1 引言

　　電梯行業(yè)是制造業(yè)的主要組成部分之一，在社會(huì)生活中具有一定的剛性需求。隨著電梯行業(yè)進(jìn)一步邁入成熟期，以及中國(guó)地產(chǎn)行業(yè)增速放緩，在微增長(zhǎng)市場(chǎng)環(huán)境中， 電梯企業(yè)須加大研發(fā)力度，把握行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，保持持續(xù)的創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電梯公司只有以較低的成本,良好的服務(wù),高品質(zhì)的產(chǎn)品才能在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。電梯未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)仍然以綠色環(huán)保、智能化、更安全、性價(jià)比更高為主。電梯整梯和部件企業(yè)紛紛在集成化、精簡(jiǎn)化方向投入精力研發(fā)，最大程度上提高電梯系統(tǒng)的性價(jià)比。本文從電梯控制系統(tǒng)部分入手，以隨行電纜降芯為目標(biāo)，從電氣、硬件、軟件上保證在降芯的基礎(chǔ)上， 實(shí)現(xiàn)與不降芯之前等價(jià)的穩(wěn)定、可靠及安全。

　　2 隨行電纜降芯方案

　　本系統(tǒng)通訊部分主要包含4大部分，外呼顯示部分、電梯主控部分、轎頂控制部分及轎廂控制部分。機(jī)房與轎廂之間通過(guò)隨行電纜進(jìn)行連接，如圖1所示。本隨行電纜降芯系統(tǒng)電氣上主要調(diào)整圖1中的隨行電纜、轎頂控制部分及電梯主控系統(tǒng)部分。常規(guī)的電梯隨行電纜的芯線構(gòu)成如表1所示(各個(gè)電梯廠家的設(shè)計(jì)略有區(qū)別，核心信號(hào)基本一致)，按配套同步電機(jī)和單通門情況，總共需29芯線。

　　從表1的統(tǒng)計(jì)分析，轎頂檢修、平層信號(hào)可以通過(guò)通訊的方式傳給控制系統(tǒng)，原始輸入信號(hào)可先進(jìn)入轎頂控制板;轎頂36VAC照明可省略;五方對(duì)講的0V與系統(tǒng)的DC

　　圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　0V可共用;安全回路的設(shè)計(jì)上可通過(guò)調(diào)整門鎖順序減少芯線數(shù);單獨(dú)的一組DC 24V和DC 0V可省略。經(jīng)過(guò)調(diào)整之后的隨行電纜芯數(shù)統(tǒng)計(jì)如圖表2所示。從表2的統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)化之后的隨行電纜芯數(shù)降低到18芯，相比常規(guī)的隨行電纜配置節(jié)約了11芯，從節(jié)約成本的角度，建筑高度越高，節(jié)約的成本越多。

　　表 1 常規(guī)電梯隨行電纜芯線組成表(同步機(jī)且單通門配置)

　　表 2 優(yōu)化電梯隨行電纜芯線組成表(同步機(jī)且單通門配置)

　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 硬件設(shè)計(jì)

　　3.1.1 轎頂檢修走通訊設(shè)計(jì)

　　轎頂檢修、轎頂檢修上行、轎頂檢修下行皆接入轎頂控制板，轎頂控制板通過(guò)總線通訊傳輸至電梯主控系統(tǒng)，通過(guò)電氣回路上設(shè)計(jì)成轎頂檢修運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)高于控制柜緊急電動(dòng)運(yùn)行，另外從安全角度考慮，當(dāng)轎頂檢修動(dòng)作時(shí)，電梯安全回路斷開，通過(guò)轎頂檢修共通按鈕接通安全回路，確保轎頂人員操作的安全。

　　3.1.2 井道平層信號(hào)走通訊設(shè)計(jì)

　　轎頂?shù)纳掀綄有盘?hào)、下平層信號(hào)接入轎頂控制板， 轎頂控制板通過(guò)總線傳輸至電梯主控系統(tǒng)。提前開門和開門再平層用的上門區(qū)和下門區(qū)信號(hào)走隨行電纜到控制柜， 一段進(jìn)電梯主控板，用于井道自學(xué)習(xí)定位用，一段進(jìn)再平層電路板，用于檢測(cè)門區(qū)信號(hào)，為提前開門和再平層運(yùn)行提供位置參考。值得注意的是，進(jìn)入主控板的門區(qū)信號(hào)和進(jìn)入再平層板的門區(qū)信號(hào)需通過(guò)二極管進(jìn)行隔離，防止由于提前開門板的繼電器延時(shí)，導(dǎo)致信號(hào)從線圈傳入主板， 導(dǎo)致信號(hào)誤判或?qū)е轮靼逭`報(bào)故障。

　　3.1.3 安全回路順序調(diào)整

　　為較少隨行電纜中安全回路的芯數(shù)，本系統(tǒng)調(diào)整了安全回路的順序，將轎廂相關(guān)的安全回路開關(guān)盡量放到安全回路的末端，如轎頂檢修信號(hào)、轎頂急停信號(hào)，使其靠近驕門鎖。同時(shí)調(diào)整門鎖順序，以單通門為例，按先驕門后廳門的順序，從而能較少?gòu)d門回路下行線纜1芯。門鎖順序的調(diào)整需重點(diǎn)注意門鎖短接檢測(cè)的時(shí)序。

　　3.2 軟件實(shí)現(xiàn)

　　3.2.1 轎頂CAN通訊異常檢測(cè)機(jī)制

　　采樣降芯方案后，因?yàn)檗I頂檢修走通訊方式，而通訊可能受到干擾，為了增加可用性同時(shí)保證安全，電氣上，將轎頂檢修回路串入安全回路，轎頂檢修時(shí)，只有按下運(yùn)行按鈕，安全回路才會(huì)導(dǎo)通，從而防止通訊干擾。

　　從理論分析以及目前實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)人員操作時(shí)存在對(duì)安全回路的不規(guī)范處理，在安裝階段(無(wú)腳手架)，經(jīng)常出現(xiàn)整體短接安全回路的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致上述轎頂檢修斷安全回路的保護(hù)措施失效，如果運(yùn)行過(guò)程中通訊受到干擾而中斷，而不能更新停止信號(hào)，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)。

　　針對(duì)通訊異常問(wèn)題，軟件上采用的檢測(cè)機(jī)制為：當(dāng)檢修運(yùn)行時(shí)，對(duì)于轎頂檢修信號(hào)持續(xù)T1秒無(wú)通訊則停車，停車時(shí)序按照減速曲線執(zhí)行，不同時(shí)撤銷全部輸出， 避免溜車，停車后報(bào)故障保護(hù)，從而防止在安全回路被不規(guī)范短接后，轎頂檢修信號(hào)由于通訊異常導(dǎo)致轎頂檢修運(yùn)行可能失控的問(wèn)題。

　　3.2.2 安全回路短接檢測(cè)機(jī)制

　　按照系統(tǒng)電氣的設(shè)計(jì)要求，安全回路是可以分段短接，使得轎頂?shù)臋z修斷安全回路仍然有效的。但實(shí)際操作中，安裝階段短接整個(gè)安全回路的現(xiàn)象仍然存在，為解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)的思路是只要能使得現(xiàn)場(chǎng)短接整個(gè)安全回路后，電梯不能運(yùn)行，那么也能達(dá)到安全要求。

　　具體的安全回路短接檢測(cè)機(jī)制為：當(dāng)在轎頂檢修狀態(tài)時(shí)接收到轎頂檢修信號(hào)但是沒(méi)有接收到轎頂檢修上行和轎頂檢修下行，持續(xù)檢測(cè)到安全回路通超過(guò)T2秒(首次轎頂檢修運(yùn)行需要安全回路上升沿觸發(fā)才能檢修運(yùn)行)， 認(rèn)為短接了安全回路，則電梯主控系統(tǒng)進(jìn)入故障保護(hù)，該故障在檢修下自保持，轉(zhuǎn)自動(dòng)或者安全回路斷開時(shí)下恢復(fù)，機(jī)房緊急電動(dòng)有效時(shí)不判斷此故障?？紤]到實(shí)際操作易用性，電梯主板增加參數(shù)用于控制是否關(guān)閉掉這個(gè)檢測(cè)，默認(rèn)開通。開通和關(guān)閉安全回路短接檢測(cè)功能都需要憑借超級(jí)權(quán)限執(zhí)行，該權(quán)限由授權(quán)人員責(zé)維護(hù)。

　　3.2.3 轎頂檢修上下行粘連檢測(cè)機(jī)制

　　考慮到由于轎頂板的IO口存在損壞可能，導(dǎo)致一直發(fā)送轎頂檢修和上行或者下行信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，只要機(jī)房緊急電動(dòng)運(yùn)行按下，使得安全回路導(dǎo)通，電梯就會(huì)上行或下行。因此需要增加轎頂檢修上下行開關(guān)粘連檢測(cè)機(jī)制。

　　具體檢測(cè)機(jī)制為：當(dāng)轎頂檢修上升沿觸發(fā)之后在T3 毫米內(nèi)，轎頂上行或者上行持續(xù)動(dòng)作(超過(guò)T3毫秒之后不檢測(cè))，則判斷方向信號(hào)發(fā)生粘連故障，該故障在轎頂檢修下自保，主控系統(tǒng)同時(shí)記錄故障，并在人機(jī)交互單元上提示此異常，檢測(cè)到方向粘連后電梯禁止檢修啟動(dòng)。當(dāng)轎頂檢修上行且下行都持續(xù)無(wú)輸入T4秒(考慮可能存在轎頂方向信號(hào)先于轎頂檢修信號(hào)動(dòng)作),或者電梯轉(zhuǎn)自動(dòng)則也可以復(fù)位該故障，值得注意的是，轎頂檢修上下行粘連時(shí)在檢修模式下禁止關(guān)門。

　　3.2.4 停電應(yīng)急救援運(yùn)行中開關(guān)異常檢測(cè)處理機(jī)制

　　電梯停電應(yīng)急平層時(shí)，需要檢測(cè)轎頂?shù)钠綄有盘?hào)， 正常情況下，當(dāng)應(yīng)急平層到上平層開關(guān)動(dòng)作且下平層開關(guān)動(dòng)作且上門區(qū)開關(guān)動(dòng)作且下門區(qū)開關(guān)動(dòng)作時(shí)且本樓層電梯允許開門時(shí)，電梯停止運(yùn)行，之后系統(tǒng)輸出開門指令，使被乘客離開轎廂，之后退出應(yīng)急救援模式。但本降芯系統(tǒng)中，轎頂?shù)纳掀綄有盘?hào)和下平層信號(hào)都是走通訊傳輸至主控系統(tǒng)，若在電梯停電應(yīng)急平層運(yùn)行過(guò)程中，總線通訊異常，導(dǎo)致電梯主控系統(tǒng)無(wú)法正確接收到轎頂?shù)钠綄有盘?hào)， 甚至一直無(wú)法接收到轎頂平層信號(hào)，此時(shí)停電應(yīng)急平層運(yùn)行無(wú)法找到平層和門區(qū)都有效的樓層，很有可能造成停電應(yīng)急裝置電池電量用完，電梯急停在中間樓層，或者電梯出現(xiàn)沖頂和墩底的不良后果。

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了停電應(yīng)急救援運(yùn)行平層開關(guān)異常檢測(cè)機(jī)制，電梯停電應(yīng)急平層過(guò)程中，當(dāng)上門區(qū)開關(guān)動(dòng)作且下門區(qū)開關(guān)動(dòng)作時(shí)，記錄當(dāng)前的編碼器位置，并開始檢測(cè)總線通訊超時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行(插板長(zhǎng)度 – 門區(qū)開關(guān)距離)/2 – 20mm的距離(插板長(zhǎng)度和門區(qū)開關(guān)距離參考電梯井道自學(xué)習(xí)時(shí)的編碼器數(shù)據(jù))，若總線通訊超時(shí)， 則結(jié)束本次應(yīng)急平層運(yùn)行，停車后，輸出開門，此時(shí)的電梯門不一定能打開，因大部分電梯系統(tǒng)的開關(guān)門指令也同樣采樣總線通訊傳輸至轎頂控制板，進(jìn)而控制門機(jī)開關(guān)門。若總線通訊不超時(shí)，則按正常的運(yùn)行曲線?？恐辽舷缕綄佣加行疑舷麻T區(qū)都有效的位置停車。另外考慮到停電應(yīng)急平層停車時(shí)，平層光電可能會(huì)由于鋼絲繩形變、抱閘延時(shí)、鋼絲繩打滑等原因造成一個(gè)平層開關(guān)信號(hào)脫離的現(xiàn)象，針對(duì)這一問(wèn)題，本系統(tǒng)采用：當(dāng)停車時(shí)，當(dāng)符合上下門區(qū)開關(guān)都動(dòng)作且至少一個(gè)平層開關(guān)動(dòng)作時(shí)，即可停車開門放人，由于平層開關(guān)離對(duì)應(yīng)側(cè)插板的邊沿距離大概只有10mm左右，乘客出轎廂基本不受地坎高度差的影響，相反，若按常規(guī)的運(yùn)行邏輯，當(dāng)停車之后檢測(cè)到一個(gè)平層開關(guān)不動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行時(shí)，則將多運(yùn)行至少一個(gè)樓層的距離，考慮到電梯配套的停電應(yīng)急救援裝置容量相對(duì)較緊湊，很有可能在本次運(yùn)行中出現(xiàn)電池容量不足而急停的現(xiàn)象。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　電梯市場(chǎng)的趨于飽和性使得整機(jī)成本問(wèn)題更加突出，本文從電梯控制系統(tǒng)角度出發(fā)，瞄準(zhǔn)隨行電纜的降芯可行性，設(shè)計(jì)的降芯方案從常規(guī)的29芯減少為18芯，大幅度降低隨行電纜的成本，尤其在高層建筑中性價(jià)比優(yōu)勢(shì)更加突出。本文從降芯系統(tǒng)方案入手，從電氣設(shè)計(jì)上闡述降芯系統(tǒng)與常規(guī)隨行電纜方案的區(qū)別，重點(diǎn)分析了降芯系統(tǒng)的軟件保護(hù)機(jī)制，從通訊超時(shí)、安全回路短接檢測(cè)、轎頂檢修上下行開關(guān)粘連保護(hù)、停電應(yīng)急平層運(yùn)行中開關(guān)失效保護(hù)等角度詳細(xì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)機(jī)制，在電梯行業(yè)有一定的推廣價(jià)值。