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Schwelmer Symposium - Moderne Technik im Aufzug18. Juni 2012
KOMPONENTEN, DIE BEWEGEN
Dipl.-Ing. Klaus Sautter, GeschäftsführerSLC Sautter Lift Components GmbH & Co. KG
Technologien und Applikationenaus der Industrieautomation für den Aufzug nutzen
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Entwicklungs-projekte
› Fangvorrichtungsbaureihe SG Zertifizierung aller Fangvorrichtungen nach A3
› Fahrkorbrahmen CF› Gegengewichtsloser Aufzug SDD› Getriebebaureihe SWG› Steuerung SLCon.next› Fahrkorbbremse BF Integrale
Zertifizierung › DIN EN ISO 9001:2008 › Aufzugsrichtlinie 95/16/EG, Anhang XIII
Standort › 50 Mitarbeiter› Produktion, Vertrieb und Entwicklung in Stuttgart › 5.000 qm Produktions-, Lager- und Bürofläche
› Branche: Aufzüge und Fördertechnik› Export in 56 Länder
Kunden
Geschichte › 1889 Gründung C. Haushahn› 2004 Management Buy-Out, Gründung SLC› Alleingesellschafter Klaus Sautter (100%)
Wer ist SLC Sautter Lift Components?
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Was stellt SLC her?
› Bremsfangvorrichtungen Typ BF und SG› Fahrkorbrahmen Typ CF› EN81:1/2, A3: Komplettlösung› Rollensperrfangvorrichtung Typ RF, Geschwindigkeitsbegrenzer› Getriebemaschinen Typ SWG › Trommelaufzug mit Ausgleichsgewicht oder Energierückspeisung
(Sautter Drum Driver)Außerdem: Modernisierung alter Aufzüge, zahlreiche Ersatzteile, etc.
Produkte Mechanisch
› Industrie-PC basierte Steuerung SLCon.next› Steuerung MC3000 / LC2005› Elektrisch betätigte Sicherheitsbremse BF Integrale› AntriebssystemeAußerdem: Komplette elektr. Ausrüstung, sicherheitstechnische Bewertungen, etc.
Produkte Elektrisch
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Trends in der Industrieautomation
Simulation aller relevanten Prozessabläufe, virtuelles Bild aller realen Automatisierungsprozesse, Transparenz
Diversifikation durch Innovations- und Qualitätsführerschaft sowie durch Individualisierungsgrad der Produkte
Erhöhung von Flexibilität und Effizienz, Komplexitätsbeherrschung, Local Content und Low-Cost-Lösungen
Einsatz neuer Werkstoffe und neuer Technologien zur Senkung des Energiebedarfs
Mehr Funktionen auf weniger Platz
Behinderten- und altersgerechte Produkte in westlichen Ländern, kostengünstige Lösungen für die Urbanisierung in Schwellenländern
… wirken sich auf die Industrieautomation aus,
Digitales Leben
Individualisierung
Globalisierung
Weltweite Megatrends….Energie- und Ressourceneffizienz
Miniaturisierung
Demographischer Wandel
Lösungsansätze sind:Entwicklung von mechatronischen Lösungen durch Verschmelzen von Mechanik, Elektronik und Informatik
Vernetzung über eigenständige Branchenstandards hinweg (Internet)
Standardisierung von Hard- und Software, branchenübergreifende Lösungen
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Statement
„Es ist nicht unsere Aufgabe, die Zukunft voraus zu sagen,sondern auf sie gut vorbereitet zu sein“
Perikles
Der Aufzugsbau lebt nicht (mehr) auf einer InselVeränderungen und Innovationen kommenSie kommen schneller, globaler und aus Branchen, die wir vielleicht nicht auf dem Radar haben
Wir können auf diese Veränderungen warten (und uns überrollen lassen)oder sie aktiv aufgreifen und mitgestalten
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Vor allem das Amendment 1 führt zu einer Öffnung des Aufzugbaus für sicherheitstechnische Innovationen
Patentanalyse PESSRAL-AnwendungenQuelle:Alfredo Gomez, Angel Gimeno, David Diez und Miguel Angel GarciaELEVCON Thessaloniki 2008
2005: PESSRAL (Programmable Electronic Systemsin Safety Related Applications for Lifts als normative Änderung der Norm EN 81, Änderung A1(EN 81-1;1998/A1:2005)
Fehlermanagement, basierend auf:› Ist-Zustand› Fehlerart› Diagnose› Kabinenposition
führt zu:› weniger eingeschlossenen Personen› keinen “Vollsperrungen” bei kleinen Fehlern› Einfacher Fehlersuche› schnellerer Identifizierung des gestörten
Elements
Die Einführung von PESSRAL-Applikationen und damit die Annäherung an Lösungen der Industrieautomation ist nicht aufzuhalten!
WegfallGeschwindigkeits-
begrenzer26
Redu-zierung
Kosten undPlatzbedarf
4
FunktionaleVerbesserung
13
VerkleinerungSchachtgrube und
Schachtkopf22
Mehrfachkabinenin einem Schacht
17
Redu-zierung
Installations-kosten
4
Redu-zierungKontakt-
geräusche4
AutomatischerRettungsbetrieb
9
0
51015
TOTAL
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Beispiele aus dem Aufzugsbereich, die diese Trends aufgreifen
CANopen Lift: Das Applikationsprofils CiA 417 ermöglicht es Komponenten unterschiedlicher Hersteller auf der Basis eines standardisierten Bussystems und Protokolls, zu einem Gesamtsystem zusammenzustellen
Control Techniques, Unidrive SP: Übernahme der Motor- und Geberparameter vom elektronischen Typenschild beschleunigt die Inbetriebnahme
Cobianchi: „iPhone“-Fangvorrichtung
Wittur: Begrenzer „EOS“
…
Best Practice:
…auch Practice:
Elevator Modernization on Fifth Avenue, Quelle: Elevator World
Anmerkung:Das Foto wurde nach der Modernisierung gemacht!
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SLCon.nextMotivation zur Entwicklung einer neuen Aufzugssteuerung
Mikroprozessorsteuerungen mit herstellerspezifischer HardwareAusgereifte, aber langsame Bussysteme (v.a. LON, CAN)Herstellerspezifische Software für Aufzugsfunktionalität und Gerätetreiber mit zum Teil unterschiedlichen Entwicklungsumgebungen.
Ausgangssituation:
1. Die Aufzugsteuerung soll auf frei verfügbarer, standardisierterHardware, die genau zu den Anforderungen der unterschiedlichen Aufzugstypen passt, laufen!
2. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten der elektrischen Ausrüstung soll in Echtzeit möglich sein, leicht in die Kommunikationsnetze der Gebäudeautomation eingebunden werden können und die sichere Datenübertragung nach SIL3-Standard ermöglichen!
3. Zwischen Schaltplanerstellung, Endtest, Inbetriebnahme und Wartungsoll eine durchgängige, automatische Kommunikation möglich sein!
Entwicklungsziele:
SLCon.nextauf der interlift 2011
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Die Auswahl der Hardware ist nur noch abhängig von Leistungsfähigkeit und Preis!
Für die Hauptplatine sind unterschiedliche Hersteller möglich, wir arbeiten zum Beispiel mit Produkten von Intel, Gigabyte und Kontron
Die frei verfügbaren Hauptplatinen unterscheiden sich neben der Leistungsfähigkeit des Prozessors vor allem in den Schnittstellen und Speicherplätzen
Hardware-Erweiterung oder -Austausch sind damit auch unabhängig vom Steuerungshersteller SLC möglich!
Micro-ATX (244x244mm) Intel®CoreTM i7-Prozessorbis zu 8 MB Cache bei 3,4 GHz
Hardwareauswahl:
Mini-ITX (170x170mm) Intel®AtomTM N330-Prozessormit 512 kB Cache bei 533 MHz
Pico-ITX (100x79) Intel®AtomTM Z-Prozessormit 512 kB Cache bei 533 MHz
Schnittstellen SLC-Standard:- PS-2- VGA- 4x USB- RS232- 100/1000 MB Ethernet- SATA / DIE- …
Schnittstellen SLC-Standard:- PS-2- VGA- 4x USB- RS232- 100/1000 MB Ethernet- SATA / DIE- …
SLCon.nextIndustrie-PC basierte Aufzugssteuerung
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Die Aufzugssoftware, die Kernkompetenz von SLC, wird auf demBetriebssystem Windows Embedded CE (WinCE) betrieben
Gesamte Produktpalette kommt von einem Anbieter, d.h.Kompatibilität und einheitliche Qualitätsstandards sind gewährleistet
Das Betriebssystem ist frei verfügbar, der Quellcode liegt offen
WinCE ist sehr weit verbreitet, d.h. Hardwarehersteller entwickeln Treiber
Das Betriebssystem gewährleistet Unabhängigkeit für den Anwender!
Als Entwicklungsumgebung wird Microsoft Visual Studio eingesetztImage- oder Applikationserstellung für WinCE ist integriert
Ermöglicht die Entwicklung und Zusammenführung von Quellcodes unterschiedlicher C-Dialekte (C#, C++, ANSI-C,…) Vorhandene, seit vielen Jahren bewährte Softwareapplikationen
mit Aufzugsfunktionalität können weiterverwendet werden!
SLCon.nextSteuerung mit frei verfügbarem, offenen Betriebssystem
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EtherCAT ist ein sehr schnelles Industrial-Ethernet-System, das sich für den Einsatz in zeitkritischen Anwendungen (z.B. Ansteuerung, Frequenzumrichter, Positionssensoren, etc.) besonders gut eignet.
Im Vergleich zu langsameren Busprotokollen wie LON oder CAN sindkeine speziellen hardware- oder softwareseitigen Kompensationen für die Kommunikation mit zeitkritischen Geräten notwendig
EtherCAT-Protokoll ist offen gelegt
EtherCAT besitzt extrem kurze Zykluszeiten (< 100μs)
Niedriger Jitter (<1μs) ermöglicht hohe Geschwindigkeit und erleichtert exakte Synchronisierung
Praktisch unbegrenzte Anzahl von Busaktoren (Busmodule)
SLCon.nextEchtzeitfähige Industrial-Ethernet Kommunikation
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SLCon.nextDigitaler Sicherheitskreis durch Safety over EtherCAT
Safety over EtherCAT bezeichnet einen sicheren Kommunikationslayer, mit dem sichere Prozessdaten zwischen Safety over EtherCAT-Gerätenübertragen werden können
Der EtherCAT-Bus enthält sichere und Standard-Daten
Dezentrale Sicherheitslogistik
Einhaltung der SIL3 der IEC 61508
1. Bei komplexen Anforderungen sinkt derVerdrahtungsaufwand erheblich
2. Software-Oberfläche unterstützt bei der Überprüfung des Quellcodes (WhiteBox-Test), welcher E/A-Punkt nicht richtig auslöst oder bestätigt. Damit ist diese Diagnosemöglichkeit besser als die konventionelle Verdrahtungskontrolle
3. Komfortable Inbetriebnahme
Vorteile
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Aufzugs-software
Master.xml
Sys.xml
I/O-Abbild
Embedded Windows CE
Slave Manager
ATEM
Virtuelle Geräte
SLCon.next
Para
met
er
E3
ecM
anag
er
Bei der Schaltplanerstellung „durchdenkt“ der Techniker bereits die komplette Anlage. Dieses Know-how wird heute umständlich über die Schnittstellen portiert. In Zukunft passiert das automatisch.
Schaltplanerstellung im CAD-Tool E3 auf Basis Datenbank
Auftragsbezogene Stücklistenerstellung im PPS
Parametrierung der Aufzugssteuerung
Basis für Endtest vor Auslieferung der kompletten Ausrüstung
Konfigurationseingaben für die Inbetriebnahme sind bereits gesetzt
Die Steuerung kennt die komplette Topologie der elektrischen Ausrüstung, das erleichtert Wartung, Diagnose und Störungsbehebung
Schaltplan-erstellung
End-test
Inbetrieb-nahme
Betrieb, Wartung
Visualisierung
XML - - XML - - XML - - XML - - XML - - XML - - XML
PPS
Parametrierung
SLCon.next – Prozessvernetzungüber durchgängig, einheitliche Beschreibung: XML
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BF IntegraleMotivation zur Entwicklung einer neuen Aufzugsbremse
Konventionelle Sicherheitstechnik mittels Sicherheitsrelais mit viel elektromechanischem Aufwand und rein mechanischen Sicherheits-komponenten
Einsatz von mehreren Bremsen, die unabhängig und teils redundant arbeiten
Amendment 1 ist da, PESSRAL-Lösungen werden im Aufzugsbau kommen
Ausgangssituation:
1. Elektrische Betätigung / Auslösung der Bremse
2. Bremswirkung direkt an der Kabine
3. Differenzierte Handhabung der Bremswirkung zur Vermeidung von „Vollsperrungen“ bei kleinen Fehlern soll möglich sein
Entwicklungsziele:
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BF Integrale - Mechanische Bremsemit elektrisch betätigter hydraulischer Rückstellung
Wegfall der mechanischen Auslösung mit herkömmlicher Fangvorrichtung, Gestänge, Geschwindigkeitsbegrenzer, Reglerseil, Spanngewicht und Sicherheitsbremse am Antrieb: senkt Montageaufwand und reduziert Materialkosten
Einbau im Fahrkorbrahmen ermöglicht geringe Schachtgrubentiefe und reduzierten Schachtkopf (Platzbedarf vergleichbar mit bisherigen kleinen Fangvorrichtungen)
Problemloses elektro-hydraulisches Lösen aus der Fangposition macht erhöhtes Antriebsmoment oder Flaschenzug überflüssig
Sehr kurze Reaktionszeit durch elektrische Auslösung reduziert Maximalgeschwindigkeit und Anhalteweg nach EN81-1/2:1998+A3:2009
Optionale Verzögerungsregelung passt Bremskraft dem Beladungs-zustand der Kabine an: Verzögerung bleibt immer unter 1g, somit kein Springen des Gegengewichts mehr möglich
Keine Beschädigung der Führungsschiene
Getrennte Bremskreise ermöglichen die Übernahme von unterschiedlichen Bremsfunktionen
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BF IntegraleGesamtsystem mit Detektion und Überwachung
ControlSystem
FrequencyConverter
Limit switchesControl UP/DOWN
Overload…
Motor ofdrive unit
ControlSystem
Motorhyd. pump
Hyd. pump
Pessralemergency
brake
Pessralholding brake
Overspeed
+ -
Option: external battery
Overspeedfeedback
Brakefeedback
Holding brakeconnected
C1
C2
n
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Technische durchdachte Lösungen,aber das wird teuer!?
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Zusammenfassung
Der Aufzugbau hat sich Innovationen aus der Industrieautomation bereits geöffnet
Die Chancen, die sich daraus ergeben, gilt es jetzt zu gestalten
In Zukunft wird es mehr Produkte geben, bei denen Mechanik, Elektrik und Informatik verschmelzen
Die Technik wird komplexer
SLC Sautter Lift Components nimmt diese Herausforderung an,Sie auch?
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