電梯安全回路故障排除智能實訓(xùn)平臺研究

呂曉梅，聶子龍，陳鴻杰，周兆鵬，李浚鉅，鐘陳石

廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520

1 研究背景

隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，電梯行業(yè)隨之逐步進入了高速發(fā)展的階段。根據(jù)相關(guān)報告，截至2017年底，中國的電梯保有量562.7萬臺，全行業(yè)新生產(chǎn)電梯和自動扶梯80.7萬臺，我國已成為全球最大的電梯市場和電梯制造大國。

2 研究目的

國務(wù)院辦公廳在2018年2月9日印發(fā)的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強電梯質(zhì)量安全工作的意見》（國辦發(fā)〔2018〕8號）中提出，進一步強化質(zhì)量安全意識，以改革創(chuàng)新為動力，以落實生產(chǎn)使用單位主體責(zé)任為重點，以科學(xué)監(jiān)管為手段，預(yù)防和減少事故，降低故障率，不斷提升電梯質(zhì)量安全水平，讓人民群眾安全乘梯、放心乘梯，滿足人民日益增長的美好生活需要。支持鼓勵電梯生產(chǎn)企業(yè)自主創(chuàng)新和科技進步，促進企業(yè)科技研發(fā)和維保服務(wù)能力提升，推動電梯生產(chǎn)企業(yè)由制造型企業(yè)向創(chuàng)新型、服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型，引導(dǎo)電梯維保企業(yè)連鎖化、規(guī)模化發(fā)展。

我國大力發(fā)展電梯行業(yè)相關(guān)科學(xué)技術(shù)，以期推動電梯行業(yè)整體技術(shù)進步。可見，電梯行業(yè)是國家、社會及人民群眾重點關(guān)注的行業(yè)，涉及民生和群眾安全。電梯質(zhì)量安全事關(guān)人民群眾生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會發(fā)展穩(wěn)定，從業(yè)人員的技能水平是電梯質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵點，特別是電梯維修保養(yǎng)人員的技能水平。

為了有效、快速地提高電梯維修保養(yǎng)人員的技能水平，我國各所學(xué)校都在陸續(xù)開發(fā)電梯相關(guān)專業(yè)，以促進電梯行業(yè)人員的發(fā)展。鑒于電梯設(shè)備的復(fù)雜性和維修保養(yǎng)技能的高要求，電梯維修保養(yǎng)人員的技能培養(yǎng)需要較長的時間。為了提升競爭力和增加人才儲備的數(shù)量，電梯企業(yè)也已經(jīng)將電梯維修保養(yǎng)人員的培養(yǎng)計劃前置到了校企合作學(xué)校的專業(yè)課程中，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是電梯故障排除的實訓(xùn)實習(xí)。

然而，作為一名在校的學(xué)生，缺少電梯的實操經(jīng)驗，如何能夠快速掌握電梯的專業(yè)理論知識，并且能夠運用到實際練習(xí)當中，提高動手能力呢？于是市面上各種模擬教具應(yīng)運而生。但是由于缺乏電梯企業(yè)的技術(shù)支撐，某些電梯模擬教具與實際電梯相差甚遠，容易誤導(dǎo)學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。

3 研究思路

筆者所在團隊結(jié)合電梯行業(yè)的相關(guān)標準要求，在企業(yè)專家和學(xué)校教師的共同指導(dǎo)下，設(shè)計并制作出了一套切合實際的電梯實訓(xùn)平臺。考慮到電梯的安全回路是電梯整個電氣系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)，為了讓電梯專業(yè)學(xué)習(xí)者更加牢固地掌握電梯專業(yè)理論知識，提升電梯維修保養(yǎng)的核心技能，筆者所在團隊設(shè)計了一套電梯安全回路故障排除智能實訓(xùn)平臺。這個平臺既可以講解介紹電梯安全回路的構(gòu)成和各部分安全開關(guān)的作用，又可以讓學(xué)習(xí)者動手實踐操作，排除各種模擬故障，提高專業(yè)知識的掌握和動手能力。

在實際工作中，電梯技術(shù)人員通常進行電梯安全回路故障排除的地點分別在機房、轎頂、井道內(nèi)部和底坑。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)電梯基礎(chǔ)知識的初期，很難將這些不同空間的故障信號源緊密聯(lián)系起來學(xué)習(xí)。

該設(shè)計的思路是搭建一個控制實訓(xùn)平臺，參考電梯智能控制系統(tǒng)及安全回路控制的設(shè)計理念，通過采集模擬信號等方式，將電梯各個安全開關(guān)控制點的信號，通過智能控制或者人工控制的方式，搜集反饋到這個實訓(xùn)平臺上。同時通過設(shè)置不同的故障顯示燈，模擬出真實的電梯故障現(xiàn)象，供學(xué)習(xí)者研究電梯的安全回路設(shè)計和掌握排除電梯故障的技能，從而提高電梯專業(yè)知識水平和維修保養(yǎng)的技能。

該設(shè)計參考了校企合作電梯企業(yè)的真實安全回路的電路圖，這樣能夠?qū)W習(xí)和掌握真實的電梯電氣原理圖，更加貼近于真實的工作環(huán)境。同時，此安全回路電路圖是今后制作實訓(xùn)平臺的基礎(chǔ)，也是后續(xù)學(xué)習(xí)分析電梯安全回路故障的依據(jù)資料，還是制作完成的實訓(xùn)平臺的使用說明書內(nèi)容之一。另外，此電路圖參考了電梯行業(yè)最先進的智能技術(shù)和設(shè)計思路，可讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)電梯行業(yè)最新的前沿技術(shù)，從而為今后走上電梯行業(yè)相關(guān)工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

參考企業(yè)的安全回路電路圖的信號點，制作一個模擬電梯故障排除的操作平臺，把處于不同空間、不同位置的各個操作開關(guān)和按鈕匯集在一個平臺上，還包括故障顯示，既貼近于企業(yè)實習(xí)實際工作狀態(tài)，又便于教學(xué)和實操練習(xí)。此平臺包含以下要素：安全回路控制指示燈、多功能人機操作界面、電梯Bio通信協(xié)議8路I/O接口、工業(yè)級DC24V開關(guān)電源、實操平臺需要使用的AC220V電源、電梯安全回路電路板接口，操作平臺及接口如圖1所示。其中，安全回路指示燈與真實電梯的控制面板操作一致，便于排查故障。多功能人機操作界面能夠有效識別模擬電梯當前的運行狀態(tài)，學(xué)習(xí)者在實操過程中，根據(jù)故障現(xiàn)象和顯示狀態(tài)，可以快速查找故障原因，從而能及時進行檢查和維修，便于學(xué)員學(xué)習(xí)操作。電梯Bio通信協(xié)議8路I/O接口是目前電梯行業(yè)中普遍使用的通信接口，既便于學(xué)習(xí)掌握，又可為今后該平臺增加其他各類實操提供接口，使得這個實訓(xùn)平臺具有可擴展性。該實訓(xùn)平臺采用工業(yè)級DC24V開關(guān)電源為主控板供電，這是借用了校企合作企業(yè)的專利技術(shù)，提供低電壓作為閉環(huán)安全回路控制電源，降低了學(xué)習(xí)者實操時的安全風(fēng)險，使得操作練習(xí)過程中更加安全可靠。同時，這也是企業(yè)真實使用的電路板，實操練習(xí)更加貼合現(xiàn)場，效果更。

圖1 操作平臺及接口

4 研究成果

根據(jù)調(diào)研，在目前國內(nèi)各學(xué)院的電梯專業(yè)教學(xué)教具設(shè)備中，尚無同類的產(chǎn)品。將此電梯故障排除智能操縱平臺引進課堂，將各種常見的電梯安全回路故障集成在一個可操作的實訓(xùn)平臺上，既便于教師講解和學(xué)生動手操作，又可以大幅度提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實訓(xùn)能力。另外，學(xué)習(xí)者通過真實設(shè)備的操作練習(xí)和學(xué)習(xí)，知識面得到拓寬，接觸到了最前沿的行業(yè)信息。

同時，因為這個實訓(xùn)平臺的可擴展性，可以推廣至其他開設(shè)電梯專業(yè)的學(xué)校，共同提升電梯行業(yè)從業(yè)人員的技能水平，提升筆者所在學(xué)校的社會服務(wù)能力，而這個平臺也可以反過來用于企業(yè)內(nèi)部員工的技術(shù)培訓(xùn)，學(xué)校的教學(xué)與企業(yè)內(nèi)部的培訓(xùn)緊密結(jié)合可有效提高企業(yè)員工培訓(xùn)效果，讓電梯維修人員快速提升專業(yè)技能水平。

電梯安全回路故障排除智能實訓(xùn)平臺的成功開發(fā)，為學(xué)校電梯專業(yè)提供了良好的實訓(xùn)設(shè)備，將電梯的常見故障集成在一個操縱平臺上，便于教師講解和學(xué)生動手操作，既可以用于學(xué)校內(nèi)部和其他院校相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)、演示、操作，又可以用于企業(yè)員工和社會人員的技術(shù)培訓(xùn)，大幅度提高了培訓(xùn)效率，提升了培訓(xùn)質(zhì)量，縮短了培訓(xùn)周期，節(jié)省了培訓(xùn)費用。同時，也體現(xiàn)出了校企合作的優(yōu)勢，學(xué)院與合作企業(yè)共同開發(fā)實訓(xùn)平臺，使學(xué)校的研發(fā)優(yōu)勢與企業(yè)的產(chǎn)品優(yōu)勢相結(jié)合，拓展學(xué)院的社會服務(wù)能力。這個設(shè)備的開發(fā)也為其他機電類專業(yè)的教學(xué)提供了更多的思路，可以參考這個模式，提高教學(xué)質(zhì)量和社會服務(wù)能力。