كيف يتم تصميم نظام التحكم لمحرك الرفع؟

1. المكونات الأساسية
نظام التحكم في محرك الرفع هو نظام متكامل للغاية يحتوي على مكونات رئيسية متعددة، كل منها له وظائفه وأهميته الفريدة. وحدة التحكم هي جوهر النظام بأكمله، وفي معظم الحالات يتم استخدام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو وحدة التحكم الدقيقة. وحدات التحكم هذه مسؤولة عن استقبال بيانات المستشعر وتنفيذ خوارزميات التحكم وإخراج الإشارات للتحكم في تشغيل المحرك. تحتاج وحدة التحكم إلى سرعة معالجة عالية واستقرار للتعامل مع المواقف المعقدة في تشغيل المصعد.
أجهزة الاستشعار هي عيون وآذان نظام التحكم، وتوفر البيانات في الوقت الحقيقي لاتخاذ قرارات التحكم. تشمل المستشعرات الشائعة أجهزة استشعار الموضع (مثل أجهزة التشفير)، وأجهزة استشعار السرعة، وأجهزة استشعار التسارع، وأجهزة استشعار حالة الباب، وما إلى ذلك. ويجب أن تكون هذه المستشعرات دقيقة للغاية وموثوقة لضمان سلامة المصعد وتشغيله بسلاسة.
يعد برنامج التشغيل مكونًا رئيسيًا يحول تعليمات وحدة التحكم إلى إجراءات حركية. تعد محركات التردد المتغير (VFDs) أحد أنواع المحركات شائعة الاستخدام والتي يمكنها ضبط سرعة واتجاه المحرك لضمان بدء وإيقاف المصعد بسلاسة. توفر وحدة إمداد الطاقة مصدر طاقة ثابتًا لضمان التشغيل الطبيعي لنظام التحكم والمحرك.
يتم استخدام وحدة الاتصال لتحقيق تبادل البيانات بين نظام التحكم والأنظمة الأخرى (مثل أنظمة إدارة المباني أو أنظمة المراقبة عن بعد). أجهزة السلامة هي جزء لا يتجزأ، بما في ذلك نظام فرامل الطوارئ، جهاز حماية السرعة الزائدة ونظام حماية انقطاع التيار الكهربائي، لضمان إمكانية إيقاف المصعد بأمان في ظل ظروف غير طبيعية.

2. تصميم خوارزمية التحكم
خوارزمية التحكم هي جوهر نظام التحكم، الذي يحدد الأداء التشغيلي للمحرك وتجربة ركوب المصعد. تعد وحدة التحكم التناسبية التكاملية التفاضلية (PID) إحدى الخوارزميات الشائعة الاستخدام في التحكم في المصاعد. يتحكم التحكم PID بدقة في سرعة وموضع المحرك عن طريق ضبط المعلمات الثلاثة للنسبة والتكامل والتفاضل لضمان التشغيل والتوقف السلس للمصعد. تحتاج وحدة التحكم PID إلى تصحيح الأخطاء وتحسينها بالتفصيل لتلبية متطلبات الأداء للمصاعد المختلفة.
التحكم المضبب هو أسلوب تحكم مناسب للأنظمة غير الخطية أو تلك التي تعاني من عدم اليقين. يستخدم قواعد المنطق الغامض للضبط ديناميكيًا وفقًا للحالة الحالية للنظام، مما يوفر تأثير تحكم أكثر مرونة من التحكم PID التقليدي. يعتبر التحكم الغامض مناسبًا بشكل خاص لأنظمة المصاعد المعقدة، ويمكنه التعامل مع حالات عدم اليقين المتعددة وتحسين متانة النظام وقابليته للتكيف.
التحكم التكيفي هو طريقة تحكم متقدمة أخرى. يمكنه ضبط معلمات التحكم وفقًا لحالة النظام في الوقت الفعلي والظروف الخارجية للتكيف مع الأحمال المختلفة والتغيرات البيئية. طريقة التحكم هذه ذكية للغاية ويمكنها تحسين استراتيجية التحكم تلقائيًا أثناء تشغيل المصعد لتحسين الأداء العام للنظام.

3. تكامل أجهزة الاستشعار
تلعب أجهزة الاستشعار دورًا حيويًا في نظام التحكم في محركات الرفع. البيانات في الوقت الحقيقي التي يقدمونها هي أساس خوارزمية التحكم. يحتاج اختيار أجهزة الاستشعار وتكاملها إلى مراعاة عوامل متعددة، بما في ذلك الدقة وسرعة الاستجابة والقدرة على مقاومة التداخل. يمكن لأجهزة الاستشعار عالية الدقة توفير معلومات دقيقة عن الموقع وبيانات السرعة لضمان التشغيل السلس للمصعد. يمكن لأجهزة الاستشعار ذات سرعة الاستجابة السريعة التقاط التغيرات السريعة في تشغيل المصعد في الوقت المناسب وتجنب تأثير التباطؤ على تأثير التحكم.
تعد القدرة على مقاومة التداخل أيضًا أحد الاعتبارات المهمة عند اختيار أجهزة الاستشعار. تعمل أنظمة التحكم في المصاعد عادةً في بيئة كهرومغناطيسية معقدة. يجب أن تكون أجهزة الاستشعار قادرة على العمل بشكل طبيعي في هذه البيئة دون أن تتأثر بالتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا تصميم موقع وطريقة تركيب أجهزة الاستشعار بعناية لضمان قدرتها على العمل بثبات لفترة طويلة.
لا يقتصر تكامل المستشعر على توصيل الأجهزة فحسب، بل يشمل أيضًا معالجة البيانات ونقل الإشارات. يجب معالجة إخراج الإشارة التناظرية بواسطة المستشعر عن طريق التحويل التناظري إلى الرقمي (ADC) وتحويلها إلى إشارة رقمية يمكن لوحدة التحكم التعرف عليها. تؤثر سرعة ودقة نقل البيانات أيضًا بشكل مباشر على أداء نظام التحكم. ولذلك، فإن اختيار الواجهة وبروتوكول الاتصال الخاص بالمستشعر مهم جدًا أيضًا.

4. الاتصالات ومعالجة البيانات
يحتاج نظام التحكم في محرك الرفع إلى التواصل مع الأنظمة الأخرى من أجل التنسيق والمراقبة الشاملة. تعد Fieldbus طريقة اتصال شائعة الاستخدام، مثل CAN bus وModbus، والتي يتم استخدامها لنقل البيانات في الوقت الفعلي بين المكونات المختلفة داخل المصعد. يمكن لطريقة الاتصال هذه تحقيق نقل بيانات عالي السرعة ومستقر وضمان قدرة الاستجابة في الوقت الحقيقي لنظام التحكم.
يعد نظام المراقبة عن بعد جزءًا مهمًا من نظام التحكم في المصعد الحديث. من خلال الإنترنت أو شبكة مخصصة، يمكن نقل بيانات تشغيل المصعد إلى مركز المراقبة عن بعد في الوقت الحقيقي لتحقيق التشخيص والصيانة عن بعد. يمكن لنظام المراقبة عن بعد مراقبة حالة تشغيل المصعد في الوقت الفعلي، واكتشاف الأخطاء المحتملة والتحذير منها، وترتيب الصيانة مسبقًا، وتقليل وقت توقف المصعد.
معالجة البيانات هي المهمة الأساسية لنظام الاتصالات. المعالجة في الوقت الحقيقي لبيانات الاستشعار، والكشف عن الظروف غير الطبيعية، والاستجابة في الوقت المناسب. وهذا يتطلب قدرات قوية لمعالجة البيانات ودعمًا فعالاً للخوارزمية. لا تشمل معالجة البيانات تحليل البيانات في الوقت الفعلي فحسب، بل تشمل أيضًا تخزين البيانات التاريخية واستخراجها. من خلال تكنولوجيا تحليل البيانات الضخمة، يتم تحسين استراتيجية التحكم وتحسين الأداء العام للنظام.

5. آلية السلامة
سلامة المصعد هي الأولوية القصوى في تصميم نظام التحكم. من أجل ضمان التشغيل الآمن للمصعد، تم دمج مجموعة متنوعة من آليات السلامة في نظام التحكم. يعد التصميم الزائد أحد الاستراتيجيات المهمة. تم تصميم المكونات الرئيسية وحلقات التحكم مع التكرار لضمان أنه عند فشل النظام، يمكن لنظام النسخ الاحتياطي أن يتولى المسؤولية في الوقت المناسب لتجنب حوادث السلامة الناجمة عن فشل نقطة واحدة.
يعد نظام فرامل الطوارئ أحد المكونات الأساسية لآلية أمان المصعد. عند حدوث حالة طوارئ (مثل السرعة الزائدة أو انقطاع التيار الكهربائي أو غيرها من الأعطال)، يمكن لنظام فرامل الطوارئ فرامل المصعد بسرعة لمنع وقوع الحوادث. يقوم جهاز حماية السرعة الزائدة بمراقبة سرعة المصعد في الوقت الحقيقي. بمجرد تجاوز عتبة الأمان، سيقوم النظام تلقائيًا بإبطاء السرعة أو الفرامل لضمان سلامة الركاب.
يعمل نظام الحماية من انقطاع التيار الكهربائي في حالة انقطاع التيار الكهربائي. عادة ما تكون أنظمة التحكم في المصاعد الحديثة مجهزة بإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ. عندما تنقطع الطاقة الرئيسية، يمكن لمصدر الطاقة في حالات الطوارئ الحفاظ على التشغيل الأساسي للنظام، بحيث يتوقف المصعد بسلاسة ويحافظ على باب المصعد في حالة آمنة، وهو مناسب للركاب للإخلاء بأمان. يحتاج تصميم آليات السلامة وتكاملها إلى اتباع معايير ومواصفات السلامة ذات الصلة بدقة لضمان موثوقية النظام وسلامته.

6. واجهة الإنسان والآلة
عادةً ما يكون نظام التحكم مزودًا بواجهة بين الإنسان والآلة (HMI) للمشغلين لإعداد الأخطاء ومراقبتها وتشخيصها. يجب أن يكون تصميم الواجهة بين الإنسان والآلة بسيطًا وبديهيًا وسهل التشغيل والفهم. يمكن للمشغل عرض حالة التشغيل وإعدادات المعلمات ومعلومات إنذار الأعطال للمصعد في الوقت الفعلي من خلال واجهة الإنسان والآلة. تتضمن واجهة الإنسان والآلة عادة شاشة تعمل باللمس، وأزرار وأضواء مؤشر، وما إلى ذلك، وهي بسيطة ومريحة في التشغيل.
لا توفر واجهة الإنسان والآلة لنظام التحكم الحديث في المصاعد وظائف التشغيل الأساسية فحسب، بل تدمج أيضًا وظائف تحليل البيانات وإعداد التقارير الغنية. يمكن للمشغلين عرض بيانات التشغيل التاريخية للمصعد من خلال واجهة الإنسان والآلة، وتحليل سبب الفشل، وتحسين خطة الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، تدعم واجهة الإنسان والآلة أيضًا العرض متعدد اللغات والوصول عن بعد، وهو أمر مناسب للمستخدمين في مناطق وبلدان مختلفة.
من أجل تحسين أمان وموثوقية النظام، عادةً ما تحتوي واجهة الإنسان والآلة على وظيفة إدارة الأذونات. يتمتع المستخدمون من مختلف المستويات بأذونات تشغيل مختلفة لمنع العمليات غير المصرح بها من التأثير على النظام. يجب أن يأخذ تصميم وتنفيذ واجهة الإنسان والآلة في الاعتبار الاحتياجات الفعلية وعادات التشغيل للمستخدمين وتوفير تجربة تشغيل إنسانية.

7. التصحيح والتحسين
بعد الانتهاء من تصميم نظام التحكم، يلزم إجراء التصحيح والتحسين. هذه خطوة أساسية لضمان قدرة النظام على العمل بشكل مستقر وفعال في التشغيل الفعلي. محاكاة النظام هي الخطوة الأولى في تصحيح الأخطاء. تتم محاكاة تشغيل المصعد بواسطة برنامج محاكاة للتحقق من صحة خوارزمية التحكم وتكامل النظام. أثناء عملية المحاكاة، يمكن اكتشاف المشكلات المحتملة في التصميم وحلها، مما يقلل من عبء العمل ومخاطر تصحيح الأخطاء في الموقع.
تصحيح الأخطاء في الموقع هو تصحيح أخطاء نظام التحكم بعناية في بيئة التشغيل الفعلية. ويشمل إعدادات معلمات النظام ومعايرة المستشعر واختبار الأخطاء. يتطلب تصحيح الأخطاء في الموقع فنيين ومعدات محترفة لضمان قدرة النظام على العمل بثبات في ظل ظروف العمل المختلفة. أثناء عملية تصحيح الأخطاء، تحتاج آلية أمان النظام أيضًا إلى اختبار صارم للتأكد من أنها يمكن أن تعمل بشكل صحيح في حالات الطوارئ.
التحسين هو عملية مستمرة. استنادًا إلى بيانات التشغيل والتعليقات، يتم تحسين خوارزمية التحكم وتكوين النظام بشكل مستمر. من خلال تقنية تحليل البيانات الضخمة، يتم اكتشاف الاختناقات وأوجه القصور في النظام، ويتم اقتراح تدابير التحسين، ويتم تحسين الأداء العام للنظام بشكل مستمر. أثناء عملية التحسين، يجب أيضًا مراعاة قابلية الصيانة وقابلية التوسع للنظام، ويجب حجز الواجهات والمساحة للترقيات والتوسعات المستقبلية.

محرك رفع النافذة الكهربائية HT301

محرك رفع النافذة الكهربائية هو نوع محدد من المحركات يُستخدم للتحكم في الحركة لأعلى ولأسفل لنافذة السيارة الكهربائية. يقع عادة داخل باب السيارة ومتصل بآلية تنظيم النافذة. عندما يقوم السائق أو الراكب بتنشيط مفتاح النافذة الكهربائية، فإنه يرسل إشارة كهربائية إلى محرك الرفع. يستخدم المحرك بعد ذلك حركته الدورانية لتشغيل آلية منظم النافذة، إما لرفع زجاج النافذة أو خفضه وفقًا لذلك. تعتبر وظيفة هذا المحرك ضرورية لتوفير تحكم آلي ومريح في نوافذ السيارة.