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　　1 引言

　　電梯行業是制造業的主要組成部分之一，在社會生活中具有一定的剛性需求。隨著電梯行業進一步邁入成熟期，以及中國地產行業增速放緩，在微增長市場環境中，電梯企業須加大研發力度，把握行業發展的趨勢，保持持續的創新，從而實現企業的可持續發展。電梯公司只有以較低的成本,良好的服務,高品質的產品才能在競爭中脫穎而出。電梯未來的發展趨勢仍然以綠色環保、智能化、更安全、性價比更高為主。電梯整梯和部件企業紛紛在集成化、精簡化方向投入精力研發，最大程度上提高電梯系統的性價比。本文從電梯控制系統部分入手，以隨行電纜降芯為目標，從電氣、硬件、軟件上保證在降芯的基礎上，實現與不降芯之前等價的穩定、可靠及安全。

　　2 隨行電纜降芯方案

　　本系統通訊部分主要包含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。機房與轎廂之間通過隨行電纜進行連接，如圖1所示。本隨行電纜降芯系統電氣上主要調整圖1中的隨行電纜、轎頂控制部分及電梯主控系統部分。常規的電梯隨行電纜的芯線構成如表1所示(各個電梯廠家的設計略有區別，核心信號基本一致)，按配套同步電機和單通門情況，總共需29芯線。

圖1 系統結構示意圖

表1 常規電梯隨行電纜芯線組成表(同步機且單通門配置)

　　從表1的統計分析，轎頂檢修、平層信號可以通過通訊的方式傳給控制系統，原始輸入信號可先進入轎頂控制板;轎頂36VAC照明可省略;五方對講的0V與系統的DC 0V可共用;安全回路的設計上可通過調整門鎖順序減少芯線數;單獨的一組DC 24V和DC 0V可省略。經過調整之后的隨行電纜芯數統計如圖表2所示。

表2 優化電梯隨行電纜芯線組成表(同步機且單通門配置)

　　從表2的統計分析，優化之后的隨行電纜芯數降低到18芯，相比常規的隨行電纜配置節約了11芯，從節約成本的角度，建筑高度越高，節約的成本越多。

　　3 系統設計

　　3.1 硬件設計

　　一.1.1 3.1.1 轎頂檢修走通訊設計

　　轎頂檢修、轎頂檢修上行、轎頂檢修下行皆接入轎頂控制板，轎頂控制板通過總線通訊傳輸至電梯主控系統，通過電氣回路上設計成轎頂檢修運行的優先級高于控制柜緊急電動運行，另外從安全角度考慮，當轎頂檢修動作時，電梯安全回路斷開，通過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。

　　一.1.2 3.1.2 井道平層信號走通訊設計

　　轎頂的上平層信號、下平層信號接入轎頂控制板，轎頂控制板通過總線傳輸至電梯主控系統。提前開門和開門再平層用的上門區和下門區信號走隨行電纜到控制柜，一段進電梯主控板，用于井道自學習定位用，一段進再平層電路板，用于檢測門區信號，為提前開門和再平層運行提供位置參考。值得注意的是，進入主控板的門區信號和進入再平層板的門區信號需通過二極管進行隔離，防止由于提前開門板的繼電器延時，導致信號從線圈傳入主板，導致信號誤判或導致主板誤報故障。

　　一.1.3 3.1.3 安全回路順序調整

　　為較少隨行電纜中安全回路的芯數，本系統調整了安全回路的順序，將轎廂相關的安全回路開關盡量放到安全回路的末端，如轎頂檢修信號、轎頂急停信號，使其靠近驕門鎖。同時調整門鎖順序，以單通門為例，按先驕門后廳門的順序，從而能較少廳門回路下行線纜1芯。門鎖順序的調整需重點注意門鎖短接檢測的時序。

　　3.2 軟件實現

　　一.1.4 3.2.1 轎頂CAN通訊異常檢測機制

　　采樣降芯方案后，因為轎頂檢修走通訊方式，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，只有按下運行按鈕，安全回路才會導通，從而防止通訊干擾。

　　從理論分析以及目前實際應用來看，現場人員操作時存在對安全回路的不規范處理，在安裝階段(無腳手架)，經常出現整體短接安全回路的現象，從而導致上述轎頂檢修斷安全回路的保護措施失效，如果運行過程中通訊受到干擾而中斷，而不能更新停止信號，從而導致危險。

　　針對通訊異常問題，軟件上采用的檢測機制為：當檢修運行時，對于轎頂檢修信號持續T1秒無通訊則停車，停車時序按照減速曲線執行，不同時撤銷全部輸出，避免溜車，停車后報故障保護，從而防止在安全回路被不規范短接后，轎頂檢修信號由于通訊異常導致轎頂檢修運行可能失控的問題。

　　一.1.5 3.2.2 安全回路短接檢測機制

　　按照系統電氣的設計要求，安全回路是可以分段短接，使得轎頂的檢修斷安全回路仍然有效的。但實際操作中，安裝階段短接整個安全回路的現象仍然存在，為解決這個問題，設計的思路是只要能使得現場短接整個安全回路后，電梯不能運行，那么也能達到安全要求。

　　具體的安全回路短接檢測機制為：當在轎頂檢修狀態時接收到轎頂檢修信號但是沒有接收到轎頂檢修上行和轎頂檢修下行，持續檢測到安全回路通超過T2秒(首次轎頂檢修運行需要安全回路上升沿觸發才能檢修運行)，認為短接了安全回路，則電梯主控系統進入故障保護，該故障在檢修下自保持，轉自動或者安全回路斷開時下恢復，機房緊急電動有效時不判斷此故障。考慮到實際操作易用性，電梯主板增加參數用于控制是否關閉掉這個檢測，默認開通。開通和關閉安全回路短接檢測功能都需要憑借超級權限執行，該權限由授權人員責維護。

　　一.1.6 3.2.3 轎頂檢修上下行粘連檢測機制

　　考慮到由于轎頂板的IO口存在損壞可能，導致一直發送轎頂檢修和上行或者下行信號，現場安裝階段，只要機房緊急電動運行按下，使得安全回路導通，電梯就會上行或下行。因此需要增加轎頂檢修上下行開關粘連檢測機制。

　　具體檢測機制為：當轎頂檢修上升沿觸發之后在T3毫米內，轎頂上行或者上行持續動作(超過T3毫秒之后不檢測)，則判斷方向信號發生粘連故障，該故障在轎頂檢修下自保，主控系統同時記錄故障，并在人機交互單元上提示此異常，檢測到方向粘連后電梯禁止檢修啟動。當轎頂檢修上行且下行都持續無輸入T4秒(考慮可能存在轎頂方向信號先于轎頂檢修信號動作),或者電梯轉自動則也可以復位該故障，值得注意的是，轎頂檢修上下行粘連時在檢修模式下禁止關門。

　　一.1.7 3.2.4 停電應急救援運行中開關異常檢測處理機制

　　電梯停電應急平層時，需要檢測轎頂的平層信號，正常情況下，當應急平層到上平層開關動作且下平層開關動作且上門區開關動作且下門區開關動作時且本樓層電梯允許開門時，電梯停止運行，之后系統輸出開門指令，使被乘客離開轎廂，之后退出應急救援模式。但本降芯系統中，轎頂的上平層信號和下平層信號都是走通訊傳輸至主控系統，若在電梯停電應急平層運行過程中，總線通訊異常，導致電梯主控系統無法正確接收到轎頂的平層信號，甚至一直無法接收到轎頂平層信號，此時停電應急平層運行無法找到平層和門區都有效的樓層，很有可能造成停電應急裝置電池電量用完，電梯急停在中間樓層，或者電梯出現沖頂和墩底的不良后果。

　　本系統設計了停電應急救援運行平層開關異常檢測機制，電梯停電應急平層過程中，當上門區開關動作且下門區開關動作時，記錄當前的編碼器位置，并開始檢測總線通訊超時，繼續運行(插板長度 – 門區開關距離)/2 – 20mm的距離(插板長度和門區開關距離參考電梯井道自學習時的編碼器數據)，若總線通訊超時，則結束本次應急平層運行，停車后，輸出開門，此時的電梯門不一定能打開，因大部分電梯系統的開關門指令也同樣采樣總線通訊傳輸至轎頂控制板，進而控制門機開關門。若總線通訊不超時，則按正常的運行曲線停靠至上下平層都有效且上下門區都有效的位置停車。另外考慮到停電應急平層停車時，平層光電可能會由于鋼絲繩形變、抱閘延時、鋼絲繩打滑等原因造成一個平層開關信號脫離的現象，針對這一問題，本系統采用：當停車時，當符合上下門區開關都動作且至少一個平層開關動作時，即可停車開門放人，由于平層開關離對應側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，若按常規的運行邏輯，當停車之后檢測到一個平層開關不動作繼續執行應急運行時，則將多運行至少一個樓層的距離，考慮到電梯配套的停電應急救援裝置容量相對較緊湊，很有可能在本次運行中出現電池容量不足而急停的現象。

　　4 結束語

　　電梯市場的趨于飽和性使得整機成本問題更加突出，本文從電梯控制系統角度出發，瞄準隨行電纜的降芯可行性，設計的降芯方案從常規的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比優勢更加突出。本文從降芯系統方案入手，從電氣設計上闡述降芯系統與常規隨行電纜方案的區別，重點分析了降芯系統的軟件保護機制，從通訊超時、安全回路短接檢測、轎頂檢修上下行開關粘連保護、停電應急平層運行中開關失效保護等角度詳細設計并實現安全保護機制，在電梯行業有一定的推廣價值。