10 Jahre DCP – eine Schnittstelle setzt sich durch!

von Dipl.-Ing. Bernd Roeckerath, BÖHNKE + PARTNER GmbH

In der Technikgeschichte der letzten 50 Jahre gibt es eine Fülle bahnbrechender Ideen und Erfindungen, die im Moment des Entstehens eigentlich eher unspektakulär waren: so zum Beispiel der Programmierer Ray Tomlinson, der 1972 zwei bestehende Datentransferprotokolle spaßeshalber miteinander kombinierte, um so die erste E-Mail verschicken zu können, in der er dem Empfänger das von ihm eingeführte @-Zeichen erklärte, oder dem Amerikaner Vint Cerf, dem in einem Schaumbad die Idee zum heute nicht mehr wegzudenkenden TCP/IP-Protokoll kam. Da er kein passendes Schreibpapier fand, schrieb er die ersten Skizzen zum Kommunikationsprotokoll der Internet-Welt auf die Rückseite der Bedienungsanleitung seines Hörgeräts. So ähnlich erging es im Herbst 1995 einem Softwareingenieur – nennen wir ihn Max - wohl auch.

Max, tätig bei dem Steuerungsunternehmen Böhnke + Partner GmbH in der Nähe von Bergisch Gladbach, sah sich zum x-ten Mal mit der Aufgabe konfrontiert, einen neuen, soeben auf dem Markt erschienenen brandneuen Aufzugsumrichter mit der aktuellen Steuerung zu verbinden. Die Schnittstellen an Umrichtern waren so vielfältig, wie die Branche selbst – jeder Umrichterhersteller kochte sein eigenes Süppchen – hier ein „Signälchen“ um den Aufzug noch sanfter stoppen zulassen - dort ein „Klemmchen“ um den Programmierer endgültig in den Wahnsinn zu treiben!

Letztlich ist die Aufgabenstellung eines Aufzugsumrichter doch simpel – er soll den Motor im richtigen Moment nur an- bzw. ausschalten und rechts- oder linksherum drehen lassen. Steuerungstechnisch sind doch alle Umrichter gleich. In einer Mittagspause, während eines zünftigen Kartenspiels, kam Max die richtige Idee: eine universelle Verbindung muss her - nicht parallel wie üblich - sondern seriell. Über den Ausgang des Kartenspiels ist nichts überliefert, wohl aber die sofort auf dem Aufschreibblock skizzierte Idee: ein genormtes Protokoll, welches nur die nötigsten Informationen zwischen Umrichter und Steuerung austauscht, das ganze basierend auf einer 2-Draht-Verbindung! Letztlich sollte ein serielles RS-485 Datenprotokoll die konventionelle parallele Klemmenansteuerung ersetzen. Max hielt Ausschau nach einem Partner, um diese neue Schnittstelle zu verwirklichen: mit der Fa. Loher wurde ein Unternehmen gefunden, die dieses Vorhaben mit verwirklichen wollte. Gerade einmal 5 DIN-A4 Seiten umfasste die gemeinsam verfasste Protokollbeschreibung. Beide Firmen legten Wert darauf, dass dieses Protokoll allen Firmen in der Branche zugänglich gemacht werden sollte. Dies geschah Anfang 1996 bei einem von der Fa. Loher auf Schloss Neuburg veranstalteten Symposium, bei dem auch der Name erstmalig genannt wurde: DCP (Drive Control & Position). Die Dinge kamen in Bewegung: im Laufe der nächsten Monate kamen weitere Umrichterhersteller dazu und integrierten diese einfache Schnittstelle meistens durch zusätzliche Interfaceplatinen in ihren Geräten. Auf der Seite der Steuerungshersteller war natürlich die Resonanz nicht so überwältigend, eher ablehnend – man war und ist ja Mitbewerber und krittelte sofort an diesem und jenem herum. Ein Schnittstellenprotokoll der Konkurrenz einfach zu übernehmen – nicht denkbar. Das es mit einiger Zeitverzögerung dann doch geklappt hat, zeigt, dass die grundlegende Idee der Offenlegung richtig war. Durch intensiven Austausch und lebhaften Diskussionen aller Beteiligten wurden weitere Features im Protokoll ergänzt, sodass sich zunächst 2 Betriebsarten etablierten zum Einem

• DCP 01: ersetzte die parallele durch ein serielle Ansteuerung und
• DCP 02 ermöglichte die zusätzliche Übertragung von Wegstrecken in den Umrichter.

Es stellte sich heraus, dass für einfache Anwendungen diese Spezifikationen absolut ausreichend waren. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und kurzen Etagenabständen war allerdings ohne genaue Parametrierung kein adäquates Fahrverhalten zu erzielen. Außerdem ging der Branchentrend Ende der 90er Jahre allgemein dahin, immer kürzere Installationszeiten zu erzielen, sodass für langwieriges Herumprobieren keine Zeit blieb. Aus diesen gewonnenen Erfahrungen mit DCP01/02 wurde Anfang 2001 der Wunsch nach einer Protokollanpassung laut. Auch hier war Max an vorderster Front dabei und diskutierte ein praxisgerechte Handhabung des Protokolls: weitere Optionsstufen wurden ergänzt. Zum Einem wurde die Übertragungsgeschwindigkeit verdoppelt und das Telegramm um einige Bytes erweitert. Diese neue Stufe wurde mit DCP03 festgelegt. DCP03 war somit die Weiterentwicklung von DCP01. Aber das Potential des DCP-Protokolls war bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Mittlerweile war die Verwendung von Absolutwertgebern (AWG) bei Aufzugsanlagen zum Standard geworden und hatte den technisch veralteten Inkrementalgeber längst abgelöst. Mit dieser Technologie war es nun endlich möglich eine Vision zu verwirklichen die mit DCP02 nicht realisierbar war. Beim Anschluss des Umrichters an die Steuerung sollte nur im Umrichter, der ja letztlich das Motormanagement besorgt, einmalig notwendige Einstellungen vorgenommen werden. Der Rest ergibt sich dann von selbst – motorische Einstellungen in der Steuerung sollten nicht mehr nötig sein. Dies wurde durch die Protokollstufe DCP04 festgelegt. Das Prinzip ist eigentlich schnell beschrieben - die Realisierung allerdings sehr komplex:
Die folgende Abbildung soll das verdeutlichen:

Dargestellt ist eine Fahrt über 6 Haltestellen (3 m Etagenabstand und 1 m/s Fahrgeschwindigkeit)

Die Steuerung überträgt zyklisch (alle 10 ms) permanent den über den AWG ermittelten Restweg (rote Kurve) bis zur nächsten Haltestelle, der Umrichter seinerseits aus seiner berechneten Fahrkurve den benötigten Bremsweg (grüne Kurve) zu dieser Haltestelle. Sind beide Wegstrecken gleich groß, muss die Steuerung entscheiden, ob an der Haltestelle angehalten werden soll oder nicht. Wenn ja wird der Restweg nicht verlängert und die Fahrt würde an dieser Etage beendet, falls ein Mitnahmeruf vorliegt; wenn kein Ruf vorliegt verlängert die Steuerung die Wegstrecke und erhöht den Stockwerkszähler zur nächsten Haltestelle, wobei der Umrichter dies bei der Berechnung des neuen Bremsweges berücksichtigt. Das klingt sehr einfach – der Rechenaufwand im Umrichter ist jedoch immens. Die Vorteile liegen aber auf der Hand: bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ist nämlich die Beschleunigungsphase bis zur Nenngeschwindigkeit nicht vernachlässigbar - sie muss in der Aufzugsteuerung mit betrachtet werden - trifft während dieser Phase noch ein erreichbarer Außenruf ein, kann dieser ohne Probleme mitgenommen werden; dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Verfügbarkeit des Aufzuges - insbesondere bei Gruppensteuerungen. Momentan wird DCP04 auch für Anlagen bis 4 m/s und schneller verwendet; ein entsprechendes Projekt wird gerade von Max in China vorbereitet. DCP lebt und wird heutzutage von fast allen Antriebsherstellern verwendet, selbst bei den Hydraulikherstellern hat DCP mittlerweile Einzug gehalten: bei der Schweizer Firma Bucher steuert DCP04 den als maschineraumlosen Aufzug konzipierten BeriPAC®. Einige wenige deutsche Steuerungshersteller fehlen jedoch noch; im Ausland ist DCP längst angekommen, wie man auf der diesjährigen Interlift feststellen konnte. Netterweise hat sich bei einem gemeinsamen Treffen von einigen Steuerungsherstellern die Fa. Kollmorgen bereiterklärt, stellvertretend für alle das DCP-Protokoll zu pflegen und als Ansprechpartner zu fungieren (PGerstenmeyer@Kollmorgen.de); es kursieren nämlich diverse Beschreibungen, die nicht in allen Punkten korrekt sind.
Und wie geht es weiter – basierend auf den guten Erfahrungen mit DCP ist Max schon wieder einen Schritt weiter: in einer immer mehr vernetzten Welt besteht auch im Bereich der Aufzugstechnik noch enormer Nachholbedarf; Max vernetzt gerade über den neuen Liftstandard „CANopen-Lift“ alles, was ihm in die Finger kommt: Steuerungen, Aufzugstüren, Drehgeber, Außendrücker, Kabinentableaus und auch Umrichter. Max spielt übrigens mittags immer noch Karten – seine Kollegen fürchten weitere Spielunterbrechungen!