doğrudan kata erişim özellikli asansör pozisyon kontrolü ve

Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
263
DOĞRUDAN KATA ERİŞİM ÖZELLİKLİ
ASANSÖR POZİSYON KONTROLÜ VE UYGULAMALARI
Altan Demir1, Erhan Ongun2
1,2
1
Mikosis Elektronik
[email protected], [email protected]
ÖZET
Günümüzde kullanılmakta olan standart kademesiz hızlı asansör kontrol sistemi ile
sağlanan katta duruş hassasiyeti, konforu ve daha birçok özellik doğrudan kata erişim
özellikli pozisyon kontrolü sayesinde daha üst bir seviyeye çıkarılmakta, özellikle yüksek
katlı ve yoğun trafikli binalarda dikkat çekici avantajlar, üstünlükler ve performans
sağlanmaktadır. Nominal seyir hızı ve hedef kata olan seyir mesafesine göre üretilen ve
seyir süresince kontrol edilen pozisyon S-eğrisi ile pozisyon hatası sıfır yapılır, katta duruş
hassasiyeti sağlanır ve katta duruş süresi kısaltılır. Bu çalışmada, doğrudan kata erişim
özellikli asansör pozisyon kontrolünün asansör hızlanma-yavaşlama davranışları üzerindeki
etkisi hız-zaman ve pozisyon-zaman eğrileri üzerinde incelenmiştir. Çalışma neticesinde
görüldüğü üzere, doğrudan kata erişim özellikli asansör pozisyon kontrolü (EPC) ile katta
duruş süresi azaltılırken son derece hassas ve konforlu duruş sağlanmaktadır.
1.GİRİŞ
Asansör kabininin istenilen katlar arasında seyahati ve kabinin hedef katın kilit açılma
bölgesinde duruşunu yapabilmesi için kabinin kuyu içinde bulunduğu pozisyonun kesin olarak
tespit edilmesi ve kontrol sistemine doğru olarak iletilmesi gerekmektedir. Seyir hızına göre
farklı pozisyonlama sistemleri kullanılabilmekte ve kullanılan pozisyonlama sistemine göre
kabinin kat seviyesindeki duruş hassasiyeti değişebilmektedir. Örnek verecek olursak; tek hızlı
bir tahrik sisteminde, pozisyonlama için sadece kabinin bulunduğu kat bilgisi yeterli olurken,
çift hızlı tahrik sistemlerinde, düşük hızda katta duruşunu gerçekleştirmek için ilaveten bir kat
seviyesi bilgisi daha gerekmektedir. Tahrik sisteminin türüne göre de hız geçişleri esnasındaki
konfor ve seyir eğrisi farklı yollarla sağlanmaktadır. Tek hızlı ve çift hızlı elektrik-tahrikli bir
asansörde konfor motor miline takılı volanın ataleti yardımı ile hidrolik-tahrikli sistemlerde ise
hidrolik sıvının akışının pompa, valfler kontrolü ve piston değerleri ile sağlanmaktadır. Bu
sistemlerde seyir hızı, konfor gereksinimleri ve beklentileri, kuyu pozisyon algılayıcılarının kat
sayısı ile orantılı artan sayısı ve fiziksel koşullar nedeni genelde 1.0 [m/s] de sınırlanmaktadır.
Seyir hızı arttıkça tahrik sistemini değişken-gerilim değişken-frekans (VVVF) hız kontrol
cihazları ile sürmek gerekmektedir. VVVF tahrikli sistemde 1.0 [m/s] den daha yüksek seyir
hızlarında ise komşu kat seyirlerinde konfor gereksinimleri ile farklı bir seyir ara hız
kullanılmakta, aynı zamanda kullanılan farklı seyir hızları farklı pozisyon bilgileri
gerektirmektedir. Asansörün kurulu olduğu binada katlar arası mesafe tüm katlar için eşitse, tek
katlık seyir için ayrı bir hız, iki katlık seyir için ayrı bir hız ve gerekirse üç katlık seyir için ayrı
bir hız tanımlaması yapılabilir. Ayrıca kullanılan VVVF sürücünün asansöre özel olması gibi
durumlarda ilaveten; bakım hızı, geri-alma hızı, seviyeleme hızı, sıfırlama hızı, acil durum
kurtarma hızı, kuyu öğrenme hızı da tanımlanabilecek diğer hızlar olmaktadır. Ancak katlar
arası mesafelerin eşit olmadığı ya da iki bağımsız binanın birleşim yerlerinde tesis edilen ve iki
binanın aynı katları arasında kod farkı bulunması durumunda pozisyon kontrolü daha karmaşık
bir hale gelmekte çözümü ise daha gelişmiş çözümler kullanılmasını gerektirmektedir.
Gelişmiş pozisyon kontrolünde, sektörde bilindik adıyla kuyu kopyalama sistemi çözümünde,
asansör kabininin kuyu içindeki pozisyonu hassas ve yüksek çözünürlüklü pozisyonlama
sistemleri ile sağlanabilmektedir. Kullanılan yöntemlere örnek verecek olursak;
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
264
1. Kuyu boyunca gerili bir manyetik veya optik olarak kodlanmış bir şerit ve bunun kabin
üzerine yerleştirilmiş manyetik veya optik okuyucusu,
2. Kuyu boyunca gerilmiş bir kayışa monte edilmiş bir enkoder,
3. Hız regülatörüne monte edilmiş bir enkoder,
4. Tahrik motoruna monte edilmiş bir enkoder olabilir.
Bu yöntemlerin birbirlerine kıyasla avantaj ve dezavantajları olabilmektedir.
Sektörümüzde kullanılan VVVF sürücü kontrollü kapalı çevrim tahrik sistemlerinde yaygın
olarak kullanılan monostabil şalterle kat sayıcı sistemlere hiçbir ilave maliyet gerektirmeyen ve
bilindik yöntemlere benzerliği ve kolay uygulaması dolayısıyla tahrik motoruna monte edilmiş
enkoder ile pozisyon kontrolünü sistemlerimizde kullanmaktayız. Bu sistemin dezavantajı ise
pozisyon kontrolü motor miline bağlı enkoder üzerinden yapılması dolayısıyla aynı mile
mekanik bağlı tahrik kasnağı ve kabine mekanik bağlı halat arasında seyir sırasında özellikle
hızlanma ve yavaşlama esnasında kaymalar oluşmaktadır. Kayma, kat seviyelerinde
yerleştirilmiş mıknatıslar ve kabine yerleştirilmiş bunların manyetik sensörleri yardımı
düzeltilebilmektedir.
Kullanılan yüksek çözünürlüklü pozisyon kontrol sistemleri sayesinde mevcut seyir hızına
uygun yavaşlama noktası hassas olarak bilinebilmektedir. Kabinin mevcut pozisyonuyla hedef
pozisyon arasındaki seyir mesafesinin, kabin içindeki yükün değerinin ve kabin yönünün
değişken olması dolayısıyla seçilecek seyir hızı ve motorun yerçekimine karşı yaptığı işi ve
yönünü değiştirmekte bu da kabinin yüksek hızlarda hassas pozisyonlamasında aşılması gerekli
zorluklar olmaktadır.
Bazı kuyu kopyalama sistemlerinin uygulamasında, hareket öncesi asansörün yapacağı seyir
mesafesi veya kat sayısına göre uygun bir ön tanımlı hız seyir hızı olarak seçilir ve hareket bu
seyir hızı ile başlar. Asansörün mevcut seyir hızına göre yavaşlama noktasından bir miktar önce
seyir hızından çok daha düşük olan yanaşma hızına düşürülür. Seyir hızının yanaşma hızına
düşmesi ve kat seviyesinde mevcut mıknatısların sensörler tarafından algılanması ile tekrar sıfır
hıza düşürülmesi ile gerekli hassas duruş seviyesi elde edilebilmektedir. Bu yöntem birçok
uygulama için yeterli konforu ve gerekli hassas duruş seviyesini sağlamaktadır.
Kat seviyelerinin birbirinden çok farklı olduğu veya kat seviyelerinin çok düşük olduğu
(örneğin 10 [cm] gibi) durumlarda ön tanımlı hızları kullanmak uygun olmamakta ve ayrıca ön
tanımlı hızların ve seyir ivmelerinin değiştirilmesi kuyu öğrenmesi fonksiyonun tekrarını
gerektirebilmektedir. Ayrıca seyir eğrisinden görüleceği üzere yanaşma hızında alınan mesafe
dolayısıyla yavaşlamalarda seyir süresinde bir miktar zaman kaybı meydana gelmektedir.
Tüm bu dezavantajların giderildiği sistem olan Doğrudan Kata Erişim özellikli kuyu kopyalama
sisteminde ise; hareket öncesi asansörün yapacağı seyir mesafesine uygun yüksek hızdan
doğrudan kata erişimli seyir eğrisi (S-eğrisi) kabinin maksimum hızı, hızlanma ve yavaşlama
ivmeleri gibi ön tanımlı değerlerle hesaplanır. Seyir eğrisinde hesaplanan maksimum seyir hızı
tam değerinde seçilir ve hareket bu hesaplanmış hız ile başlar. Bir başka değişle, kabinin seyir
hızı; seyir mesafesi, ön tanımlı olan kabin maksimum hızı ve ivme değerleriyle hesaplanır ve
sıfır ile kabin maksimum hızı arasında herhangi bir değerdir [1-3].
Benzer sistemlere göre; asansörün konforu seyir mesafesinden bağımsızdır. Aynı ivme
değerlerinde hız kademelendirilmediği için daha konforlu seyir sağlar. Artırılmış ivmeler ile
seyir süresi hiçbir kayıp olmaksızın daha kısadır. Yoğun trafiği olan binalar için aynı zamanda
daha fazla yolcu taşıma imkânı sağlar. Ön tanımlı seyir hızının ve ivme değerlerinin
değiştirilmesi sadece seyir konforunu değiştirir kesinlikle katlarda hassas duruşu etkilemez.
Kurulumu ve ayarlaması kolaydır.
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
265
2.DENEYSEL ÇALIŞMALAR
Doğrudan Kata Erişimli Asansör Pozisyon (EPC) sistemini incelemek ve analiz etmek için test
ve ölçümler yapılmıştır. Test ve ölçümlerde Mikosis şirket binasında mevcut insan asansörü
kullanılmıştır. Asansörün özet teknik özellikleri Tablo.1 de verilmiştir.
Tablo.1 Asansör Teknik Özellikleri.
Taşıma Kapasitesi
Kat/Durak Sayısı
Seyir Mesafesi
Seyir Hızı
630 [kg]
zemin + 3 kat
11.2 [m]
1.4 [m/s]
Kontrol Sistemi
Tahrik Sistemi
Güç
Tork
Mikosis G2
SMPM
8.5 [kW]
285 [Nm]
Test ve ölçümlerde Henning Lift Diagnosis ivme sensörü kullanılmıştır (Şekil.1). Seyir
esnasında 1 [ms] zaman aralıkları ile alınan ivmelenme bilgisi ile ivme-zaman, hız-zaman ve
pozisyon-zaman grafikleri çizilmiştir. İvmelenme ölçümleri, EPC ve standart VVVF kontrol
sistemleri için ayrı ayrı yapılmış ve grafikleri üzerinden analiz edilmiştir.
Şekil 1. Henning Lift Diagnosis ivme sensörü (www.henning-gmbh.de).
Şekil.2’de doğrudan kata erişimli olmayan kontrol sistemine ait hız-zaman eğrisi görülmektedir.
Seyir Hızı [m/s]
max=1.4 m/s
Zaman [s]
Şekil 2. Doğrudan kata erişimli olmayan kontrol sistemine ait hız-zaman grafiği. Kabin nominal
seyir hızı=1.4 [m/s], seyir mesafesi=11.2 [m], gerçekleşen seyir süresi=13.827 [s].
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
266
Şekil.3’de doğrudan kata erişimli EPC sistemine ait hız-zaman eğrisi görülmektedir.
Seyir Hızı [m/s]
max=1.4 m/s
Zaman [s]
Şekil 3. Doğrudan kata erişimli EPC sistemine ait hız-zaman grafiği. Kabin nominal seyir
hızı=1.4 [m/s], seyir mesafesi=11.2 [m], gerçekleşen seyir süresi=11.208 [s].
Şekil.2 ve Şekil.3 de verilen hız-zaman grafikleri incelendiğinde, aynı seyir mesafesinde (hızzaman grafiğin altında kalan alan seyir mesafesini vermektedir) iki farklı kontrol sistemi ile
yapılan ölçümler neticesinde gerçekleşen seyir süreleri arasındaki süre fark;
T = 13.827 - 11.208 = 2.619 [s].
Şekil.4’te doğrudan kata erişimli olmayan ve doğrudan kata erişimli asansör kontrol
sistemlerine ait hız-zaman eğrileri aynı zaman ekseninde verilmiştir. Doğrudan kata erişimli
EPC uygulamasında seyir süresinin yaklaşık 2.619 [s] daha kısa gerçekleştiği görülmektedir.
max=1.4 m/s
doğrudan kata erişimli olmayan
Seyir Hızı [m/s]
asansör kontrol sistemi
doğrudan kata erişimli
asansör pozisyon kontrol (EPC)
sistemi
kademeli hız geçişi
T = 2,619 s
Zaman [s]
Şekil 4. Doğrudan kata erişimli olmayan ve doğrudan kata erişimli asansör kontrol sistemlerine
ait hız-zaman eğrileri aynı zaman ekseninde verilmiştir. Aynı seyir mesafesindeki seyir süresi
farkı T2.619 [s].
Şekil.5’te doğrudan kata erişimli asansör pozisyon kontrol sisteminde çalıştırılan asansörün yolzaman ve hız-zaman eğrileri verilmiştir. Şekil.5(a) da kabin nominal seyir hızı 1.6 [m/s],
Şekil.5(b) de kabin nominal seyir hızı 2.5 [m/s] dir.
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
267
Doğrudan Kata Erişimli Asansör Pozisyon Kontrol Sistemi (EPC)
Doğrudan Kata Erişimli Asansör Pozisyon Kontrol Sistemi (EPC)
(b)
(a)
Seyir Hızı [m/s]
Seyir Hızı [m/s]
max=2.5 [m/s]
max=1.6 [m/s]
11.2 m
Seyir Mesafesi [m]
Seyir Mesafesi [m]
11.2 m
0
0
Zaman [s]
Zaman [s]
Şekil 5. Doğrudan kata erişimli asansör pozisyon kontrol sisteminde yol-zaman ve hız-zaman
eğrileri: (a) nominal seyir hızı 1.6 [m/s], (b) nominal seyir hızı 2.5 [m/s].
Şekil.6’da doğrudan kata erişim özellikli asansör pozisyon kontrol (EPC) sistemi kullanılarak,
1.4 [m/s], 1.6 [m/s], 2.5 [m/s] ve 2.8 [m/s] nominal seyir hızlarında gerçekleşen hız-zaman
eğrileri aynı zaman ekseninde birlikte verilmiştir.
Doğrudan Kata Erişimli Asansör Pozisyon Kontrol Sistemi (EPC)
3,0
2,8
2,6
2,4
2.8 [m/s]
2.5 [m/s]
Seyir Hızı [m/s]
2,2
2,0
1,8
1,6
1.6 [m/s]
1,4
1.4 [m/s]
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
zaman [s]
Şekil.6 Doğrudan kata erişimli asansör pozisyon kontrolü (EPC) ile alınan hız-zaman eğrileri.
Nominal seyir hızları 1.4 [m/s], 1.6 [m/s], 2.5 [m/s] ve 2.8 [m/s], seyir mesafesi=11.2 [m].
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
268
3. SONUÇ
Doğrudan kata erişim özellikli asansör pozisyon kontrol (EPC) sistemi ile yapılan test, ölçüm ve
gözlemler neticesinde tespit edilen sonuçlar şunlardır;






Katta duruş esnasında, kat seviyesinde sürüklenme veya katta ani duruş olmamaktadır,
Katlarda duruş öncesi kademeli hız geçişi ortadan kalkmaktadır,
Katta duruş süresi azaltılırken (2.619 saniye), son derece hassas ve konforlu duruş
sağlanmaktadır. Böylece;
Yüksek katlı ve yoğun kullanımın olduğu binalarda önemli ölçüde zaman kazanımı
sağlanacak ve yolcu taşıma trafiği optimum düzeyde kontrol edilebilecektir,
Asansörün işletim performansı ve hizmet verimi artacaktır,
Seyir sürelerinin optimizasyonu sayesinde; asansörlerin günlük, haftalık, aylık ve yıllık
toplam işletme giderleri de önemli ölçüde azalacaktır (özellikle yüksek kat ve yoğun
trafikli binalarda).
Deneysel test ve ölçümlerden görüldüğü üzere, doğrudan kata erişim özellikli asansör pozisyon
kontrolü (EPC) ile katta duruş süresi azaltılırken son derece hassas ve konforlu duruş
sağlanmaktadır. Klasik kontrol sistemlerinde katta duruş esnasında karşılaşılan sürüklenme ve
ani duruş problemi ortadan kalkmaktadır. Hızlanma ve yavaşlama eğrileri, hedef kata olan seyir
mesafesine ve kabin nominal hız değerine göre sürekli kontrol edilmekte ve en uygun pozisyon
S-eğrisi kolayca elde edilebilmektedir.
ARGE ekibimiz tarafından, S-eğrisi kontrol algoritması üzerinde çalışmalarımız devam
etmektedir.
KAYNAKLAR
[1] Kei, T.W., Mang, V., and Un, C.S. “Design of S-curve Direct Landing Position Control
System for Elevator Using Microcontroller”, Proceedings of the World Congress on
Engineering and Computer Science”, October 24-26, 2012, San Francisco, USA, Vol II.
[2] Q.Hu, Q.Guo, D.Yu, and J.Lili “A Novel Adaptive Control of Elevator Motion System”,
Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control and Automation”, June 2123, 2006, Dalian, China, pp.2007-2010.
[3] Ryu, H.M., and Sul, S.K. “Position Control for Direct Landing of Elevator using Timebased Position Pattern Generation”, IEEE, pp.644-649 (2002).

Download Report