一種電梯偶發(fā)性開關故障的實時診斷與處理方法

 引言
眾所周知，電梯的安全運行十分重要，盡管生產(chǎn)廠家在運行的安全性上都下了許多工夫，但乘客被困于電梯轎廂內(nèi)的故障時有發(fā)生。電梯故障主要包括由曳引系統(tǒng)故障、控制系統(tǒng)故障和偶發(fā)性開關故障。曳引系統(tǒng)故障和控制系統(tǒng)故障者均可通過預設監(jiān)控程序來連續(xù)監(jiān)控，而開關故障則是偶發(fā)性的，預測困難，本文針對電梯偶發(fā)性開關故障提出一種實時診斷與處理方法。
1 偶發(fā)性開關故障
為保證電梯安全地運行，電梯的控制回路中設置有諸多開關，例如機房急停開關、井道上下極限開關、轎箱操縱箱急停開關等。只有所有開關都正常的情況下，電梯才能得電運行。當控制回路出現(xiàn)故障時，電梯處于停止狀態(tài)，所有信號不能登記，快車慢車均無法運行。開關的故障常常是偶發(fā)性的，例如電梯長時間處于超負載運行或堵轉(zhuǎn)，熱繼電器開關突然動作；安全窗被人頂起，引起安全窗開關動作，地坑繩輪有異物（如老鼠等）卷入等。
2 偶發(fā)故障實時診斷與處理
電梯系統(tǒng)的開關包含選層、降速、平層、門開合等感應信號。從宏觀上看，電梯的運行方向和停靠樓層是隨機的，因此開關故障的產(chǎn)生具有偶然性、無法預測的特點。為此，我們運用邏輯推理方法，用預期時間原則來診斷各個感應開關是否正常。
電梯一旦運動，其運動方向和目的地是十分明確的，這為邏輯推理提供了原始數(shù)據(jù)。例如，當電梯從三樓向六樓行駛時，必然途經(jīng)四、五樓層，如果這兩層沒有“截車信號”，電梯將以高速直駛六樓；若有“截車信號”，將順向停車。由于電梯速度是生產(chǎn)設計中設定的，因此三樓到四樓，四樓到五樓，五樓到六樓這個過程中，電梯所需時間可以根據(jù)運行路徑來預測，進而每層樓依次產(chǎn)生的各種感應信號也可準確預期。如果實際感應信號與預期信號差別超出安全范圍，則診斷為故障發(fā)生。
開關故障診斷程序的流程如圖1所示。電梯處于等待呼叫狀態(tài)，接到呼叫信號后，電梯運行啟動，同時控制系統(tǒng)計算出鄰近路徑、途徑樓層信息，并自動設定相關檢測時間，包括樓層開關、降速信號、平層信號、門區(qū)信號等。
響應鄰近樓層時，通過實際值與預設值的比較，判斷各個樓層的開關感應信號是否存在故障，若沒有故障，控制系統(tǒng)檢測下一個預設值直到全部預設值檢查完畢；若有故障，則進入故障顯示、報警，同時啟動應急處理程序。整個路徑中檢查完畢無故障時，電梯再次進入等待狀態(tài)，等到下一個呼叫。
2.1 時間原則實時診斷方法 根據(jù)實際維修經(jīng)驗統(tǒng)計，發(fā)生在電梯門機系統(tǒng)中偶發(fā)性開關故障占有很大比重。門機系統(tǒng)是各個樓層電梯門閘系統(tǒng)，開關量控制信號較多。由于門機的負載不變，驅(qū)動電機的各檔速度相對穩(wěn)定，門閘開合時間可以較精確的確定，所以，預設時間的方法對其開關故障的實時診斷效果良好。
需要特別指出的是：電梯輕載和重載、上行和下行的速度會有略有差別，鄰近樓層和非鄰近樓層直駛的速度是不一樣的，在行駛過程中，由于“截車信號”的加入，二者會隨機轉(zhuǎn)換。這些差別要求在控制程序編制時，允許一定范圍的延時差值。
2.2 距離原則實時診斷方法 在轎廂運行時間預測時，用時間原則的預設值方法，程序編制繁瑣復雜，可以使用距離原則的實時診斷方法。為準確測量轎廂行駛的距離，解決辦法是在與轎廂聯(lián)系的限速輪系上增加一個編碼器，根據(jù)其脈沖當量可準確測量出轎廂相對于各樓層的準確相對位置，這會大大簡化開關量的實時診斷程序，且不受行駛速度變化的影響，故障預測的可靠性也極大提高。
2.3 故障發(fā)生后的即時處理 在電梯運行中或開門時發(fā)生故障，診斷程序?qū)l(fā)出故障信號，終止正常的運行程序，轉(zhuǎn)入應急處理程序流程，如圖2所示。
控制程序依次判斷是否存在樓層開關故障、降速信號故障、平層信號故障、門區(qū)信號故障，確定后記錄故障原因，并進入各個子程序處理模塊。例如，發(fā)生平層信號故障后，進行平層操作，停止電機并進入開門應急處理子程序。
3 故障處理程序設計
以上解決方案可適用于多種控制模式的電梯控制系統(tǒng)。而對于用PLC控制的電梯，則是比較容易的，本文將以PLC控制的電梯為例來闡述具體的程序設計。圖3為開關報警核心程序。在故障處理系統(tǒng)中還可增加一套備用開關，當偶發(fā)性故障產(chǎn)生時，及時啟用備用開關，可進一步增加電梯運行可靠性。
程序工作過程如下：輔助繼電器M8000啟動實時監(jiān)控，M8049置1時監(jiān)控有效，Y005是開關動作的結果輸出，若檢測X000在1秒內(nèi)不置位，則設置S900……S900或其它任一個設置的狀態(tài)置1，則報警信號M8048啟動。
對于采用單片機或其它DSP芯片的電氣控制的電梯，增加上述實時診斷和故障處理程序則稍微復雜一些。
4 小結
隨著高層建筑增多，電梯的使用更加普及。電梯故障已進入多發(fā)階段，成為人們生活中的重要隱患，尤其是偶發(fā)性故障。如何提高電梯的安全性能已成為電梯行業(yè)面臨的重要課題。本文針對偶發(fā)性電梯開關故障，提出一種時間原則的實時故障診斷及處理方法。
實驗證明，本文采用的一種時間原則和距離原則相結合的故障實時診斷和處理方法可以較好地解決電梯的偶發(fā)性開關故障難題。同時也為其它領域的偶發(fā)開關故障診斷提供借鑒和指導。