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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsregler für Aufzug


Autor: Fritz102 (Gast)
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Hallo Community...

es geht um einen Aufzug... vorerst nur um ein kleines Modell zum 
ausprobieren.
Ich möchte einen Regelkreis bauen, mit dem ich den Aufzug auf eine 
gewünschte Etage schicken kann. (Es soll 3 Etagen geben)
Ich habe einen Atmega8... ich dachte mir, dass ich die Regler evtl. auch 
zeitdiskret implementieren könnte.
Meine Frage ist, wie ich einen Sollwert mit dem Istwert vergleichen 
kann.
Woher bekomme ich denn einen Istwert? Mit Sensoren?

Hätte jemand eine Idee wie man das mit einem Regelkreis realisieren 
könnte?
Ist mein Problem klar geworden?

Wäre klasse, wenn jemand eine Idee hat!
Weiss jemand, wie das bei normalen Aufzügen gemacht wird?

Gruß Fritz102

Autor: holger (Gast)
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>Meine Frage ist, wie ich einen Sollwert mit dem Istwert vergleichen
>kann.

if istwert == sollwert mach das
else if istwert>sollwert mach dies
else Katastrophe

>Woher bekomme ich denn einen Istwert? Mit Sensoren?

Nein, mit Gottes Hilfe fliegt der dir einfach so zu.

Autor: Fritz102 (Gast)
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Wenn ich einen Sensor an einer Etage installiere, dann stoppt der Aufzug 
aber schlagartig, da er den Sensor erst sieht, wenn er auf der Etage 
angekommen ist.
Der Aufzug soll so schnell wie möglich fahren aber bevor er stehen 
bleibt soll er sanft abbremsen... (so wie sich ein PI-Regler verhalten 
würde)
Die Implementierung bekomme ich denk ich hin... aber das erkennen der 
Etage ist mit unklar...

Autor: Stanko T. (newie)
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Beschleunigungssensor für die Z-Achse in den Aufzug montieren.
Z.B.:SCA1000 und SCA1020 Serie mit SPI.

Aus der Beschleunigung über die Zeit folgt die Position (Etage) in der 
Z-Ebene.

s = 1/2*a*t^2


Gruss
Stanko

Autor: holger (Gast)
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>Wenn ich einen Sensor an einer Etage installiere, dann stoppt der Aufzug
>aber schlagartig, da er den Sensor erst sieht, wenn er auf der Etage
>angekommen ist.

Dann bring den Sensor VOR der Etage an! Dann hast du Zeit
zum bremsen.

Autor: Oha (Gast)
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Ein Sensor, der ein lineares Signal liefert ist natuerlich besser fuer 
einen Regelkreis als einer, der nur 1-0 liefert.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Man könnte auch ein Schiebepoti im Fahrstuhlschacht installieren, mit 
dem man die aktuelle Postion ermittelt... (nur so als weitere 
Möglichkeit)

Sinnvoller wäre es, einen Inkrementalgeber in den Antreibsstrang zu 
integrieren. Damit kann man die Postion des Aufzugkorbs bestimmen und 
die Motordrehzahl kann man darüber auch bestimmen und regeln.

Autor: Frank L. (hermastersvoice)
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macht man das nicht üblicherweise mit 2 Schaltern? Einer rechtzeitig vor 
der Etage, damit wird der Aufzug in den Feinfahrtmodus gebracht und 
damit gehts dann bis zum zweiten Schalter der dann genau zum Stop auf 
Etagenniveau führt.

bye

Frank

Autor: TK (Gast)
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So ein Zweipunktschalter wird sowohl vor der Etage, als auch auf der 
Etage angebracht. Aber für eine Regelung ist das natürlich Quatsch mit 
Soße. An jedem Antrieb hängt ein Encoder, der ca. 24 Bit Auflösung 
bringt und mit dem die Steuerung zu jedem Zeitpunkt weis, wo die Kabine 
steht. Der Feinabgleich erfolgt dann mit den Zweipunktschaltern. 
Natürlich kann man etwas ähnliches erzielen, wenn eine Codeskala im 
Schacht selbst befestigt ist und ein Sensor an der Kabine die Signale 
aufnimmt. Aber dies wird meistens nur zur weiteren Sicherheit neben dem 
Encoder benutzt.
Also - die Istposition kommt vom Encoder. Die Sollposition von dem 
gewählten Etagentaster in der Kabine.

Gruß
TK

Autor: Guido Körber (Gast)
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Drehgeber an der Seiltrommel?

Autor: TK (Gast)
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Nein - direkt auf der Welle des Antriebs. Ein möglicher Schlupf wird 
dann über die Endschalter der einzelnen Etagen erkannt.

Autor: Fritz102 (Gast)
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Danke für die Vorschläge!
Mir scheint die Idee mit dem Inkrementalgeber am effektivsten und 
einfachsten zu sein... d.h. man würde die Strecken ermitteln die der 
Fahrstuhl z.B. von Etage 1 zu 2 benötigt (eine Anzahl von Schritten) und 
würde diese Schritte mit dem Inkrementalgeber abzählen wenn man den 
Aufzug später fahren lässt, richtig?
Auf was ist bei einem Inkrementalgeber zu achten wenn ich einen an den 
Atmega8 anschliessen möchte? Hat jemand Erfahrungen?

@TK: das mit dem Encoder habe ich nicht verstanden... woher bekommt er 
seine Informationen zur Position?

Autor: Otto (Gast)
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> das mit dem Encoder habe ich nicht verstanden... woher bekommt er
> seine Informationen zur Position?

Die Synchronisation der im Controller intern gezählten Position kann 
erfolgen, sobald eine beliebige Etage erreicht ist und dies über den 
Endschalter gemeldet wird.

Otto

Autor: zwieblum (Gast)
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fyi: vor ewigen zeiten waren mal "sensorlose" aufzüge in, so um 1969. 
die mussten dann alle paar jehre vom techniker neu eingestellt weden, 
weil die stufe zwischen kabinenboden und etagenboden immer größer wurde 
:-)

Autor: Guido Körber (Gast)
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> das mit dem Encoder habe ich nicht verstanden... woher bekommt er
> seine Informationen zur Position?

Na die grobe Poistion vom Drehgeber, sobald die Kabine in die Nähe der 
Endposition kommt wird sie langsamer, der Stockwerksschalter gibt dann 
die endgültige Position an der gehalten wird. Gleichzeitig wird damit 
wird bei jedem Stockwerk der Messfehler wieder kompensiert.

Autor: Der wohl ahnungslose (Gast)
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Morgen

Habe mir nicht Alels durchgelesen!
Was wie 'erst als Modell' spricht in meinen Ohren sowas aus wie 'abewr 
danach in Real'.
Nun denn - sofern die Aufzäge nicht per SPS oder umorientiertem 286er 
verwaltet werden, steckt eine normale Schütz-Steuerung dahinter.
Zugegeben, millimetergenau ist die Position nicht ermittelbar, aber auch 
dermaßen unwichtig, daß diese Teile schon vor zig Jahren tadellos 
funktionierten.

Wer das Rad gerne neu erfinden möchte, bitte, aber um Gottes Willen, 
wenn man sich nicht Mal überlegen kann, wann der Aufzu was machen soll - 
bitte lasst die Finger davon, ist besser für's Spielzeug (wärend der 
Entwicklung) und extrem besser für die armen Mitfahr-Schlucker beim 
Aufbau 'in the wild'.

Vll erst ein Konzept, was wie wann - DANN kann man über Verbesserungen 
schwätzen.
Wem eine simple (ok, einigermaßen simpel) Schützschaltung nicht 
ausreicht, aber wem dabei jedliche Ahnung jehlt, wie so ein Aufzug 
funktionieren KÖNNTE ... bitte lasse die Finger davon.
Bei meinem Glück stehe ich eines Tages in DIESER Gondel und mein letztes 
Stündlein meldet sich leise ...

Autor: gast (Gast)
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Üblicherweise gibt es pro Etage mehrere Sensoren. Dadurch lässt sich das 
Abbremsen realisieren. Irgendwelche Rechnereien mit Beschleunigungen 
funktionieren nur in der Theorie. Die Geschwindigkeit und Beschleunigung 
ist eben nicht exakt reproduzierbar. Sonst würde ja nur ein Sensor im 
Keller und einer unter dem Dach genügen.

Autor: TK (Gast)
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@gast:
Es reicht genau ein Sensor (nämlich der Encoder an der Antriebswelle) 
und zum "Feinabgleich" der Endschalter in der Etage!
Der Encoder gibt - wie bereits erwähnt - einen 24bit Graycode aus. 
Dieser kann ohne weiteres in eine millimetergenaue Position umgerechnet 
werden, wenn die Mechanik bekannt ist (also z.B eine Encoderumdrehnung 
entspricht dann z.B. 50cm)! Bei den Encodern kann eine Umdrehung mit 
12bit aufgelöst werden (4096 Schritte) und gleichzeitig kann der Encoder 
dann noch 12bit Umdrehungen auflösen (also noch mal 4096 Umdrehungen). 
Das sollte für eine beliebige Schachthöhe ausreichen um auf einen 
Millimeterwert zu kommen. Alles andere erfolgt dann mittels Software 
(Anfahrtsbeschleunigung, Bremsbeschleunigung, Endgeschwindigkeit, 
Sicherheitsabfragen usw.).

Gruß
TK

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Die Anzahl der zu verarbeitenden Signale sollte man dabei nicht 
unterschätzen. Neben den Etagensensoren kommen dazu: Einklemmschutz der 
Schiebetür (Lichtschranke), Tür geschlossen auf jeder Etage, dazu noch 
die Bedienung (Taster Rauf/Runter an jeder Tür, Bedientafel in der 
Kabine, Anzeigen auf den Etagen, Display in der Kabine, Nothalt/Notruf). 
Nicht zu vergessen, die heutzutage übliche fahrtrichtungsabhängige 
Fahrwegsoptimierung.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Das sollte für eine beliebige Schachthöhe ausreichen um auf einen
>Millimeterwert zu kommen.

Solange auch das Gewicht der Kabine bekannt ist, ja. Das Seil dehnt sich 
aber auch, wenn die Kabine schwer beladen ist. Da ist es definitiv nicht 
mehr millimetergenau. Macht bei drei Stockwerken bestimmt nichts aus, 
aber beim 100-stöckigen Wolkenkratzer soll's ja auch im untersten 
Stockwerk noch einigermaßen passen.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Jadeclaw Dinosaur wrote:
> Nicht zu vergessen, die heutzutage übliche fahrtrichtungsabhängige
> Fahrwegsoptimierung.

Was soll denn das sein?

Aufzüge wechseln immer dann die Richtung, wenn kein weiterer Fahrtwunsch 
in die gleiche Richtung vorliegt. Und das machen sie seit ewigen Zeiten 
so.

Bei sehr geringer Auslastung gibt es dann noch die Leerfahrt zu einer 
Vorzugsetage.

Jede andere Optimierung dürfte starke Beschädigungen an den 
Aufzugseinrichtungen nach sich ziehen, wenn die Richtung vor Erreichen 
des Fahrziels wechselt.


Peter

Autor: Peter Dannegger (peda)
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TK wrote:
> Der Encoder gibt - wie bereits erwähnt - einen 24bit Graycode aus.
> Dieser kann ohne weiteres in eine millimetergenaue Position umgerechnet
> werden

Abgesehen vom Schlupf kommt ja noch die temperatur- und lastabhängige 
Ausdehnung des Stahlseils hinzu.
Eine Genauigkeit besser als 10cm zu erreichen ist auch unnötig.
Ohne Etagenschalter gehts nunmal nicht (zuverlässig).

Anstelle des Encoders reicht ne simple Zeitsteuerung völlig aus für den 
Beginn der Langsamfahrt. Die Drehzahl der Asynchronmotoren ist 
weitgehend lastunabhängig.


Peter

Autor: TK (Gast)
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Wenn wir schon kleinlich werden wollen (Seilausdehnung, Temperatur 
usw.), dann kann man dies über eine Wiegeeinrichtung in den Griff 
bekommen oder einfach mehrere Seilzüge an Kabine und Gegengewicht 
befestigen. Ich hab im übrigen noch nie gehört, daß eine Zeitsteuerung 
in einer Aufzugssteuerung eingesetzt wird um Etagen anzufahren. Fakt 
ist: Die Steuerung greift auf VIEEELE Sensorsignale zurück - unter 
anderem auf Encoderdaten, Endschalter, Fahrtrichtung, Wiegeeinrichtung 
usw. und verteilt diese in einem anderen Codierungsverfahren zur Kabine 
weiter, wo sämtliche Peripherie wie Anzeige(n), Sprachansagen, 
Beleuchtungsanzeige der Knöpfe usw. darauf zurückgreifen. Gleichzeitig 
werden Signale von den Knöpfen eingelesen, um die möglichen Haltestellen 
optimal anzufahren.
ABER:
Wir sollten die eigentliche Fragestellung nicht aus den Augen verlieren. 
Da geht es um ein Modell für 3 Etagen UND die Erstellung eines 
Regelkreises für die (Motor)ansteuerung mittels MEGA8 und nicht darum 
wie ein Aufzug tatsächlich funktioniert und ob Genauigkeiten von 
Millimeter oder Zentimeter gefordert sind.

Gruß
TK

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Die beiden alten Aufzüge, die ich genauer kenne, funktionieren alle mit 
rein elektromechanischer Schützsteuerung und Hydraulikantrieb. Die 
Positionsregelung funktioniert mit Readkontakten im Schacht und an der 
Kabine. Es gibt dabei immer mittig zwischen zwei Etagen einen 
Readkontakt, der ausgelöst wird, wenn die Kabine daran vorbeifährt 
(Langsamfahrtkontakt). Die Kabine selbst hat oben 4 Readkontakte und in 
jeder Etage gibt es 4 Magneten am Schacht. Diese 4 Magneten haben alle 
minimal unterschiedliche Höhen und lösen in der Nähe der Bündigstellung 
die Readkontakte aus.

Die vier Kabinenkontakte haben die folgenden Funktionen:
1. Bündigkontakt von oben einfahrend
2. Bündigkontakt von unten einfahrend
3. Nachholstellung
4. Feinsenkstellung

Ein Fahrvorgang sieht etwa so aus:
1. Anforderung von einem Stockwerk
2. Türen Schließen wenn offen
3. Stern-Dreieck-Hochlauf der Hydraulikpumpe
4. Warten auf Druckaufbau
5. Schalten des Fahrtrichtungsschützes (wählt die Steuerventilgruppe 
aus)
6. Durchschalten der vorgewählten Steuerventilgruppe 
(Anfahrzeitkonstante ist hydraulisch eingestellt)
7. Anfahren auf Nenngeschwindigkeit
8. Warten auf Langsamfahrtkontakt vor Zielstockwerk
9. Umsteuern auf Langsamfahrt (2cm/sec) mit hydraulisch gesteuerter 
Bremsrampe
10. Je nach Fahrtrichtung warten auf jeweiligen Bündigkontakt
11. Hydraulikpumpe stopp
12. Türen öffnen
13. Überwachen der Feinsenk- und Nachholkontakte und eventuelles 
Korrigieren mit 5mm/sek.

Alles in allem kommen aus dem Schacht etwa 50 Sensorsignale, die von der 
Steuerung ausgewertet und überwacht werden. Von der Hydraulik kommen 
weitere 20. Ein AtMega8 dürfte dafür zu wenig Ports haben. Abgesehen 
davon muss eine Aufzugsteuerung redundant sein und alle möglichen 
Sicherheitsauflagen erfüllen. Der Antrieb ist immerhin auch bei 
geöffneten Türen im Eingriff (zum Nachholen und Feinsenken) und kann bei 
einer Fehlfunktion erheblichen Schaden anrichten.

Grüße,

Peter

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Peter Dannegger wrote:
> Jadeclaw Dinosaur wrote:
>> Nicht zu vergessen, die heutzutage übliche fahrtrichtungsabhängige
>> Fahrwegsoptimierung.
>
> Was soll denn das sein?
>
> Aufzüge wechseln immer dann die Richtung, wenn kein weiterer Fahrtwunsch
> in die gleiche Richtung vorliegt. Und das machen sie seit ewigen Zeiten
> so.
Das ist die Basisfunktionalität. Dazu kommen dann die Extras. Da werden 
Anforderungen nicht in der Reihenfolge des Eintreffens abgearbeitet, 
sondern abhängig von der zurückzulegenden Fahrtstrecke. Ebenso werden 
Anforderungen, die ohne Änderung der Fahrtrichtung abzuarbeiten sind, 
bevorzugt, z.B. Mensch fährt von der 2. Etage in die 5., auf der 1. und 
der 9. wird gedrückt, dann ist nach dem Ausstieg auf der 5 erstmal die 
9. Etage dran.

> Bei sehr geringer Auslastung gibt es dann noch die Leerfahrt zu einer
> Vorzugsetage.

> Jede andere Optimierung dürfte starke Beschädigungen an den
> Aufzugseinrichtungen nach sich ziehen, wenn die Richtung vor Erreichen
> des Fahrziels wechselt.
Das dürfte nie passieren, denn außer der Leerfahrt zur Vorzugsetage ist 
immer davon auszugehen, daß sich Personen in der Kabine befinden.


<OT>
Filmtipp: Fahrstuhl des Grauens (De Lift)
http://www.imdb.de/title/tt0087622/
</OT>

Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Und ein Extra ist dann, dass es an jeder Etage zwei Taster gibt, die den 
Fahrgast nach der gewünschten Fahrtrichtung fragen und ihn nur 
mitnehmen, wenn der Aufzug gerade in diese Richtung fährt.

Peter

Autor: Guido Körber (Gast)
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EIn ganz besonders nettes Extra wäre bei hektischem wiederholten Drücken 
des Rufknopfes die Rufanforderung zu löschen und 5 Minuten Pause zu 
machen. Geht aber nur bei vandalensicheren Ruftastern gut...

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