電梯速度控制系統(tǒng)軟硬件軟硬件應(yīng)用

張保 荊華俊 金杰

摘 ?要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了人們生活的水平不斷提升。電梯是當(dāng)前人們常使用到的出行工具，只有不斷提升到電梯的可靠安全性才能有效確保到人們的生命安全。文章主要是分析了電梯行業(yè)的現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)電梯控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了講解，望能為有關(guān)從業(yè)人員提供到一定的而幫助以及參考

關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng);可靠性;設(shè)計(jì)

1、電梯發(fā)展的現(xiàn)狀

我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展歷程較短，在改革開放之前，我國(guó)電梯的生產(chǎn)和安裝總量約為1萬(wàn)臺(tái)左右，且多以低速直流梯和雙速梯為主，自主生產(chǎn)能力差。在改革開放以后，電梯產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2010年，全國(guó)處于正常運(yùn)行狀態(tài)的電梯共有162.8萬(wàn)臺(tái)，且以每年約20%的速度高速增長(zhǎng)。同時(shí)，VVVF交流變頻電梯取代了傳統(tǒng)的直流電梯，成為市場(chǎng)的主導(dǎo)，同時(shí)電梯的控制系統(tǒng)采用的是PLC和單片機(jī)控制技術(shù)，已經(jīng)逐漸接近了世界領(lǐng)先水平。但是，隨著電梯的普及和廣泛應(yīng)用，電梯事故也開始不斷增加，對(duì)使用人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。根據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局的統(tǒng)計(jì)，2010年，全國(guó)因電梯事故死亡43人，而2011年發(fā)生電梯事故57起，同樣造成了人員的傷亡。通過(guò)對(duì)其原因的分析，絕大部分電梯事故都是由控制系統(tǒng)故障引起的，另有少部分是由于電梯出現(xiàn)問(wèn)題，而內(nèi)部人員無(wú)法及時(shí)向外界求助，而導(dǎo)致危害的擴(kuò)大。為了避免這種情況，電梯生產(chǎn)廠家一般都會(huì)在電梯控制系統(tǒng)中安裝安全監(jiān)測(cè)裝置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決。但是，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備在實(shí)際使用中形同虛設(shè)，完全無(wú)法發(fā)揮作用。出現(xiàn)這種情況的原因，一方面，是由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，使用不便，另一方面則是電梯維護(hù)人員素質(zhì)低下，缺乏服務(wù)意識(shí)。面對(duì)這樣的問(wèn)題，我們結(jié)合實(shí)際情況，應(yīng)用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型的電梯安全控制系統(tǒng)，以保證電梯的安全使用。

2、電梯控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方法

2.1、提升電梯控制系統(tǒng)的MTBF

對(duì)電梯控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般將系統(tǒng)設(shè)計(jì)的越簡(jiǎn)單，其可靠性和穩(wěn)定性將更強(qiáng)。對(duì)此在電梯系統(tǒng)中應(yīng)該采取集散控制的方法，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)作出合理的分解和劃分，將系統(tǒng)劃分成多個(gè)小單元，各小單元應(yīng)該采取較為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，從而保證電梯系統(tǒng)變得更加可靠，然后在運(yùn)用這種設(shè)計(jì)理念的時(shí)候，應(yīng)該確保各個(gè)單元保持獨(dú)立，這樣在有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障以后，將避免對(duì)其他單元帶來(lái)影響，這樣讓系統(tǒng)更加可靠與穩(wěn)定。對(duì)分散控制設(shè)計(jì)理念來(lái)說(shuō)，其外在表現(xiàn)為整體結(jié)構(gòu)相對(duì)分散，如果采用這種設(shè)計(jì)方法，將為控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、干擾源和負(fù)荷等因素帶來(lái)影響，讓其變得分散。如此實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的有效控制，最大限度減少了故障造成的損失，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng) MTBF 的不斷提升。以傳統(tǒng)控制系統(tǒng)為例，大多數(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一種主從結(jié)構(gòu)，讓整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，即電梯通訊內(nèi)的 BITBUS，主控制系統(tǒng)將指令發(fā)出來(lái)以后，各個(gè)子系統(tǒng)在接到指令后作出相應(yīng)響應(yīng)。不過(guò)這樣會(huì)對(duì)讓系統(tǒng)出現(xiàn)一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)，只要系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響，控制系統(tǒng)也因此無(wú)法保持正常運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)此要采取 CANBUS 主線技術(shù)，可以避免發(fā)生上述問(wèn)題，讓系統(tǒng)表現(xiàn)出一種多主形式，就算某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，其他環(huán)節(jié)也不會(huì)受到影響，能夠形成一種穩(wěn)定性極強(qiáng)的容錯(cuò)系統(tǒng)，有利于各系統(tǒng)在信息上實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙傳遞，從而提升控制的便捷性和有效性。不僅如此，利用 CAN 檢測(cè)系統(tǒng)，可以將系統(tǒng)內(nèi)存在的問(wèn)題找出來(lái)，便于及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施，通過(guò)將故障節(jié)點(diǎn)與其他環(huán)節(jié)的連接切斷，防止對(duì)其他環(huán)節(jié)帶來(lái)影響，這種設(shè)計(jì)方法能夠提升電梯控制系統(tǒng)的可靠性。

2.2、降低系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的MTTR

與復(fù)雜的電梯系統(tǒng)不同，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要把整個(gè)系統(tǒng)劃分成多個(gè)模塊，根據(jù)具體的模塊與層次作出操作與控制，從而讓控制變得更加有效和便捷，并讓控制變得更加簡(jiǎn)單。運(yùn)用這種設(shè)計(jì)理念，可以徹底排除存在的故障，將問(wèn)題癥結(jié)查找出來(lái)，提升MTTR控制效果，并實(shí)現(xiàn)故障修復(fù)效率的提升。在電梯控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中還要重視對(duì)故障排除的設(shè)計(jì)，確保能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將故障第一時(shí)間予以排除，讓故障節(jié)點(diǎn)和其他部分真正進(jìn)行分隔。之后選擇相應(yīng)修復(fù)措施，讓各種系統(tǒng)故障得到快速、及時(shí)和有效的修復(fù)，并在控制面板上顯示相關(guān)信息。對(duì)于不能排除的故障，將能夠作出進(jìn)一步的控制措施。

3、電梯控制系統(tǒng)軟硬件的抗干擾措施

3.1、控制系統(tǒng)硬件干擾控制措施

分析電梯控制系統(tǒng)可知，其運(yùn)行外部環(huán)境與設(shè)備因素會(huì)對(duì)硬件造成干擾，系統(tǒng)運(yùn)行期間，一些潛在干擾源將帶來(lái)負(fù)面影響，讓系統(tǒng)無(wú)法保持正常運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)讓電梯不受控制，從而引起安全事故，系統(tǒng)也不再變得安全與可靠。通常來(lái)說(shuō)，干擾基本是以脈沖形式影響系統(tǒng)的，主要脈沖進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)讓系統(tǒng)發(fā)生故障與問(wèn)題。此時(shí)要盡快將控制措施做到位，減少對(duì)硬件造成的干擾，出現(xiàn)串模干擾后，要將雙絞線當(dāng)成信號(hào)傳輸引線，這樣既減少了成本，還避免干擾為系統(tǒng)帶來(lái)的影響，防止系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)然，還要通過(guò)低通濾波器加強(qiáng)對(duì)干擾的控制，減少電源高次諧波為系統(tǒng)帶來(lái)的干擾。將接地技術(shù)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)內(nèi)，也可以加強(qiáng)對(duì)干擾的控制，在實(shí)行該技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)該有計(jì)劃、有步驟的進(jìn)行，保證能夠科學(xué)、合理的運(yùn)用接地技術(shù)。例如：在模擬量輸入信號(hào)與屏蔽接地過(guò)程中，若是信號(hào)源不接地，差分放大電路端接地，這樣會(huì)讓屏蔽體在放大器處接地，同時(shí)控制放大器和大地之間的連接線電阻不超過(guò)1Ω，不然需要把屏蔽體在信號(hào)源處接地。

3.2、控制系統(tǒng)軟件干擾的控制措施

除了電梯控制系統(tǒng)硬件設(shè)備會(huì)受到影響以外，系統(tǒng)軟件也會(huì)出現(xiàn)一定影響作用，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。要在軟件系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)程序，讓設(shè)備具備自檢的功能，能夠?qū)⒂布到y(tǒng)內(nèi)的故障及時(shí)查找出來(lái)，同時(shí)采取相應(yīng)的控制措施，結(jié)合實(shí)際故障類型，發(fā)生不同的示警。操作指令也需要冗余設(shè)計(jì)，以單字節(jié)指令為主，特別是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)要作出單字節(jié)指令設(shè)計(jì)，也可以重復(fù)輸入該指令。這種冗余指令可以促使相關(guān)設(shè)備工作效率不斷提升，防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障。當(dāng)然，還要采取各種先進(jìn)技術(shù)手段，常用的有信號(hào)抗干擾技術(shù)、WATCHDOG 技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)等，能夠保證軟件運(yùn)行更加可靠，這樣電梯控制系統(tǒng)可靠性才能因此獲得提升。

4、結(jié)束語(yǔ)

由上可知，增強(qiáng)到對(duì)電梯控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)才能夠?qū)崿F(xiàn)到電梯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有效避免到出現(xiàn)故障的情況，提升到電梯的安全、可靠性。為此有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)不斷深入對(duì)電梯控制系統(tǒng)可靠性的研究，及時(shí)找出其中存在的問(wèn)題，才能有效確保到電梯控制系統(tǒng)的可靠性，為我國(guó)電梯行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] ?張蓉. 十六層住宅電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 2016.