Самообучаващи се микропроцесорни управляващи устройства синхронизират операциите с множество врати за управление на сгради

Спомням си разговора живо. Мениджърът по обслужване на сградата на 32-етажна търговска кула в Ханджоу ми се обади след четвъртия си неуспешен опит да накара пожароустойчивата врата на ниво 14 да реагира надеждно на системата за управление на сградата. Системният интегратор беше посочил контролер за врати от голяма европейска марка - добре проектиран продукт, честно казано - но той беше проектиран за самостоятелна работа в конфигурация с една врата. Когато проектът се разшири, за да включи 28 синхронизирани врати в сградата, сложността на интеграцията се умножи експоненциално. Множество комуникационни контури RS-485, конфликтни параметри на времето и контролер, който нямаше концепция за координация между вратите, превърнаха това, което би трябвало да бъде управляем проект за интеграция на BMS, в постоянно главоболие при поддръжката. Когато му обясних как самообучаващ се микропроцесорен контролер с възможност за синхронизация на множество врати може да реши проблема му, отговорът му беше: „Защо това не е стандартният подход?“ Това е добър въпрос и отговорът включва комбинация от остаряла философия на дизайна, чувствителност към разходите и липса на разбиране за това как всъщност трябва да работят съвременните системи за автоматични врати в търговските сгради.

В Yufan Beifan проектираме и произвеждаме автоматични системи за врати – включително 24V безчеткови DC двигатели за врати, управляващи устройства и цялостни задвижващи агрегати – повече от десетилетие. Когато се присъединих към компанията на сегашната си позиция преди пет години, едно от първите неща, които забелязах, беше колко много от нашите международни клиенти се обръщат към нас специално, защото се нуждаят от възможности за координация на множество врати, които съществуващите им доставчици не могат да предоставят. Това не е изненадващо. С усъвършенстването на системите за управление на сгради и затягането на разпоредбите за енергийна ефективност, търсенето на управляващи устройства за врати, които могат да се учат от моделите на използване на сградите, да координират последователностите на отваряне и затваряне на множество врати и да се интегрират безпроблемно с BMS платформи, без да е необходимо персонализирано програмиране, нарасна значително. В тази статия искам да обясня какво всъщност правят самообучаващите се микропроцесорни управляващи устройства, защо са важни за приложенията за управление на сгради и как да се оцени дали определена комбинация от управляващо устройство и задвижващо устройство за врата е правилният избор за вашата конкретна инсталация.

Проблемът с координацията на много врати, който старите контролни устройства не могат да решат

За да разберете защо самообучаващите се микропроцесорни управляващи устройства представляват значителен напредък в технологията за автоматични врати, трябва да разберете специфичните проблеми, които възникват, когато преминете от управление на една врата към управление на координирана мрежа от врати в цялата сграда. В разговорите ми с мениджъри на сградни услуги и електротехници, най-често срещаните проблеми, с които се сблъсквам, са свързани не със самите оператори на врати, а с контролния и координационен слой – и те попадат в три категории.

Първият проблем е несъответствието във времето. В търговска сграда с множество входове, врати за противопожарни стълбища, врати за асансьорни фоайета и врати за паркинги, всяка врата има свои собствени механични характеристики - различно тегло на вратата, различни нива на триене на пантите, различно напрежение на пружинните затварящи механизми за пожароустойчиви врати. Стандартен контролен блок с фиксирани параметри на времето може да бъде програмиран да отваря врата до определен ъгъл или ширина, но не може да компенсира тези механични вариации. Резултатът е, че някои врати в сградата се отварят на 80 градуса, докато други се отварят на 65 градуса. Някои врати се затварят за 4 секунди, докато други се затварят за 7 секунди. От гледна точка на естетиката на сградата и потребителското изживяване, това несъответствие е веднага забележимо и се отразява зле на качеството на управление на сградата. От функционална гледна точка, то може да създаде проблеми с безопасността - врата, която се затваря твърде бързо, може да заклещи пешеходец, докато врата, която се затваря твърде бавно, може да не се заключи правилно, което компрометира противопожарното отделение.

Вторият проблем е независимото поведение на вратите в координирана система. В голяма търговска сграда има сценарии, при които множество врати трябва да работят в координирана последователност - например, във фоайе на търговска сграда, където комплект от три плъзгащи се врати трябва да се отварят и затварят заедно, за да управляват потока на трафика по време на пиковите часове, или в зона на товарна рампа, където трябва да се управлява последователност от врати между външните и вътрешните пространства, за да се предотврати дисбаланс на налягането или неоторизиран достъп. Старите контролни устройства, които работят независимо, не могат да управляват тези последователности без обширно персонализирано програмиране и допълнителна релейна логика. Всеки път, когато моделът на използване на сградата се промени - нанася се нов наемател, пиковите часове на трафик се изместват или политиката за контрол на достъпа на сградата се променя - системата изисква сервизен инженер да препрограмира логиката на координацията.

Третият проблем е разликата в интеграцията между управлението на врати и управлението на сградата. Една съвременна BMS (система за управление на сградата) за търговски сгради обикновено очаква да комуникира със свързани системи чрез стандартни протоколи - най-често срещаните са BACnet, Modbus или TCP/IP-базирани протоколи. Устройство за управление на врата, което не поддържа тези протоколи, изисква протоколен шлюз или персонализиран драйвер за интеграция, което добавя разходи, сложност и потенциални точки на повреда. Екипът за обслужване на сградата в крайна сметка поддържа паралелна инфраструктура за управление, специално за системата на вратата, вместо да я управлява чрез унифицираната BMS платформа, която вече има.

Какво всъщност означава „самоедно обучение“ в устройство за управление на врати

Терминът „самоедущ“ се използва в маркетингови материали за широка гама от продукти и може да означава много различни неща в зависимост от внедряването. Искам да бъда конкретен относно това какво означава способността за самообучение в контекста на микропроцесорно базиран блок за управление на врати и какви практически ползи предоставя той за приложенията за управление на сгради.

В дизайна на управляващия блок Yufan Beifan, функцията за самообучение работи на следния принцип: по време на първоначална калибровъчна последователност, управляващият блок измерва действителните механични характеристики на специфичния възел на вратата, който управлява - включително масата на вратата, триенето във водещата релса, съпротивлението на пружинния затварящ механизъм (за противопожарни врати) и обратното налягане от уплътнението или компресията на уплътнението. Това се постига чрез наблюдение на консумацията на ток на 24V безчетков DC двигател по време на цикъла на отваряне и затваряне, интерпретирайки тока на двигателя като показател за механично натоварване. Тези данни се съхраняват в енергонезависимата памет на управляващия блок и се използват за регулиране на параметрите на задвижването на двигателя за всеки следващ цикъл.

На практика това означава, че всяка врата в сграда с 30 или 40 врати може да бъде индивидуално калибрирана, за да се постигне постоянен ъгъл на отваряне, скорост на затваряне и сила на затваряне – без ръчно настройване на механични компоненти или индивидуално програмиране на параметри на времето. Когато за първи път демонстрирах това на мениджъра по обслужване на сгради в Ханджоу, когото споменах по-рано, неговият незабавен коментар беше: „Всички врати се движат с еднаква скорост сега.“ Това наблюдение – просто и практично – улавя основната стойност на подхода за самообучение. Това не е теоретична спецификация за производителност. Това е осезаемо подобрение в начина, по който вратите се държат в сградата.

Възможността за самообучение се простира и до изучаване на моделите на употреба с течение на времето. Управляващият блок може да записва данни за циклите на вратите – брой цикли на час, пикови периоди на трафик, средно време между активациите – и да използва тези данни за оптимизиране на работните параметри. Например, в търговска офис сграда системата може да идентифицира, че главните входни врати са с най-интензивен трафик между 8:00 и 9:30 часа сутринта и между 17:30 и 19:00 часа вечерта. Въз основа на този модел, тя може автоматично да регулира времето за задържане на вратата в отворено положение през тези пикови периоди (по-дълго време за задържане в отворено положение за намаляване на задръстванията) и да се връща към стандартното време през извънпиковите часове (по-кратко време за задържане в отворено положение за поддържане на топлоизолация и сигурност). Това адаптивно поведение не е нещо, което може да бъде програмирано предварително от техник – то произтича от непрекъснатото обучение на управляващия блок от реалните данни за употреба.

Защо 24V безчетковите DC двигатели са правилният избор за съвременни системи за врати на сгради

Когато обсъждам спецификациите на автоматичните задвижвания за врати със строителни предприемачи, електротехници и системни интегратори, едно от най-важните технически решения е типът на двигателя - по-специално изборът между 24V безчеткови DC двигатели и традиционни 220V AC двигатели. Този избор има последици, които се простират далеч отвъд самия двигател и засягат цялата системна архитектура, безопасността и възможностите за интеграция.

Аргументите за 24V безчеткови DC двигатели в приложенията за автоматични врати на сгради се основават на три основни предимства: безопасност, ефективност и управляемост. Относно безопасността: 24V DC двигател, работещ на ниско напрежение, представлява значително по-малък риск от токов удар от 220V AC двигател, което е особено важно при инсталации на врати, където задвижването е монтирано на достъпни височини върху рамката на вратата, техниците по поддръжката може да работят по стълби в близост до електрически компоненти под напрежение, а задвижването на вратата може да бъде инсталирано в обществени зони, където водата или почистващите разтвори биха могли да създадат електрически опасности. Според моя опит, предимството за безопасност при работа с 24V е една от основните причини, поради които строителните предприемачи и управителите на съоръжения на регулираните пазари все по-често избират нисковолтови задвижвания за врати за инсталации с обществен достъп.

Относно ефективността: безчетковите DC двигатели преобразуват електрическата енергия в механична енергия със значително по-висока ефективност от AC индукционните двигатели — обикновено 85-90% ефективност в сравнение с 60-70% за AC двигатели с еквивалентна механична мощност. В сграда с 30 или 40 автоматични врати, всяка от които работи със 100-200 цикъла на ден, общата разлика в консумацията на електроенергия между безчетковите DC и AC двигатели е значителна — обикновено 30-40% по-ниска консумация на енергия за безчетковото DC решение. В рамките на десетгодишен експлоатационен живот на сградата това спестяване на енергия е значително.

Относно управляемостта: безчетковите DC двигатели реагират на сигнали с променлива скорост с прецизна и възпроизводима производителност. Скоростта на двигателя се контролира от честотата и напрежението на задвижващия сигнал от микропроцесорния контролер, което означава, че алгоритъмът за самообучаване може да модулира скоростта на отваряне и затваряне на вратата с висока прецизност въз основа на научените механични характеристики на конкретния възел на вратата. Това ниво на контрол просто не е постижимо с AC двигатели, които работят с фиксирана скорост и изискват механични вариатори или сложни конструкции на скоростни кутии, за да се постигнат променливи скорости на отваряне/затваряне.

Синхронизация на множество врати: Как работи архитектурата

За приложения за управление на сгради, където множество врати трябва да работят координирано, архитектурата на синхронизация е критичен елемент от дизайна. Искам да обясня как е структурирана системата за синхронизация на множество врати Yufan Beifan, защото разбирането на архитектурата помага на мениджърите на сградни услуги и системните интегратори да оценят дали този подход ще отговори на техните специфични изисквания.

Системата за синхронизация използва конфигурация „главен-подчинен“ по RS-485 шина. Едно управляващо устройство е определено като главно за група врати – обикновено група от 2 до 8 врати, които трябва да работят в координирана последователност. Главното управляващо устройство поддържа синхронизиращ тактов часовник и изпраща координирани командни съобщения до подчинените устройства в шината. Всяко подчинено управляващо устройство изпълнява зададеното му движение на вратата синхронно с главното, използвайки параметрите за време, които е научило по време на фазата на самообучение и калибриране. Резултатът е, че всички врати в групата се движат заедно с еднакво време, независимо от техните индивидуални механични характеристики.

Шината RS-485 също така свързва главния контролер на групата врати със системата за управление на сградата чрез конвертор на протоколи. Предлагаме вградена поддръжка на BACnet и Modbus и можем да осигурим TCP/IP интеграция за сгради, които използват IP-базирани платформи за управление на сгради. BMS изпраща команди на високо ниво – „отваряне на вратите на Група 3“, „задаване на нощен режим на Група 3“, „докладване на състоянието на вратите на Група 3“ – към главния контролен блок, който интерпретира тези команди и координира съответните действия за всички врати в групата. Това е значително опростяване в сравнение с интеграционните архитектури, където BMS трябва да комуникира поотделно с всеки контролер на вратата, и драстично намалява сложността на програмирането на BMS интеграцията.

Трябва да спомена и интеграцията на пожароизвестяване, защото това е задължително изискване в повечето търговски строителни норми. Главният контролен блок приема сигнал за пожарна аларма със сух контакт от пожароизвестителната система на сградата. Когато бъде получен сигнал за пожарна аларма, всички врати в групата изпълняват своята пожароустойчива последователност – обикновено се отварят напълно, за да освободят пътя за излизане, след което освобождават всички механизми за задържане на вратата, така че пружинните противопожарни врати да се затворят и заключат. Микропроцесорният контролен блок регистрира събитието за пожарна аларма с времеви печат, което е полезно за преглед след инцидент и за документация за съответствие със строителните норми.

OEM и ODM персонализация: Защо е важна за строителните проекти

Една от най-значимите тенденции, които наблюдавам в международния ни бизнес през последните пет години, е нарастващото търсене от страна на разработчиците на проекти и системните интегратори за OEM и ODM персонализиране на автоматични контролни устройства и задвижвания на врати. Причината е проста: пазарът на автоматични врати е фрагментиран, като много строителни проекти изискват специфични комбинации от форм-фактор, комуникационен протокол и функционално поведение, които стандартните каталожни продукти не могат да осигурят.

В Yufan Beifan сме изградили производствения си капацитет около гъвкаво OEM и ODM производство – което означава, че можем да модифицираме механичния форм-фактор на нашите оператори на врати, да персонализираме поведението на фърмуера на нашите управляващи устройства и да адаптираме стека от комуникационни протоколи, за да отговорим на специфичните изисквания на проекта. Тази възможност е особено ценна за строителни проекти на пазари със специфични регулаторни изисквания или естетически стандарти, които се различават от масовия пазар. Например, ние сме доставяли оператори на врати с персонализирани цветове и покрития на корпуса за архитектурни проекти, където операторът на вратата трябва да съответства на визуалния дизайнерски език на сградата, и сме разработили персонализиран фърмуер за интеграция на BMS за сгради, които използват собствени протоколи за управление на сгради, които не се поддържат от стандартните каталожни продукти.

Процесът на ODM в Yufan Beifan обикновено започва с техническа консултация, където преглеждаме спецификациите на проекта, архитектурата на системата за управление на сградата и всички специфични функционални изисквания. От тази консултация разработваме документ със спецификация, който определя необходимите механични, електрически и фърмуерни модификации. След това произвеждаме прототипи за тестване и валидиране, обикновено в рамките на 8-12 седмици след финализирането на спецификацията. За производствени обеми поддържаме персонализираната конфигурация като специален вариант на продукта, осигурявайки последователност във всички устройства, доставени по проекта. Този подход ни позволи да поддържаме проекти, вариращи от малки търговски обзавеждания с 4-6 врати до мащабни инсталации с над 200 врати в множество сгради.

Оценка на устройство за управление на врати за приложения за управление на сгради с множество врати

Ако определяте устройства за управление на врати за строителен проект с изисквания за координация на множество врати, препоръчвам да оцените потенциалните доставчици по следните критерии, въз основа на въпросите, които получаваме най-често от клиентите по време на фазата на спецификация.

Първо, проверете архитектурата на синхронизация. Попитайте конкретно как управляващото устройство на доставчика се справя с група врати, където отделните врати имат значително различни механични характеристики - например тежка пожароустойчива врата в сравнение с лека интериорна врата в същата група. Правилният отговор е, че всяко управляващо устройство трябва да се калибрира индивидуално спрямо механичните характеристики на вратата си, като главното устройство координира времето на ниво група, вместо да налага еднакви параметри на времето за врати с различни механични натоварвания.

Второ, потвърдете поддръжката на BMS протокол. Попитайте дали управляващото устройство поддържа вграден BACnet или Modbus, или дали изисква външен протоколен шлюз. Вградената поддръжка на протоколи намалява разходите и сложността на интеграцията и елиминира потенциална точка на повреда. Попитайте конкретно за BMS интеграцията: какви команди от високо ниво приема управляващото устройство, как докладва състоянието обратно на BMS и как се обработва интеграцията на пожарната аларма на ниво протокол?

Трето, оценете процедурата за самообучаващо се калибриране. Попитайте колко време отнема калибрирането, дали изисква специални инструменти или обучение и дали може да се извърши от техник по поддръжка на сграда или изисква специалист. Процесът на калибриране трябва да е лесен и повторяем - в идеалния случай последователност от натискане на бутон, която управляващото устройство изпълнява автономно, без да е необходимо външно измервателно оборудване или ръчно настройване на параметрите.

Четвърто, оценете възможностите за персонализиране на доставчика. Ако вашият проект има специфични изисквания – специфичен форм-фактор на корпуса, персонализиран комуникационен протокол, специфично поведение при прекъсване на захранването или пожарна аларма – помолете доставчика да опише процеса на персонализиране, графика и последиците за разходите. Най-добрите доставчици ще третират персонализирането като стандартна част от бизнеса си, а не като изключение, което изисква одобрение от висшето ръководство.

Еволюцията в управлението на сгради вече се случва

Искам да завърша с наблюдение за това накъде виждам да се развива пазарът на автоматични врати, базирано на моя опит в работата с разработчици на сгради, системни интегратори и екипи за управление на съоръжения на множество пазари.

Индустрията за управление на сгради се насочва към интегрирано, базирано на данни управление на сгради. Съвременните BMS платформи вече не са просто системи за управление – те са аналитични платформи, които събират оперативни данни от всички сградни системи и използват тези данни, за да оптимизират потреблението на енергия, да прогнозират нуждите от поддръжка и да подобрят комфорта и безопасността на обитателите. За да могат автоматичните системи за врати да участват в тази еволюция, устройството за управление на вратите трябва да бъде нещо повече от просто реле, което отваря и затваря врата в отговор на сигнал от сензор. То трябва да бъде интелигентен възел в сградната мрежа – способен да отчита оперативното състояние, да записва модели на употреба и да адаптира поведението си въз основа както на програмирани параметри, така и на научени данни.

Самообучаващите се микропроцесорни управляващи устройства, разработвани от Yufan Beifan и други водещи производители, са в основата на тази еволюция. Те представляват преход от управление на врати като механична функция към управление на врати като интегрирана функция на сградни системи – такава, която предоставя данни на системата за управление на сградата (BMS), получава координирани команди от нея и адаптира поведението си, за да оптимизира производителността на сградата като цяло. За строителните предприемачи и мениджърите на съоръжения, които планират следващото десетилетие експлоатация на сградите, това е посоката на спецификация, която има смисъл. Сградите, които се проектират и строят днес, ще бъдат в експлоатация в продължение на 30-50 години. Гарантирането, че техните системи за врати са интегрирани, адаптивни и способни да участват в развиващите се архитектури за управление на сгради, не е лукс – това е разумна инвестиция в качеството на експлоатация на сградата.

Вътрешни връзки:

YF200 Автоматичен оператор за плъзгащи се врати — Yufan Beifan Automatic Door

Пълна продуктова гама — Yufan Beifan Автоматични системи за врати

Контакт:

Свържете се с Юфан Бейфан — Заявете оферта за персонализирана система за врати

Външни препратки: EN 16005 Врати с електрическо задвижване · Директива CE за машини · Управление на качеството по ISO 9001 · Каталог на продуктите на Yufan