso a aceleração do sistema. 0 atrito registado no sistema, um ou mais contrapesos e a tensão eléctrica do dispositivo de accionamento são utilizados, de forma vantajosa, como parâmetros iniciais para a determinação automática da massa. No entanto, e para efeitos de calibração, o atrito deverá ser o mais negligenciável possivel. Eventualmente, são ainda utilizadas, como demais grandezas iniciais, o tempo, a velocidade momentânea e a velocidade inicial de uma rampa de aceleração predefinida, de forma vantajosa, por meio da modulação da duração do impulso. Torna-se assim possivel calcular a massa efectiva e inerte do sistema em cada momento da rampa de aceleração.It is an object which, according to the present invention, is satisfied by the fact that for the configuration of the door control unit the mass of the door system is automatically determined, for which the door system, during at least one controlled stroke is accelerated in a regulated manner and then stopped again, which causes the motor voltage of the drive device to be defined. It is thus ensured that for any door system equipped with a control unit designed in accordance with the present invention it is ensured that the system is only operated when the maximum allowed closing speeds and the maximum permitted kinetic energy of the door system, defined by international standards, are not exceeded. By automatically determining the mass, the effort involved in the installation of the door system is considerably reduced and, on the other hand, the safety of the door system also increases, since even before the operating mode is assumed normal, it is automatically ensured that the safety limit values are not exceeded. In addition, the costs are also reduced, which is due in particular to the fact that, through the present invention, the effort required to adjust the door control unit to various door motors and door mechanisms suffer considerable reduction. The motor voltage of the drive device is advantageously determined by modulating the pulse duration. In this way, it is possible to determine very precisely the acceleration of the system. The friction recorded in the system, one or more counterweights and the electrical voltage of the drive device are advantageously used as initial parameters for automatic mass determination. However, and for calibration purposes, friction should be as negligible as possible. Optionally, the time, momentary velocity and initial velocity of a preset acceleration ramp are advantageously used, as well as other initial quantities, by means of pulse duration modulation. It is thus possible to calculate the effective and inert mass of the system at each moment of the acceleration ramp.
Para determinação da massa são executados, de forma vantajosa, um curso de fecho e um curso de abertura. Na medida em que, desta forma, são levadas a cabo duas determinações da massa, podem ser compensados contrapesos durante o cálculo.In order to determine the mass, a closing stroke and an opening stroke are advantageously carried out. To the extent that two determinations of the mass are carried out in this way, counterweights can be compensated during the calculation.
Os cursos de determinação da massa iniciam-se e terminam, de forma vantajosa, numa posição de descanso. No entanto, 4 por uma posição de descanso não se entende apenas a posição em que a porta do sistema de elevadores está (praticamente) totalmente aberta ou (praticamente) totalmente fechada. Devem também ser tidas em consideração como posições de descanso quaisquer outras posições do sistema de elevadores, desde que, na posição em causa, o sistema de porta não seja consideravelmente movimentado. A fim de que os componentes de atrito do sistema de portas, aquando da calibração, possam ser essencialmente negligenciáveis, torna-se particularmente vantajoso, atendendo ao objectivo que se pretende alcançar, iniciar e terminar os cursos de determinação da massa com uma velocidade lenta, ou seja, com uma velocidade extremamente lenta.The mass determination courses begin and end, advantageously, in a rest position. However, by a rest position it is not only understood the position in which the door of the elevator system is (practically) totally open or (practically) totally closed. Any other position of the lift system shall also be taken into account as rest positions provided that the door system is not considerably moved in the position in question. In order that the friction components of the door system at the time of calibration can be essentially negligible, it is particularly advantageous, in view of the intended purpose, to initiate and terminate the mass determination courses with a slow, that is, at an extremely slow speed.
Será vantajoso o curso controlado do sistema de portas englobar, pelo menos, duas fases, sendo que, durante a primeira fase, perante uma aceleração continua, é determinado o atrito do sistema e sendo que, em seguida, durante uma segunda fase, perante uma aceleração continua, se procede à determinação da massa do sistema por meio de uma velocidade momentânea do sistema. Torna-se assim possível, durante a determinação da massa, manter uma tolerância pretendida de 20% ou inferior. A utilização de um dispositivo de acordo com o presente invento torna-se então particularmente vantajosa sempre que o sistema de portas a ser comandado disponha de, pelo menos, dois componentes da porta, que estejam ligados ao dispositivo de accionamento por meio de um dispositivo mecânico de transmissão de forças, como, por exemplo, por meio de uma correia dentada. 5It will be advantageous if the controlled course of the door system comprises at least two phases, wherein during the first phase, at a continuous acceleration, the friction of the system is determined and then during a second phase, acceleration is continued, the mass of the system is determined by means of a momentary velocity of the system. It is thus possible during the mass determination to maintain an intended tolerance of 20% or less. The use of a device according to the present invention is then particularly advantageous when the door system to be controlled has at least two door components which are connected to the drive device by means of a mechanical device such as by means of a toothed belt. 5
Através da descrição de um exemplo de execução do presente invento, descrição essa que é feita com base nos desenhos, e através das reivindicações subjacentes, podem ser apreendidas as demais vantagens e particularidades inerentes ao presente invento.Throughout the description of an exemplary embodiment of the present invention, which description is made on the basis of the drawings, and through the underlying claims, the other advantages and peculiarities inherent to the present invention can be understood.
Assim, os desenhos mostram:Thus, the drawings show:
Figura 1 um diagrama em bloco do comando do elevador, e Figura 2 um sistema de elevadores. A figura 1 mostra um comando de um elevador concebido de acordo com o presente invento, sendo que a unidade de comando da porta 1 está ligada ao dispositivo de accionamento 2. 0 dispositivo de accionamento 2, o qual, idealmente, será constituído por um motor eléctrico, está ligado ao sistema de portas 3. Através de uma união dos componentes 2 e 3, ligação essa que, de preferência, deverá ser uma união positiva, torna-se possível determinar a movimentação da porta, o que pode ser feito, por exemplo, através da medição das rotações do motor. Esta ligação é concebida de modo a que, por exemplo, e tal como é mostrado na figura 2, os componentes da porta 5, que são componentes do sistema de portas 3, estejam unidos à roda dentada do motor do dispositivo de accionamento 2 por meio de uma correia dentada. Um terminal manual 4 está ligado à unidade de comando da porta 1. Os componentes 1, 2 e 4 podem enviar uns aos outros sinais de medição e de comando. Através do terminal manual 4 podem, eventualmente mediante a utilização de uma ferramenta de manutenção própria, ser levadas a cabo regulações na unidade de comando da porta 1, o que, por exemplo, pode ser conseguido mediante a introdução de parâmetros, podendo igualmente também ser 6 lidos valores da unidade de comando da porta 1. Será vantajoso se os dados possíveis do motor do dispositivo de accionamento 2 forem sendo guardados numa unidade de memória da unidade de comando da porta 1. A figura 2 mostra um dispositivo de um elevador no qual é utilizado um comando da porta concebido de acordo com o presente invento. Por sua vez, a unidade de comando da porta 1, que está representada de forma meramente esquemática, também está ligada ao dispositivo de accionamento 2 e ao terminal manual 4. Tanto o dispositivo de accionamento, como a unidade de comando da porta 1 estão ligados ao sistema de portas 3, que, no caso vertente, é constituído pela porta da cabine 5, que tem dois componentes, e pelos contrapesos 7. Uma ou mais portas de patamar 6, que podem ser constituídas, por exemplo, por dois componentes, e que estão instaladas em vários andares, constituem, pelo menos temporariamente, em função da posição da cabina do elevador 8, elementos do sistema de porta 3 e estão ligadas, particularmente de forma mecânica, com a porta da cabina 5. A par da porta da cabina 5 e dos contrapesos 7, será vantajoso o dispositivo de accionamento 2 também estar ligado, de forma fixa, à cabina do elevador 8. Por outro lado, também será vantajoso a unidade de comando da porta 1 estar ligada à porta do elevador 8.Figure 1 is a block diagram of the elevator control, and Figure 2 is a system of elevators. Figure 1 shows a control of a lift designed in accordance with the present invention, the control unit of the door 1 being connected to the drive device 2. The drive device 2, which will ideally be constituted by a motor is connected to the door system 3. Through a connection of the components 2 and 3, which connection should preferably be a positive connection, it becomes possible to determine the movement of the door, which can be done by example, by measuring engine speeds. This connection is designed so that, for example, and as shown in figure 2, the components of the door 5, which are components of the door system 3, are connected to the motor sprocket of the drive device 2 by means of of a timing belt. A hand terminal 4 is connected to the control unit of port 1. Components 1, 2 and 4 can send each other measurement and control signals. If necessary, a manual maintenance tool can be set up via the hand-held terminal 4 in the control unit of the door 1, which can be achieved by entering parameters, for example. 6 shows values of the door control unit 1. It will be advantageous if the possible data of the motor of the drive device 2 is stored in a memory unit of the door control unit 1. Figure 2 shows a device of a lift in which a door handle designed in accordance with the present invention is used. In turn, the control unit of the door 1, which is merely schematically represented, is also connected to the drive device 2 and to the manual terminal 4. Both the drive device and the control unit of port 1 are connected to the door system 3, which, in the present case, consists of the cabin door 5, which has two components, and the counterweights 7. One or more landing doors 6, which may be constituted, for example, by two components, and which are installed on several floors, constitute, at least temporarily, depending on the position of the elevator car 8, elements of the door system 3 and are connected, particularly mechanically, with the door of the car 5. Along with the door of the car 5 and the counterweights 7, it will be advantageous that the drive device 2 is also fixedly connected to the elevator car 8. On the other hand, it will also be advantageous if the control unit of the door 1 is connected to the door the elevator 8.
As portas 5 e 6, cada uma delas constituída por dois componentes, dispõem, por exemplo, de dispositivos de comunicação ou de barreiras de luz para a abertura da porta. A energia cinética máxima admitida do sistema de portas deverá, de preferência, estar compreendida entre os 9,49 joules e os 10 joules, sempre que a porta inclua um dispositivo de comunicação ou uma barreira de luz para 7 comando da abertura da porta. Se não estiverem activos quaisquer dispositivos de abertura, a energia cinética máxima admitida deve estar compreendida entre os 3,39 joules e os 4 joules. A velocidade máxima admitida do sistema de portas depende da massa do sistema e da energia cinética. A determinação da massa é influenciada, de modo especial, pelo atrito registado no sistema 3, pelo ou pelos contrapesos 7, que são utilizados, por exemplo, para o fecho da porta do elevador 5, e pela tensão do motor instalado no dispositivo de accionamento 2.The doors 5 and 6, each constituted by two components, have, for example, communication devices or light barriers for opening the door. The maximum allowed kinetic energy of the door system should preferably be between 9.49 joules and 10 joules, whenever the door includes a communication device or a light barrier for controlling the door opening. If no opening devices are active, the maximum permitted kinetic energy shall be between 3,39 joules and 4 joules. The maximum allowed speed of the door system depends on the mass of the system and the kinetic energy. The mass determination is influenced in particular by the friction recorded in the system 3 by the counterweight (s) 7, which are used, for example, for the closing of the elevator door 5, and by the motor voltage installed in the drive device 2.
Para a determinação da massa é atribuída ao dispositivo de accionamento 2 da unidade de comando da porta 1 uma rampa de tensão. Para o motor 2 operado com uma tensão contínua aplica-se a seguinte equação de tensão para um motor de corrente contínua: {3J ϋΜ + % ‘ À força electromotora EMK do motor aplica-se a seguinte equação: Í2> Obk - sq . v mit V s= + Vp*,For determining the mass a drive ramp is assigned to the drive device 2 of the door control unit 1. For motor 2 operated with a direct voltage the following voltage equation applies for a DC motor: {3J ϋΜ +% 'The following equation applies to the EMC motor force of the motor: Obk - sq. v mit V s = + Vp *,
Nesta equação, Κλ é um factor de conversão, v0 corresponde à velocidade inicial do sistema de portas 3 e vPWM corresponde à percentagem da velocidade que se fica a dever à modulação da duração do impulso. À potência motora do motor tem de se aplicar: (3) Fm := K2 · i„ 8In this equation, Κλ is a conversion factor, v0 corresponds to the initial speed of the door system 3 and vPWM corresponds to the percentage of the speed that is due to the modulation of the pulse duration. The motor power of the motor must be applied: (3) Fm: = K2 · i "8
Fr corresponde à força de atrito do sistema e Fx corresponde à força de inércia para uma massa acelerada, ou seja, e no caso vertente, para a massa do sistema de portas 1.Fr corresponds to the friction force of the system and Fx corresponds to the inertia force for an accelerated mass, ie in the present case, for the mass of the door system 1.
Das equações (3) e (4) e da força de inércia para uma massa acelerada obtém-se a seguinte equação para a corrente do motor iM:From equations (3) and (4) and the inertia force for an accelerated mass the following equation is obtained for the motor current iM:
VV
Juntamente com as equações (1) e (2), obtém-se para a tensão do motor UM:Together with equations (1) and (2), one obtains for the motor voltage UM:
(6} U„(t):=Kl.v4(6) U "(t): = Kl.v4
De acordo com o presente invento, obtém-se assim para a tensão do motor UM uma rampa de tensão por meio da modulação da largura do impulso:According to the present invention, a voltage ramp is thus obtained for the voltage of the motor UM by means of pulse width modulation:
Se se comparar as equações (6) e (7), se resolver a partir de K3 * t e se integrar, por fim, por t, obtém-se a seguinte equação:If we compare equations (6) and (7), solve for K3 * t and finally integrate by t, we obtain the following equation:
99
Após determinação da constante de integração Ci obtém-se a seguinte equação para a massa do sistema mges: 0,5'Ks-t2-K, ·~^-·v-t-Fs-tAfter determination of the integration constant Ci, the following equation is obtained for the mass of the system mges: 0.5'Ks-t2-K, - - - - - -
__ (v-v0v-v0
Com base nas equações acima determina-se a massa inerte efectiva do sistema durante a rampa de aceleração. Como grandezas iniciais são utilizados o tempo t, a velocidade momentânea v e a velocidade inicial vo da rampa de aceleração.Based on the equations above, the effective inert mass of the system is determined during the acceleration ramp. As initial quantities, the time t, the momentary velocity v and the initial velocity v of the acceleration ramp are used.
Dado que, num exemplo de execução preferencial do presente invento, a unidade de comando da porta 1 apresenta um sistema de operação critico em termos de tempo, como, por exemplo, um microprocessador de 8 bits, começa por se escolher, para a determinação de valores de calibração, a velocidade de um sistema de portas 1 praticamente isento de atrito com uma massa da porta tão reduzida quanto possível.Since, in an exemplary preferred embodiment of the present invention, the door control unit 1 has a time critical operation system, such as an 8-bit microprocessor, it is chosen for the determination of calibration values, the speed of a door system 1 practically free of friction with a mass of the door as reduced as possible.
Desta forma torna-se possível determinar valores de calibração, numa primeira fase, de forma independente em relação ao atrito do sistema e ao contrapeso 7, em função da modulação da largura do impulso. Assim, por exemplo, torna-se possível guardar numa tabela os valores da velocidade determinados para diversas massas, a fim de não aumentar desnecessariamente a carga de trabalho do processador da unidade de comando da porta 1. Uma tabela deste tipo contém valores para a modulação da largura do impulso aquando do início da determinação da massa e para a velocidade da porta no final dos cursos de medição do sistema de portas 3. 10In this way it becomes possible to determine calibration values, in a first step, independently of the friction of the system and the counterweight 7, as a function of the pulse width modulation. Thus, for example, it is possible to store the speed values determined for various masses in a table in order not to unnecessarily increase the processor workload of the control unit of port 1. A table of this type contains values for the modulation of the pulse width at the beginning of the mass determination and for the door speed at the end of the door system measurement courses 3. 10
Para a determinação da massa propriamente dita, o ideal será o sistema de portas 3 ser acelerado a partir da posição de repouso em que está fechado, e ser deslocado, de forma regulada, ao longo de um percurso reduzido, com um comprimento de 10 cm, por exemplo, na direcção de abertura. Será preferível esta operação ser realizada com uma velocidade de 9 cm/s, a fim de, tanto quanto possível, impedir subidas rápidas e a ocorrência de componentes de atrito de aderência.In order to determine the mass itself, the door system 3 will ideally be accelerated from the rest position in which it is closed, and be adjusted, in a regulated manner, along a reduced path length of 10 cm , for example, in the opening direction. It will be preferred that this operation be performed at a speed of 9 cm / sec in order to, as far as possible, prevent rapid rises and occurrence of adhesion friction components.
Numa secção do percurso seguinte, e ao longo de uma distância de 10 ms de cada vez, o valor da modulação da largura do impulso é aumentado em, de preferência, 3 incrementos de cada vez, até ser atingido o valor final. Obtém-se desta forma uma aceleração praticamente constante. Nesta operação pode ser utilizado, por exemplo, um dispositivo de regulação de quatro quadrantes, sendo percorridos até, no total, 128 incrementos.In a section of the next course, and over a distance of 10 ms each time, the pulse width modulation value is increased by preferably 3 increments each time until the final value is reached. This gives an almost constant acceleration. In this operation, for example, a four-quadrant control device can be used, being traveled up to a total of 128 increments.
Utilizando-se o mesmo método, o valor da modulação da largura do impulso é reduzido até uma velocidade constante, a qual pode ser de 9 cm/s, por exemplo, após o que a porta é finalmente deslocada até uma posição de descanso em que fica aberta. Este processo pode então ser repetido de forma semelhante na direcção de fecho.By using the same method, the pulse width modulation value is reduced to a constant speed, which may be 9 cm / s, for example, after which the door is finally moved to a rest position in which is open. This process can then be repeated in a similar manner in the closing direction.
Uma vez que, no fim da rampa de aceleração definida pela modulação da largura do impulso, a alteração da velocidade se mantém praticamente constante, torna-se especialmente possível determinar a massa do sistema, com o auxílio da equação (9), nesta altura. 11Since, at the end of the acceleration ramp defined by the pulse width modulation, the change in velocity remains practically constant, it becomes especially possible to determine the mass of the system with the aid of equation (9) at this point. 11
De preferência, o atrito é calculado numa primeira secção de movimento, ou seja, por exemplo, durante os primeiros 10 cm de movimentação da porta à velocidade de 9 cm/s, por meio do valor actual da modulação da largura do impulso. O valor da modulação da largura do impulso regista um aumento à medida que o atrito vai aumentando.Preferably, the friction is calculated in a first movement section, i.e., for example, during the first 10 cm of door movement at a speed of 9 cm / s, by means of the current value of the pulse width modulation. The pulse width modulation value increases as the friction increases.
Os contrapesos 7 são compensados por meio de duas determinações da massa, ou seja, por meio de cursos de abertura e de fecho sequenciais. Através do método concebido de acordo com o presente invento torna-se possivel determinar a massa com uma tolerância suficientemente grande e observar de forma fiável os valores limite estipulados pelas normas em vigor para a operação do sistema de portas 3.The counterweights 7 are compensated by means of two determinations of the mass, i.e. by means of sequential opening and closing strokes. By the method designed in accordance with the present invention it is possible to determine the mass with a sufficiently large tolerance and to reliably observe the limit values stipulated by the standards in force for the operation of the door system 3.
Lisboa, 21 de Novembro de 2006Lisbon, November 21, 2006
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