帶附加值技術方案在扶梯舊梯改造中的應用

梁卓輝

（廣州奧的斯電梯有限公司，廣州 510425）

0 引言

本文的目的是探討在扶梯舊梯改造的過程中，如何結合自動扶梯舊梯改造的實際情況進行改造和升級。由于之前的扶梯的使用時間仍較短，因而前人在這方面的探討通常集中在小修小改或大修上，但隨著使用時間的延長，一些早期的自動扶梯在不斷的維護和大修后雖然仍然能運行，但無論是外觀、性能、震動或噪聲等指標已大不如前，再也難以滿足用戶的使用要求。在這種情況下，就催生了一種新業務——自動扶梯的舊梯改造。本文借助一些已成功實施的舊梯改造的例子里面的部分技術內容，提供一些具體的，既可適用于技術升級，又帶有性價比較高的附加值的改造技術方案供讀者參考，并指出了這些技術改造方案的應用場景。希望籍此拋磚引玉，共同探討扶梯舊梯改造這一新興業務的技術與方法，推動其更好地發展。

1 舊梯改造的原則

在扶梯的舊梯改造中，修舊如新應該是追求的一個非常重要的目標。所謂修舊如新，就是要求舊梯在經過改造后，其技術水平達到的標準或呈現出來的指標，除了受環境等不可避免的客觀因素而被特別豁免外，其他的都應符合當前在用的最新標準和最新規范的要求，業主和乘客在扶梯改造后的用戶體驗，更應該有一個質的飛躍，維保人員在扶梯改造后的維修保養過程中，工作上也應該更高效和便捷。

在舊梯改造的實施過程中，遇到有相當數量的舊扶梯的電氣控制系統，仍然是采用帶有大量觸點控制的繼電器式控制電路。在舊式的檢測系統和人機界面中，仍然采用點對點的形式進行檢測和信號傳輸的居多，這令整臺扶梯在使用過程中，呈現出較高的電氣故障率，電氣布線方面顯得臃腫和凌亂，在查找故障時感覺困難和低效，當然，這可能是由于受當年新扶梯制造時的技術發展狀況限制所致，但如果現在對其進行改造時，仍為了減少改動或節省成本而沿用當時的這些技術進行小修小補，或甚至只是一對一地把一些不符合新標準的舊零部件換成符合新標準的新的零部件，而不去進行一些大刀闊斧的整體技術方案的重新設計和零部件的重新更替，則會令改造后的扶梯失去其應有的技術先進性、低故障率，以及日后在維保方面的便捷性和高效率。結合這種情況，下面著重探討如何把一些帶附加值的技術應用到扶梯的舊梯改造中去，在成本增加不多的情況下，令改造方案得到較高的性價比，從而令經過舊梯改造后的扶梯，無論在技術上還是質量上都有質的飛躍。

2 技術方案

2.1 交互界面

首先從人機界面開始探討。人機交互界面，承擔著扶梯對乘客的提示和指引、扶梯控制系統和操控、以及維保人員相互交流的任務。對于和乘客交互方面，它包含了最初的交通流向燈，其后發展的扶梯運行狀態的語音提示，到現在被開始較多使用的屏幕顯示信息系統。而對于控制系統、操控和維保人員相互交流方面，它包含了最初使用的固定式安裝的LED顯示器和鍵盤組合系統，到后來發展起來的手持式的，把LCD顯示和鍵盤操作結合在一起的手持工具，以及現在和前述手持工具混用的較大屏幕的信息顯示系統。

這里著重談一下現在使用較多的通過屏幕顯示的信息系統，這種系統通常分為安裝在扶梯的護欄上的小屏幕交互界面、控制柜的屏幕交互界面、監控室的大屏幕交互界面等。通常，安裝在扶梯的護欄上的小屏幕交互界面的用途是著重于讓乘客知道現在扶梯運行方向和該運行方向所到達的樓層信息，以及一些諸如天氣等的其他服務信息。控制柜的屏幕交互界面的目的是著重于顯示扶梯的運行狀態，讓操控、維保人員可以形象地知道扶梯現在的運行狀態，當扶梯出現故障時，形象地把故障發生的位置顯示在屏幕上，讓維保人員可以基本上不用工具進行診斷和查找，就能較準確地確定故障點，以及令操控、維保人員可以通過屏幕交互界面上的鍵盤，有目的地查看控制柜內一些預設的參數等信息，同時，也承擔著把調試和維保人員希望設置的參數存入控制系統的責任。監控室的大屏幕交互界面的用途著重于讓監控人員知道現在扶梯的狀態，如停止或運行、正常運行或檢修運行、運行的方向等信息。

上述這些界面的選用，無論是對乘客的用戶體驗，還是對提高維保和監控人員的工作效率和便捷性，都有著非常大的正面作用。因此，在舊梯改造的方案設計過程中，應盡可能地選用這些人機交互界面，以增加扶梯改造后的附加值，提高使用者的體驗感，提高日后維保人員的工作效率。但如果在選用這些界面的同時，卻仍然沿用老舊的點對點的并行式信號傳輸形式，電氣布線會更臃腫和凌亂，控制系統更易受到干擾，故障率更高，因而，在選用這些顯示信息較多的人機交互界面時，就必須拋開原來在用的并行通訊傳輸方案，重新設計，把串行通訊的技術方案引入到舊梯改造的設計方案中。

2.2 串行通訊原理

串行通訊技術是指通訊雙方按位進行、遵守時序的一種通訊方式。在數據傳輸過程中，它將數據一位一位地依次傳輸，每一位數據占據一個固定的時間長度，它主要用于實時監控等系統通訊工作當中，并能借助于現有的電話網實現數據的遠距離傳輸，特別適用于控制系統之間，以及控制系統與外設之間的遠距離通訊。它的顯著優點是：通信線路少，布線簡便易行，施工方便，結構靈活，系統間協商協議，自由度及靈活度較高等。當然，與并行通信相比，它也有一些主要的缺點，就是數據傳送效率低，這是顯而易見的。但是，由于扶梯控制要求的數據傳輸速度和實際使用中的串行通訊的數據傳輸速度根本不在同一個數量級上，因而，它的這個主要缺點在扶梯控制應用中就變成了一個可被忽略的缺點。

串行通訊源自于20世紀60年代，其時，美國電子工業協會（EIA）為保證不同廠家產品之間的兼容，將RS－232C（簡稱RS－232）定為串行通信接口的電氣標準，后來還陸續發展了RS－422和RS－485標準。RS－232C的全稱是EIA－RS－232C，EIA （Electronic Industry Association）代表美國電子工業協會［1］，RS（Recommend standard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969）［2］，在這之前，還有RS232B、RS232A標準。它的官方定義為在數據終端設備和數據通信設備之間使用串行二進制數據交換的接口，屬于不平衡傳輸。由于RS－232是為點對點，即只用1對收發設備通訊而設計的，協議理論傳輸距離只是10 m級［3］，而且還與波特率有關，距離越遠，波特率就要越低，否則就會通信失敗，因而，在實際應用中，只適用于設備之間的通訊距離不大于15 m的訊號傳輸，而且訊號傳輸的速率低，除此之外，RS232還有一個較致命的缺點，就是各信號間容易產生串擾，所以，正是由于RS－232這些較明顯的缺點，后面才陸續有了RS－422和RS485標準。

RS－422標準是平衡電壓數字接口電路的電氣特性標準，RS－422屬于平衡傳輸，RS－422已把傳輸速率提高到10 Mb，傳輸距離在19 kb／s下能延長到1 000 m左右［4］，而且是可以實現一對多的訊號傳輸。但RS－422也有一個較明顯的缺點，就是不允許出現多個發送端而只能有多個接受端。RS485是一個定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性標準［5］，該標準由電信行業協會和電子工業聯盟定義。使用該標準的數字通信網絡能在遠距離條件下以及電子噪聲大的環境下有效傳輸信號。RS－485使得連接本地網絡以及多支路通信鏈路的配置成為可能。和RS－422一樣，理論上，通信速率在100 kb／s及以下時，RS－485的最長傳輸距離可達1 200 m，但在實際應用中傳輸的距離也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。由于RS－485是一個定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性的標準，因而，它允許出現多個發送端和多個接受端。通過上述的對比可發現，在扶梯的通訊傳輸中，采用RS－485標準比采用RS－232和RS－422標準更適合。

2.3 串行通訊應用到扶梯的條件

為了把串行通訊應用到扶梯的通訊傳輸中，必須從控制柜的硬件開始就使用串行通訊的收發接口，這就決定了需要放棄以前的有觸點的繼電器控制系統，轉而采用通用的帶有串行通訊功能的PLC或專用的電腦主板作為控制柜的控制中心，再配上合適的隔離和驅動電路，去驅動外圍的強電控制電路。這樣做有幾個好處。 （1）在管理上，統一了硬件模式，避免了在不同的舊梯改造方案中，重復進行不同的硬件設計的工作，因而提高了舊梯改造方案的設計效率，同時，由于硬件模式的相同，令舊梯改造過程中的施工方更容易通過熟悉同一作業指引，提高施工效率和日后的維保效率。（2）在質量上，由于淘汰了大量有觸點的控制系統，因而，可令整個控制系統的故障率大幅下降，其穩定性大幅提升。（3）在滿足客戶個性化的需求上，在相同硬件模式的前提下，只需要通過軟件模塊的不同組合，即可幫助客戶實現其個性化的需求，令舊梯改造的性價比增加。為了配合硬件的有效工作，軟件上應該采用模塊化的程序設計，把那些基本的必備功能設計成共有的軟件模塊，而把針對不同客戶的特殊要求設計成可選的功能程序模塊，通過對不同的標志位的檢測，由程序決定是否把可選模塊連入到基本的共有模塊中去，從而組成一個完整的控制程序，達到滿足客戶的需求。同時，還可以通過LTE的方式，把扶梯運行過程中需要監控的狀態，發送到指定的地方，令扶梯的運行狀態信息得到共享。

3 配套的技術方案

由于控制系統從原來的有觸點控制，改成了電子式的無觸點控制，因而，整個控制系統對電壓的波動可能變得更加敏感，為避免諸如雷電等對電壓的影響沖擊到扶梯的正常運行，建議對一些應用在如地鐵、機場等重要場合的扶梯，選用電壓跌落保護裝置，這種保護裝置，只是在雷電等襲擊電網，導致電網電壓瞬間跌落后又迅速恢復正常時，為免電子電路的誤動作，導致整臺扶梯誤停而設置。當然，對于由于各種原因而導致外電網失電，這種保護裝置是不會起作用的，而且，這種保護裝置的偵測電路必須把偵測到的外電網的電壓情況即時送入控制系統，由控制軟件判斷是否應根據電壓的跌落而停止扶梯的運行。在選用這種保護裝置時，功率可以不用選太大，只要能起到保護控制電路即可，沒必要把電動機的功率也覆蓋，同時，保護時間也不用太長，幾百毫秒即可，因其目的只是保護控制電路中的電子電路不會因為短于幾百毫秒的瞬間電壓跌落而發出錯誤的指令，而對于強電控制電路，甚至電動機等，由于電磁的滯后性和機械的旋轉慣性，并不需要這種瞬間的保護。這樣，既可令控制電路在一旦有電壓波動時，得到一個合適的保護，同時又可減少改造中不必要的過度成本支出，是一個性價比較高的選擇。

4 結束語

本文結合自動扶梯舊梯改造的實際情況，提供了一些既可適用于技術升級，又帶有附加值的改造技術方案，同時列舉了這些技術改造方案的應用場景，為今后的扶梯舊梯改造選取方案提供了可供借鑒的范例。